專利名稱：平水流發(fā)電船系列的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種利用江河湖海和小溪取之不盡并可重復利用的流動 水，流經(jīng)特殊結(jié)構(gòu)的船體和水輪機而發(fā)出電力的新型清潔能源裝置。二、 背景技術(shù)目前，公知的發(fā)電能源有火電、水電、核電和風力發(fā)電等。國外也曾報導 過潮夕發(fā)電，但都處于試驗階段，未能推廣應用。本實用新型雖同屬于水力發(fā) 電范圍，但與目前世界水電站有著根本的不同。長期以來，人們存在一個誤 區(qū)，認為水力發(fā)電必須在江河上游水位落差大的河段上建壩蓄水，利用提高后 的水頭勢能發(fā)電，廣大的江河中下游流動水域被忽略了。大量的水流只用于供 水、灌溉、航運和養(yǎng)殖等行業(yè)之后就白白流入大海，真是巨大的浪費。當今能源短缺是全球性的突出矛盾，短期內(nèi)很難從根本上解決。本實用新 型有望在短期內(nèi)解決這一世界性難題，為當前人類和今后千秋萬代子孫帶來無 資源消耗，無污染又無后患的清潔能源。能源雖然短缺，結(jié)構(gòu)又極不合理，全世界電力中以火電為主，所占比例約 為60-70%，我國火電比例還要大些。煤炭等的氣體排放造成的全球大氣污染已 到了威脅人類生存的地步。盡管如此，我們?yōu)榱藵M足電力需求，還在大力開采 煤炭，煤炭供不應求局面加劇，煤礦安全事故頻頻發(fā)生，己經(jīng)到了全國上下為 之揪心的地步。我們不顧煤炭資源的迅速減少，也不管對交通運輸?shù)某林貕?力，還要大力發(fā)展火電廠。雖然已提出建立坑口電站，也不是解決根本問題的 方法。近來國家提倡大力開展水電和核電，但它們建設周期長，投資巨大，技術(shù) 復雜，對環(huán)境有潛在的危險，尤其核廢料的處理是對人類的威脅，它們是一把 雙刃劍，建的越多，危害性也越大。三、 發(fā)明內(nèi)容為了從根本上解決能源短，減少環(huán)境污染。本實用新型提供了一種無能源
消耗，無污染，投資小，見效快的新型能源裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是凡一切有流動水的地 方，在岸上或水下設置系纜樁將本發(fā)電船系列裝置固定。發(fā)電船外形呈長方箱 形，船內(nèi)從艏至艉留有水道。艏進水口尺寸(寬X深)較大，以利接受較大量的 流動來水。從艏向后有雙層底和兩側(cè)擋水板逐漸向中間收縮水道寬度，以利提 高水流流速，產(chǎn)生流速沖量來沖動水輪機葉片而作功。水道收縮的倍數(shù)而為水 流流速提高的倍數(shù)。當水道收縮至一定比例時不再收縮而形成直水道。在此處 設第一個臥式水輪機組(不同于現(xiàn)行水電站之水輪機)高速水流直接沖擊水輪機 前下部葉片，產(chǎn)生扭矩迫使水輪機主軸旋轉(zhuǎn)，主軸兩端接有離合器，增速齒 輪，最后帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電力。豐水期水輪機兩側(cè)發(fā)電機可同時發(fā)電， 枯水期單側(cè)發(fā)電即可。在第一臺水輪機后，相隔一定距離又設為第二臺、第三臺、第四臺……水 輪機。當高速水流沖擊第一臺水輪機后流速會減少，流速沖量變小。為克服這 種現(xiàn)象，特在發(fā)電船艉設一抽水水輪機，其功率略高于第一臺水輪機的功率。 這是本實用新型專用一項關(guān)鍵措施。在啟動本發(fā)電裝置時，首先啟動抽水水輪機，其動力源可以是網(wǎng)電也可以 自備柴油發(fā)動機。待整個發(fā)電系統(tǒng)啟動幾分鐘后，即可切換成本發(fā)電船網(wǎng)的電力。