專利名稱：水力轉換自動提水船的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提出的“水力轉換自動提水船”可利用河流自身擁有的巨大水流水力直接完成提水作業(yè)目標，屬于農機、水利設備產(chǎn)品類型開發(fā)技術領域。
臨近或靠近有一定流速的河流兩岸確時常無水可用，人畜飲水、生活用水、灌溉用水時常發(fā)生困難是我國多數(shù)山區(qū)、一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的現(xiàn)實寫照，世界許多國家也存在著上述的相同尷尬處境。
但是，真正有效解決該問題其實并不容易，因為如用電力提水引水，需要供電設備、電力線路與設施的配合投入，在農村與山區(qū)廣泛分散建設電力線路，其投資、使用與日常維護的支出均將十分巨大，并且電力提水設施只能固定在同一地點使用；而如采用建設水壩進行節(jié)流蓄水提水的方式，在多數(shù)主河道上建設水壩的可能性不大，其將影響行洪，而通過利用水流水能提水即可有效解決該問題，不會對河流產(chǎn)生任何影響。
采用利用水流水能進行提水作業(yè)的專利技術已有“水能轉換自動提水機、機組、機群”，其是在河床上建設固定的機架設施，其雖具有可建規(guī)模大、單機提水能力強等優(yōu)點，但建設施工相當困難或是投資巨大，并且固定設施對河流水位高低變化的適應性有限，其還無法移動；此外，解決人畜飲水或農戶與農田分散灌溉引水需要的提水機具一般無須具有很大的小時流量即可滿足需求，而對其適應性與靈活性和實現(xiàn)價格的高低要求更為重要，因此面對巨大的現(xiàn)實需求還需另外一種投資更少、適用更廣泛、使用更靈活方便的水能轉換自動提水裝備。
本發(fā)明的目的就是提供一種可滿足上述需求的全新種類的水能轉換自動提水裝備——水力轉換自動提水船，其可利用船體阻流作用自動收集河流自身擁有的水流水能形成動力，并通過簡單的機械傳動實現(xiàn)提水作業(yè)目標，其可依河流水位的變化自然上下浮動，并可方便移動轉移，其可形成多種不同的規(guī)格形態(tài)、設計結構、提水高度、提水水量的設計。
本發(fā)明提出的“水力轉換自動提水船”(下簡稱為提水船)是由(1)“阻水浮船”、(2)“提水機”和(3)“多種傳動機構”三個部分結合構成。
對上述三個功能部分的功能與結構的具體描述如下(1)“阻水浮船”部分“阻水浮船”同時擁有(1)浮載提水船上全部重量，并使其吃水線掌握在阻水浮船體的中部附近；(2)可固定在阻水浮船體上設置的提水機；(3)其可通過設置的水力板阻流水流，使河流水流水能轉化形成提水動力；(4)使提水船方便移動轉移等四重作用。
阻水浮船體一般由玻璃鋼材料構成，也可采用其它材料。
本發(fā)明提出的“提水船”可由一個整體式“阻水浮船體”構成(如示意圖3所示)，也可采用兩體合并式(如示意圖7、8所示)或多體合并式等多種設計結構與形態(tài)變化。
阻水浮船的“阻流水力板”(下簡稱為水力板)的設置形式有鏈條串聯(lián)循環(huán)式阻流水力板(下簡稱為串聯(lián)水力板)和槳輪旋轉式阻流水力板(下簡稱為槳輪水力板)。
對串聯(lián)水力板的結構描述是在阻水浮船體順流方向的前后各設置一組“水力板轉動導輪”(下簡稱為“導輪”，一組導輪可由2個或3個或多個導輪構成)，在兩導輪之間，在導輪的上下輪切點位置處設置“水力板導軌”與導輪連接配合，從而形成橢圓形的水力板往復運動軌道(下簡稱為橢圓形軌道)，“水力板導軌”(下簡稱為“導軌”)一般以“導軌板”的形態(tài)出現(xiàn)(見示意

圖1所示)，在“橢圓形軌道”的外部設有水力板鏈條(或用鋼絲繩替代鏈條)，在水力板鏈條上間隔串聯(lián)排列設置多個和眾多個水力板，導輪可與水力板鏈條咬合形成同步轉動形態(tài)，從而使導輪具有動力輸出輪或動力輸出軸的作用在一個兩體(或多體)合并式阻水浮船體上，可設置兩組(或多組)上述水力板動力機構，形成合力推動其同軸同步運行(見示意圖7、8所示)。
