拖曳式水力發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其用于放置在流動的水流中，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備包括：葉輪機、傳動部件、發(fā)電機、及浮筒，所述發(fā)電機和傳動部件連接在浮筒的下方，所述水流沿從后向前的方向流動，所述葉輪機位于浮筒的下方并位于傳動部件的前方，所述發(fā)電機位于傳動部件的后方，所述葉輪機能獲取水流的動能并通過傳動部件將動力傳遞給發(fā)電機進而發(fā)電。本實用新型通過拖曳牽引方式的將發(fā)電設(shè)備浮動在水流中發(fā)電，因此拖曳式水力發(fā)電設(shè)備不需要提供水頭。
【專利說明】拖曳式水力發(fā)電設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水力發(fā)電設(shè)備，尤其涉及一種無任何水頭要求的水力發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]水電、火電和核電是目前人類的主要電能生產(chǎn)手段。利用流水所蘊藏的能量生產(chǎn)電能的過程叫做水力發(fā)電。水力是無污染的可再生能源，用水力資源發(fā)電可以節(jié)約大量資源量有限的煤炭、石油等礦物燃料。水力資源成本比較低，水電站設(shè)備使用壽命也比較長。從安全和清潔的角度說，水電是最佳選擇，它在人類生產(chǎn)活動中的能源占比，與環(huán)境質(zhì)量息息相關(guān)，但傳統(tǒng)大型水力發(fā)電因建設(shè)水電站需要很大投資。
[0003]水力發(fā)電就是利用水力(具有水頭)推動水力機械(水輪機)轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，如果在水輪機上接上另一種機械(發(fā)電機)隨著水輪機轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這時機械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機械能，又變成電能的轉(zhuǎn)換過程。小型水利發(fā)電設(shè)備，對于水頭也有一定要求。對于無水頭要求的水力發(fā)電設(shè)備，研究生產(chǎn)極少。已有的方案存在結(jié)構(gòu)龐大，生產(chǎn)成本高和不具備使用價值等缺點。如在河流環(huán)境中使用時，自然流速最高點，水平位置是在靠河面中線處，垂直位置是在接近水面高度處。而河邊的流速相對極低。一個需要固定安置的水力發(fā)電機，如果安裝于河邊則效率低下；如安裝于靠河道中線附近則成了高成本的困難事。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)請參考2010年3月31日公開的第CN200880018995.7號中國專利申請，其公開了水力發(fā)電設(shè)備，這種水力發(fā)電設(shè)備需要水頭才能運行。
[0005]鑒于上述缺陷，實有必要設(shè)計一種無需水頭的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于:提供一種拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備只要與水之間存在相對流速，就可以發(fā)電，無需任何水頭。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0008]一種拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其用于放置在流動的水流中，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備包括:葉輪機、傳動部件、發(fā)電機、及浮筒，所述發(fā)電機和傳動部件連接在浮筒的下方，所述水流沿從后向前的方向流動，所述葉輪機位于浮筒的下方并位于傳動部件的前方，所述發(fā)電機位于傳動部件的后方，所述葉輪機能獲取水流的動能并通過傳動部件將動力傳遞給發(fā)電機進而發(fā)電。
[0009]采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的至少包括如下有益效果為:通過拖曳牽引方式的將發(fā)電設(shè)備浮動在水流中發(fā)電，因此拖曳式水力發(fā)電設(shè)備不需要提供水頭。
[0010]進一步地，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備還包括位于浮筒下方的整流橋，所述整流橋位于發(fā)電機的后方。
[0011]進一步地，所述葉輪機、傳動部件、發(fā)電機、及整流橋均能被拆卸后收納于浮筒內(nèi)。[0012]進一步地，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備還包括導(dǎo)流鰭，所述浮筒通過導(dǎo)流鰭自行移動并定位到水面最大水流速處。
[0013]進一步地，所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件均做水密保護。
[0014]進一步地，所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件位于同一個水密艙內(nèi)。
[0015]進一步地，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備在拖曳過程中，通過側(cè)傾時浮筒與水密艙之間的反向扭矩來平衡姿態(tài)。
[0016]進一步地，所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件分別處在不同水密殼體內(nèi)。
[0017]進一步地，所述傳遞部件是一個變速箱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備之示意圖。
[0019]圖2是拖曳式水力發(fā)電設(shè)備之主視圖。
[0020]圖3是拖曳式水力發(fā)電設(shè)備之左視圖。
[0021]圖4是拖曳式水力發(fā)電設(shè)備之俯視圖。
[0022]圖5是導(dǎo)流鰭在水流中受力示意圖。
[0023]圖6是水流靜止時，拖曳式水力發(fā)電設(shè)備的示意圖。
[0024]圖7是水流流動且葉輪機轉(zhuǎn)動時,拖曳式水力發(fā)電設(shè)備的示意圖。