所謂系列，即可利用水流量可大可小，發(fā)電船體尺寸可大可小，而形成系列。四、本實用新型的有效效果是以下幾點1、無資源消耗凡地球上流動之水均可利用，流量大小都行。大如長江， 可利用數(shù)千流量，小如小溪幾個流量也可利用。以免滾滾江河水白白流入大 海。2、無環(huán)境污染和對水道的破壞流動的水經(jīng)過特殊的發(fā)電船體，將低速 水流提高為高速水流沖動特殊的水輪機而發(fā)電。其尾流設消能裝置，以免對河 道的沖刷。3、投資小，工期短僅建造結(jié)構(gòu)簡單的發(fā)電船體和固定錨泊地及 發(fā)電裝置。全部投資約為目前水電站的1/5 — 1/10(同等發(fā)電量)。主要工程量在 造船廠內(nèi)完成， 一年之內(nèi)就可建成數(shù)十萬千瓦的發(fā)電船網(wǎng)。4、流動水能多次 重復利用在已建成的發(fā)電船網(wǎng)下游，緊接著或間隔不大又可建另一處發(fā)電船
網(wǎng)。如長江上自各支流下至南京數(shù)千公里水道，均可重復建站，只要不影響其 他工程和航運等事業(yè)。五、
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l:平水流發(fā)電船系列示意圖。 圖2:水輪發(fā)電機布置圖。在圖1中，1、上甲板；2、雙層底；3、壓載水輪；4、工作艙；5、發(fā)電水 輪機組；6、隔艙壁；7、抽水水輪機組；8、水線面。在圖2中，1、束水墻板；2、雙層底；3、大齒輪；4、水輪機軸；5、水輪 機；6、小齒輪；7、離合器；8、大齒輪；9、小齒輪；10、發(fā)電機。圖l "平水流發(fā)電船系列示意圖"為船網(wǎng)的一部分，圖中有4個水輪機組， 實際應該為數(shù)更多的水輪機首尾相連接。圖左端艉部為一抽水水輪機，用以產(chǎn) 生水流的快速流動，應視實際需要安裝于適當位置。如圖示，低速水流經(jīng)右側(cè) 大水口進入有一定坡度的發(fā)電船體中，船中兩側(cè)束水墻板，逐漸收縮變窄。此 圖為8: l收縮量，即流速由lm/s提高為8m/s，此高速水流沖動水輪機下部迎水 葉片，帶動水輪機旋轉(zhuǎn)，水輪機直徑在4一6m之間，若可利用流量很大，可增 大至8—10m甚至更大，視水道水深而定。高速水流推動第一號水輪機后進入有 較大坡度距離較短的第二個水輪機，其流速略降，進入大水口整流后又經(jīng)加速 推動為第二個水輪機轉(zhuǎn)動。如此一級級向下游流去，形成封閉的高速水流循 環(huán)，關(guān)鍵是其尾部設立的抽水水輪機的作用，視水面寬度允許，可橫向排列多 排，從而形成巨大的發(fā)電船網(wǎng)。在圖2所示實施例中，圖2為說明書摘要附圖補正圖，該圖為圖l的局部放大 圖，僅有船首部分，第一級水輪發(fā)電機，并標出具體尺寸。六具體實施方式
見平水流發(fā)電船系列參數(shù)表，并參照附圖第一項水口尺寸(B X h)進口為艏進水口尺寸寬X深，出口為水輪機處水口 尺寸寬X深(考慮到水頭坡降損失)。第二項流速(m/s)設進口平均流速為lm/s 時，水流速分別提高至6、 8、 10、 12m/s時，參照公式V-Q/W。第三項流量(m3/s)設進口流量為1 OmVs(見第 一行)到水輪機處由于各處間隙會損失 一部分，故 出口利用率僅為90。/。，參照公式Q-WV。第四項水輪機參數(shù)，斗高視水輪機直徑大小取l一1.5m之間，容水量即水輪機旋轉(zhuǎn)一周之容水量，參照公式Q容二B輪X兀(k1一R:)。水輪機轉(zhuǎn)速參照公式11=有，X60。第五項流速沖量(F)總量的 大 小 v容參照公式流速沖量F- Q^(a2V2—a,V,)。