“阻水浮船”設計的規(guī)格與吃水能力應該以該“提水船”的總體重量為設計依據(jù)，一個“阻水浮船”也可由若干個浮船體塊拼合設計，通過補充與減少浮船體塊的方式進行整體浮力能力的后期調節(jié)，并且方便運輸拆卸與冬季收藏搬運。
對槳輪水力板的結構描述是在阻水浮船體順流方向的前后(包括在中部增加)設置“槳輪”(如示意圖3所示)，其槳輪的中部為封閉的槳輪輥，槳輪的槳葉即是槳輪水力板，槳輪通過槳輪水力板產(chǎn)生的動力可通過鏈條傳動或齒輪傳動或同軸傳動等簡單的傳動方式及其傳動方式組合帶動提水機轉動實現(xiàn)提水目標(其傳動方式及船體形態(tài)設計等可與串聯(lián)水力板結構大致相同，不重復表述)。
水力板一般采用玻璃鋼為主體材料，也可采用鋁、不銹鋼板等其它材料，其可為平板形狀，或采用C、L、E、F、∑等更加有利于使其集中水力、同時有利于其自身強度加強的結構。
水力板的設計規(guī)格(長寬)、排列數(shù)量、設置組數(shù)等是依據(jù)提水船應用時需要的提水高度、小時提水量、河流水流速度及提水船整體設計規(guī)格等參數(shù)的不同進行具體設計與調整，也可形成不同規(guī)格的標準化系列產(chǎn)品，為廣泛需求提供選擇。對于串聯(lián)水力板，其上還可設置與導軌配合的滑輪或滑塊；串聯(lián)水力板與水力板鏈條的配合方式主要采用 形方式(見示意圖5所示；也可采用 形等方式)， 形配合方式更可方便水力板保持水力作用平衡；但 形水力板的下部(在水下即運行為上部)在與導輪進行回轉配合時必須留出水力板缺口，但從缺口中可導致部分水力流失，因此與 形水力板配合的導輪、導軌一般設計為板式導輪、導軌(如示意圖1所示)，這樣水力板在水下的前進過程中，水力板缺口就可由整體板式導輪導軌完全填補，板式導軌還同時具有聚集水流與加強提水船體整體強度的多重作用，因此串聯(lián)水力板結構更加適合較大型的提水船采用。
(2)提水機部分提水機可通過鏈箱將水從河流水面之下載起，通過動力的推動使其運動到提水機的頂部卸下完成提水過程，并通過提水機的上下循環(huán)持續(xù)轉動實現(xiàn)持續(xù)提水，其動力是從阻水浮船下水力板上獲得，通過傳動機構使提水機運動。
提水機是由①串聯(lián)的提水箱、②提水鏈條(或鋼絲繩)、③上卸水輪與下取水輪、④提水機架、⑤卸水平臺和壓力輸水軟管與管漂浮球等部件構成，對其結構及功能的具體描述是①提水箱提水箱的側剖面形狀如同G形，可使其在入水水滿后的提水過程中適當保持狀態(tài)傾斜水滿；其可采用圓、方等形式與不同的容積與規(guī)格設計。
②提水鏈條在一個提水箱上一般左右各設置1個提水鏈條共同串聯(lián)帶動提水箱，提水鏈條或采用鋼絲繩代替鏈條，其設計強度、節(jié)距、長度等可依該提水機的提水能力、傳動輪直徑和提水高度實際需要確定。
③下取水輪和上卸水輪下取水輪的下部于水面下，上卸水輪設置在卸水平臺上，其兩者之間的距離是該提水機設計的最大揚程(見示意圖2所示)。
④提水機架因多數(shù)提水船設計的小時提水量不是很大，因此提水機架可較細小(見示意圖2所示)，如果提水高度設計的不是很高，提水機架將更加輕巧；此外，提水機架更可采用管筒式機架(或稱為封閉式機架)結構設計。管筒式機架是將鏈箱及鏈輪設置在管筒式機架內，管筒式機架可起到機架的支撐作用，同時其還可封閉內部鏈、箱、輪，既可阻止風力對提水機鏈箱運行的干擾，還可使提水機外觀美觀(如示意圖1、3所示)；⑤卸水平臺和壓力輸水軟管的功能包括卸水平臺可承接提水箱在頂部反轉后卸出的水流(如示意圖2所示)，并且用壓力輸水軟管進行壓力輸水，使提升水輸送到用水位置，或與河岸上設置的管道接續(xù)配合，實現(xiàn)更長遠距離的輸水，采用壓力軟管可適應提水船的上下浮動與方便移動，需要時還可在輸水軟管上設置漂浮球，將壓力輸水軟管漂浮在河流水面之上。
(3)“多種傳動機構”部分傳動機構的作用是將上述“阻水浮船”產(chǎn)生的水流動力傳遞到提水機上，根據(jù)該定義及提水船體的多種形態(tài)設計的不同可以看出，采用的傳動結構可依實際需要進行多種結構類型的設計，主要包括同軸機械傳動方式(如示意圖4、7所示)，齒輪傳動方式或鏈條傳動方式(如示意圖1、3、8所示結構與安裝位置)及其方式組合設計，因為其為常規(guī)技術，在此不進行更詳細的具體結構描述。