[0025]其中:10.葉輪機，20.傳動部件，30.發(fā)電機，40.整流橋，50.浮筒，60.導(dǎo)流鰭，70.水密艙，80.拖曳電纜，90.水面，fl.分力，f2.反向分力。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0027]如圖1所示，為符合本實用新型的一種拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其包括葉輪機10、傳動部件20、發(fā)電機30、整流橋40及浮筒50。
[0028]發(fā)電機30和傳動部件20連接在浮筒50的下方，葉輪機10位于浮筒50的下方并位于傳動部件20的前方，發(fā)電機30位于傳動部件20的后方,整流橋40位于發(fā)電機30的后方。拖曳式水力發(fā)電設(shè)備被航行中的帆船拖行時，將會對水產(chǎn)生相對流速，葉輪機10可以獲取水的動能并通過傳動部件20將動力傳遞給發(fā)電機30。葉輪機10、傳動部件20、發(fā)電機30、及整流橋40均能被拆卸后收納于浮筒50內(nèi)。作為本方面的一種優(yōu)選方案，傳遞部件20是一個變速箱，傳遞部件20可以將葉輪機10的低轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機30的高轉(zhuǎn)速輸入。
[0029]如圖1至圖4所示，整流橋40、發(fā)電機30和傳動部件20均做水密保護，它們可以是在一個水密艙70內(nèi)(圖2)，也可以分別處在不同水密殼體內(nèi)(未圖示)。
[0030]如圖5所示，拖曳式水力發(fā)電設(shè)備還包括導(dǎo)流鰭60，浮筒50通過導(dǎo)流鰭60自行移動并定位到水面90最大水流處。導(dǎo)流鰭60會產(chǎn)生垂直于水流方向的分力Π，這個分力f I將牽弓I發(fā)電設(shè)備垂直于水流方向移動，拖曳電纜80與水流夾角增大,反向分力f2逐漸增大，直到H=f2時，發(fā)電設(shè)備將保持該位置相對平衡。
[0031]如圖6至圖7所示，拖曳式水力發(fā)電設(shè)備在拖曳過程中，通過側(cè)傾時浮筒50與發(fā)電機30之間的反向扭矩來平衡姿態(tài)。如圖6所不，水流靜止時，浮力F1+F2〉重力F3+F4,所以拖曳式水力發(fā)電設(shè)備會浮在水面90上。拖曳式水力發(fā)電設(shè)備因為僅拖曳而不固定，所以葉輪機10轉(zhuǎn)動力矩會造成不利影響，平衡此力矩的方法很多，比如使用2個反向旋轉(zhuǎn)的葉輪機10等方法。但本實用新型采用一種更優(yōu)選方案:當(dāng)葉輪機10旋轉(zhuǎn)時，會對整個發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生扭矩，如圖7所示，(F1-F2)與(F4-F3)形成一個設(shè)備逆時針扭矩，在排水量恒定的前提下，隨著水流速(葉輪機轉(zhuǎn)速)的加快，扭矩增大，發(fā)電設(shè)備在水中的姿態(tài)將發(fā)生變化。浮筒50姿態(tài)變化過程中，由高密度的設(shè)備體(水密艙70)和低密度的浮筒50提供的反向扭矩將逐步增加，最終達到平衡。葉輪機10理論扭矩最大值小于反向扭矩最大值，以確保發(fā)電設(shè)備不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)傾覆的情況。
[0032]本實用新型提供了一種對水頭沒有要求，通過拖曳牽引方式的水力發(fā)電設(shè)備，它具備自浮能力，并且可以通過導(dǎo)流鰭60的設(shè)置，利用垂直于水流的水平方向分力，將發(fā)電機30送到水面90流速最大處。
[0033]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型創(chuàng)造的實施范圍。凡依本實用新型創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其用于放置在流動的水流中，所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備包括:葉輪機、傳動部件、發(fā)電機、及浮筒，其特征在于:所述發(fā)電機和傳動部件連接在浮筒的下方，所述水流沿從后向前的方向流動，所述葉輪機位于浮筒的下方并位于傳動部件的前方，所述發(fā)電機位于傳動部件的后方，所述葉輪機能獲取水流的動能并通過傳動部件將動力傳遞給發(fā)電機進而發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備還包括位于浮筒下方的整流橋，所述整流橋位于發(fā)電機的后方。
3.如權(quán)利要求2所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述葉輪機、傳動部件、發(fā)電機、及整流橋均能被拆卸后收納于浮筒內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備還包括導(dǎo)流鰭，所述浮筒通過導(dǎo)流鰭自行移動并定位到水面最大水流處。
5.如權(quán)利要求4所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件均做水S保護。
6.如權(quán)利要求5所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件位于同一個水密艙內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述拖曳式水力發(fā)電設(shè)備在拖曳過程中，通過側(cè)傾時浮筒與水密艙之間的反向扭矩來平衡姿態(tài)。
8.如權(quán)利要求5所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述整流橋、發(fā)電機和傳動部件分別處在不同水密殼體內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的拖曳式水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述傳動部件是一個變速箱。
【文檔編號】F03B13/00GK203796477SQ201320668661
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】陳廣 申請人:陳廣