此流速沖量利用率取85%。第六項水 輪轉(zhuǎn)矩項的力臂取旋轉(zhuǎn)中心至水斗高的一半為力臂^，參照公式M:FXr均。第 七項功率馬力HP- 71^"千瓦^:\￥= 。第八項機械效率取85%，包括水輪機、增速機構(gòu)和發(fā)電機等的機械效率。實施例說明見附表第22行，進水口尺寸20X3m，當來水流速為lm/s時， 擬將水流速提高至8m/s，理論流量60mVs，實際有效流量54m3/s，水輪機半徑 3m，水斗高1.5m時，除去各種效率后還可發(fā)出電力3925KW，為了保險再乘以 70%，最小下限值為2747KW。設用此型號發(fā)電船300艘組成發(fā)電船網(wǎng)，總發(fā)電 能力為824100KW，再減去三艘水水輪機用電量]2000KW， 824100—12000= 812100KW。此81萬KW發(fā)電船網(wǎng)所占用利用水域面積為長X寬1730 X 65m可 利用水流量僅為60X3^80m3/3。如果將可利用流量提高到1000n /s時，僅長 江就可設置此類發(fā)電船網(wǎng)數(shù)百處，其發(fā)電總量將是目前全國發(fā)電總量數(shù)十數(shù)百 倍。難道這不是個驚人的數(shù)字嗎？展望在不久的將來全國全世界將出現(xiàn)眾多 的水上公園、水上旅游區(qū)和水上城市，大量的人口可移居于水上，增加為人們 所占用的寶貴土地資源?？梢灶A測平水流發(fā)電船系列將取代現(xiàn)有的火電、水 電核電等.不僅沒有污染，電價也可降價一半?？梢詫⑺械慕煌üぞ摺⒏?種機械、家庭用煤和全部耗能設備都改電力驅(qū)動。煤、油、核能等資源的消耗 將大大減少，只作為化工原料被利用。到那時天空將不再是煙霧滾滾，再無任 何有害氣體排放。為千秋萬代子孫創(chuàng)造美好家園。二00六年十二月
權(quán)利要求1、一種“平水流發(fā)電船系列”裝置，其特征是發(fā)電船體首尾相連固定于流動水面，發(fā)電船體外形呈長方形，船體內(nèi)雙層底上從艏到艉中間以縱向擋水板形成寬窄不同的水道，艏進水口寬度較大，向后逐漸收縮為窄水道，在窄水道中設置水輪發(fā)電機數(shù)臺，再經(jīng)各自的雙側(cè)離合機構(gòu)與增速機構(gòu)而帶動發(fā)電機發(fā)電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的"平水流發(fā)電船系列"裝置，其特征是在數(shù)臺發(fā)電機后面于發(fā)電艉出水口處設一臺高速排水的抽水水輪機，以形成整個船體內(nèi) 的高速水流。
專利摘要一種利用流動水動能發(fā)電的“平水流發(fā)電船系列”裝置。發(fā)電船體外形呈長方箱形，錨泊于流動水面，船體內(nèi)雙層底上方從艏到艉中間開有水道，艏部分水道進水口尺寸(寬×深)較大，向后兩側(cè)擋板逐漸向中間收縮，以利低速水流變成高速水流作功，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)增速、離合機構(gòu)而帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。在艉出水口處設一抽水水輪機，強制從艏來水在整個水道內(nèi)以高速水流排向艉。以利前方數(shù)個水輪機同樣受到高速水流的沖擊而作功。
文檔編號B63B35/00GK201003155SQ20052011101
公開日2008年1月9日 申請日期2005年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月12日
發(fā)明者亓賀賢 申請人:亓賀賢