對本發(fā)明“水力轉換自動提水船”基本運行方法的描述是水力轉換自動提水船具有“串聯(lián)水力板”結構形態(tài)和“槳輪水力板”結構形態(tài)，將提水船以阻流水力板垂直水流的方向形態(tài)固定設置在有一定水流速度的河流水面之上，使水流推動各個水力板順水流方向循環(huán)移動或轉動，實現(xiàn)收集提水船下水流水力產(chǎn)生提水動力的作用過程，并通過同軸或齒輪或鏈條等多種簡單的傳動結構與傳動方式組合，使“阻水浮船”產(chǎn)生的水力動力傳遞并作用于設置在“阻水浮船”上部或其側部的“提水機”上，帶動提水機鏈箱實現(xiàn)從水面之下至頂部卸水平臺之上的上下持續(xù)循環(huán)轉動完成提水作業(yè)過程，提水船可形成多種不同規(guī)格形態(tài)、提水能力、提水高度的設計變化；因為水力板與水流的配合出力方式是非剛性的，況且河流水流速度有一個范圍值，因此水力板所能提供的輸出動力值也是在一個范圍內，“阻水浮船”出力能力加大就會導致提水機運行速度的加快，從而導致其提水能力的提高，單位時間內提水能力的提高又反過來需有更大的“阻水浮船”出力能力與之配合實現(xiàn)動力平衡，因此其相互抵消制約的結果是在提水機機械運行速度與取水卸水能力允許的范圍內可達到動態(tài)平衡，從而實現(xiàn)提水船運行的自動調控；在河流水能更低的季節(jié)或時刻或設計的提水船提水能力不足的情況下，可通過減少提水機上提水箱懸掛數(shù)量的方式實現(xiàn)與“阻水浮船”出力能力的平衡；本發(fā)明提出的“水能轉換自動提水船”輕巧美觀，可方便移動，在北方冬季還可通過簡單的分解拆卸進行離水儲藏，其可同時實現(xiàn)“投資小、見效快、出力效率高、運行成本低，適用條件廣泛、使用方式靈活多樣，對自然河流與水流無影響”等諸多優(yōu)勢功效集合的發(fā)明目的，其在全球范圍均有巨大的需求空間。
下面結合示意圖說明“水能轉換自動提水船”的主要功能結構。
圖1為“鏈條串聯(lián)循環(huán)式水力板提水船”的側視結構示意圖。
圖2為支架型提水機上部卸水平臺卸水、輸水過程的結構示意圖。
圖3為“槳輪旋轉式水力板型提水船”的側視結構示意圖。
圖4為單體“阻水浮船”形態(tài)“串聯(lián)水力板式提水船”。的俯視結構示意圖。
圖5為串聯(lián)水力板與鏈條的 形配合方式，及其在水中阻流運動的側視示意圖。
圖6為與 形水力板配合的導軌板與導輪板配合的示意圖。
圖7為兩體合并式“阻水浮船”的俯視示意圖，其為同軸傳動式結構設計。
圖8為兩體合并式“阻水浮船”的俯視示意圖，其為齒輪傳動式結構設計。
圖1中1.管筒封閉式機架2.上卸水輪3.卸水平臺4.提水箱與提水鏈條5.壓力輸水軟管6.軟管漂浮球7.提水機固定架8.串聯(lián)式水力板9.阻水浮船體10.水面線11.導輪(板)12.水流方向13.導軌(板)14.傳動齒輪(在阻水浮船體內)15.提水機下取水輪。
圖1表示提水船通過阻流水力板吸收河流水流水力形成提水機出力，通過齒輪傳動使提水機循環(huán)轉動，提水箱從河水水面下通過，提水箱水滿后提升到卸水平臺上卸出，并由壓力軟管輸水。
圖2中16.提水箱17.上卸水輪18.卸水平臺19.提水鏈條20.機架21.壓力輸水軟管。
圖3中22.槳輪式水力板(槳輪槳葉)23.封閉的槳輪輥24.提水機下取水輪圖4中25. 形水力板26.河流水面27.導輪28.導軌29.阻水浮船體30.提水箱31.同軸傳動軸(動力輸出軸)32.提水機下取水輪。
圖5中33.水流方向34. 形阻水水力板35.導軌板36.導軌37.水體側視圖6中38.傳動軸39. 形水力板循環(huán)運動方向40.導軌(上)41.下部整體板式導軌42.導輪(板)43.水面線44. 形阻水水力板。
圖7中45. 形阻水水力板46.導輪47.導軌48.阻水浮船體49.提水機50.同軸傳動動力輸出軸圖8中51.提水機52.傳動齒輪。
權利要求
1.一種“水力轉換自動提水船”(下簡稱為提水船)，其特征在于其是由(1)“阻水浮船”、(2)“提水機”和(3)“多種傳動機構”三個部分結合構成，對其功能與結構的具體描述是，(1)“阻水浮船”部分“提水船”可由整體式“阻水浮船體”或兩(多)體合并式設計結構；阻水浮船的“阻流水力板”的設置形式有鏈條串聯(lián)循環(huán)式阻流水力板和槳輪旋轉式阻流水力板；串聯(lián)水力板結構是在阻水浮船體順流方向的前后各設置一組“水力板轉動導輪”，和“水力板導軌”，從而形成橢圓形軌道，“水力板導軌”一般以“導軌板”的形態(tài)出現(xiàn)，在“橢圓形軌道”的外部設有水力板鏈條(或用鋼絲繩替代鏈條)，在水力板鏈條上間隔串聯(lián)排列設置多個和眾多個水力板，導輪可與水力板鏈條咬合形成同步轉動形態(tài)，從而使導輪具有動力輸出輪或動力輸出軸的作用；在一個兩體(或多體)合并式阻水浮船體上，可設置兩組(或多組)上述水力板動力機構，形成合力推動其同軸同步運行。一個“阻水浮船”可由若干個浮船體塊拼合設計。槳輪水力板的結構是在阻水浮船體順流方向的前后(包括在中部增加)設置“槳輪”，其槳輪的中部為封閉的槳輪輥，槳輪的槳葉即是槳輪水力板；串聯(lián)水力板與水力板鏈條的配合方式主要采用 形方式；(2)提水機部分提水機是由①串聯(lián)的提水箱、②提水鏈條(或鋼絲繩)、③上卸水輪與下取水輪、④提水機架、⑤卸水平臺和壓力輸水軟管與管漂浮球等部件構成，其提水機架更可采用管筒式機架結構設計；(3)“多種傳動機構”部分采用的傳動結構可依實際需要進行多種結構類型的設計，主要包括同軸機械傳動方式，齒輪傳動方式或鏈條傳動方式及其方式組合設計；
2.一種“水力轉換自動提水船”的基本運行方法，其特征在于其具有“串聯(lián)水力板”結構形態(tài)和“槳輪水力板”結構形態(tài)，將提水船以阻流水力板垂直水流的方向固定設置在有一定水流速度的河流水面之上，使水流推動各個水力板順水流方向循環(huán)移動或轉動，實現(xiàn)收集提水船下水流水力產(chǎn)生提水動力的作用過程，并通過同軸或齒輪或鏈條等多種簡單的傳動結構與傳動方式組合，使“阻水浮船”產(chǎn)生的水力動力傳遞并作用于設置在“阻水浮船”上部或其側部的“提水機”上，帶動提水機鏈箱實現(xiàn)從水面之下至頂部卸水平臺之上的上下持續(xù)循環(huán)轉動完成提水作業(yè)過程，提水船可形成多種不同規(guī)格形態(tài)、提水能力、提水高度的設計變化，并可實現(xiàn)提水船運行的自動調控；在河流水能更低的季節(jié)或時刻或設計的提水船提水能力不足的情況下，可通過減少提水機上提水箱懸掛數(shù)量的方式實現(xiàn)與“阻水浮船”出力能力的平衡。
全文摘要
一種“水力轉換自動提水船”，將其漂浮在有一定流速的河流水面之上，通過在船體上設置的阻流水力板所承接的河流水能形成提水動力，通過多種簡單的機械傳動作用于提水機上，使其實現(xiàn)從水面至機頂?shù)纳舷卵h(huán)往復轉動，完成利用河流水流水力直接進行提水的理想目標，提水船可形成不同形態(tài)、規(guī)格、高度與能力設計，提水船可方便移動，使一船服務于多地點用戶，提水船可依河流水位自然升降，對河流無任何影響；提水船以獨立產(chǎn)品形式售賣，方便產(chǎn)銷經(jīng)營，其與電力提水方式其具有無電耗，無需工程施工與工程建設審批，方便移動，靈活方便，使用價格低廉等優(yōu)勢，可廣泛滿足農村、山區(qū)、城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)飲水用水與農戶灌溉、引蓄水養(yǎng)魚等量小分散的引水需求。
文檔編號F03B13/22GK1811167SQ20061005793
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2006年2月28日
發(fā)明者陳曉通 申請人:陳曉通