专利名称：囤船水电站的制作方法
技术领域：
本发明型涉及一种无堰无坝的囤船水电站，属发电站领域。
目前的水电站，大、中、小型很多，但都是通过用较长的时间和巨额的资金筑坝修堰进行人造落差，增大水的动能来冲动水轮机带动发电机发电。但未见与本发明相同无堰无坝水电站的报道。
本发明的目的在于建造这种无堤坝的囤船小电站，成本低廉，经济适用，见效快。不淹没土地和良田，不破坏生态环境，不毁坏文物或搬迁文物建筑。不搞移民搬迁这一系列复杂的问题。江河泥沙不积垫，不抬高河床，能起一部份的排涝防洪作用，不耽误航船的过闸时间。由于江河线路长，这种小型水电站分散不集中，需要电的地方，如有急流险滩就地建造，或定点生产来安装。这样可减少一部分长距离的高压输电费用和电能损失。如果水流有变化或特殊情况，必要时可以用机动船帮忙“迁居”。还有未来的核战争威胁不大……。
下面通过测量和计算来说明一、测量水的流速在江河边选水流比较规则的一段水面，先用皮尺在岸上量出一定的长度，然后把漂浮物甩在水面上，用秒表测出漂浮物从起点到止点所需要的时间。根据U＝S/t，我们就能计算出水每秒钟的流速。
二、测量水流对水轮机叶轮的冲击压力自制一个小型的冲动式水轮机，叶轮做成V型(属轮轴的原理结构)。在轴支架的上右边做一个放弹簧秤的平板，平板尾端做一个固定钩，轴右端做一个固定的钉。测量时弹簧秤下端的钩挂在平板尾端的固定钩上，弹簧秤上端提环用软绳与轴右端固定的钉连接，当水流冲击叶轮时，水轮机轴的阻力臂和叶轮的动力臂都绕支点旋转，这样连接弹簧秤的软绳绕在随同旋转的轴上，水流使叶轮转动的冲击力、弹簧秤上的指针就指示出来了。根据轮轴的原理“轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是轴半径阻力的几分之一。”通过计算我们就能得出水流对水轮机叶轮的冲击压力。
三、计算水流对水轮机叶轮的冲击压强例水9秒钟流了10米长的距离。水轮机叶轮长5厘米，宽12厘米，轮半径长10.5厘米，轴半径1.15厘米。测量时弹簧秤的指针点为3千克。求水流对水轮机叶轮的冲击压强有多大？由于V型叶轮是安装在轴上两端的支柱上，测量时水流作用在整个叶轮面积上，这样叶轮长度的上下两边离轴就有远近两点，计算轮半径选叶轮长度的中点为准即叶轮长度的1/2加上支柱的刻度作为轮半径。支柱刻度5.5厘米。这样轮半径为5.5厘米+5厘米÷2＝8厘米。计算V型叶轮的宽把它作平面
来计算。
水的流速
轮半径与轴半径的比值8÷1.15≈6.956水对叶轮的冲击压力F＝3千克÷6.956≈0.4312千克已知F＝0.4312千克，叶轮长＝5厘米，宽＝12厘米。
求P解S＝5厘米×12厘米≈60厘米2
答流速为1.111米/秒的水，对小型水轮机叶轮的冲击压强为0.0071千克/厘米2。
根据上面的计算方法，水流速的快慢，它对叶轮产生压强的大小为水的流速 压强0.370米/秒 ≈0.0011千克/厘米20.555米/秒 ≈0.0029千克/厘米20.833米/秒 ≈0.0038千克/厘米21.75米/秒 ≈0.0227千克/厘米23.615米/秒 ≈0.0377千克/厘米2四、计算水流对叶轮冲击压强的大小，在轴半径产生的动力例水的流速1.111米/秒，对叶轮的冲击压强为0.0071千克/厘米2。
设水轮机叶轮长200厘米，宽300厘米，安装叶轮的内轮半径120厘米，水轮机轴中心的驱动齿轮半径(轴半径)为25厘米。求驱动轮的动力轮半径叶轮长的1/2加内轮半径，即200厘米÷2+120厘米＝220厘米轮半径与驱动轮半径的比值220÷25＝8.8已知P≈0.0071千克/厘米2，叶轮长＝200厘米，宽＝300厘米。
求F解S＝200厘米×300厘米＝60000厘米2根据轮轴的原理驱动轮所得的力应是作用在轮上力的8.8倍。
F＝0.0071千克/厘米2×60000厘米2×8.8≈3748.8千克安装在囤船上的水轮机，是囤船左右两边各一个都安装在同一根轴上，所以这根轴上驱动轮的动力就是；3748.8千克×2＝7497.6千克以前面水轮机叶轮的面积、轮半径、轴半径和计算方法，一组水轮机水流速为1.75米/秒驱动轮的动力就有23971.2千克。水流速为3.615米/秒驱动轮的动力就有39811.2千克。
一只囤船是前后安装的两组水轮机，流速为1.111米/秒，这只囤船就能得到14995.2千克的动力，流速为1.75米/秒，就有47942.4千克的动力。流速为3.615米/秒，就有79622.4千克的动力。就是水流速较慢的0.370米/秒，这只囤船也能得到2323.2千克的动力。如果再加大叶轮的受水面积，动力就会增加一倍、两倍……。
安装在囤船上的水轮机，驱动轮的动力实际上要大于前面这些数字，因为这是计算单片叶轮得出来的数字，叶轮在转动时，后面的叶轮虽然阻挡了水流对前面叶轮的冲击力，但由于水流的掼性、河床的落差，水始终是往下流的，所以对前面的叶轮也仍然有一定的冲击力，只不过是由于叶轮转动角度的变化，各片叶轮受水的冲击力就不同了。例测量某一处，安单片叶轮，弹簧秤指针指到3.25千克，安相同的两片叶轮，弹簧秤指针指到3.75千克。
水的流速，叶轮的面积，轮半径与轴半径的比值，它们与轴半径的动力成正比。水轮机V型叶轮是设在囤船的两边，这样叶轮面积的大小不受空间限制。叶轮的面积、轮半径，可以增大，可以减少，这样在驱动轮上我们就可以得到需要大小的动力。通过这个驱动轮把动力传到齿轮变速装置上，达到了需要的转速时，再把这个动力用齿轮或皮带传给一定千瓦的发电机发电。
在囤船水电站内，经升压变压器升压后，用高压输电线输送到变电所降低伏数，其中一部份送往需要的高电压的工厂，另一部份送到低压变电所降到220/380伏特送往用户。
为了更好地利用水的冲击力和减轻单片叶轮承受的负荷，叶轮与叶轮的间距要适当，这要根据轮半径来决定叶轮的片数。如果轮半径在3米左右，叶轮的片数不能步于20片。叶轮采用V型，这样水对叶轮的冲击集中不分散。叶轮转动时可以减少后退时水对叶轮的阻力，另外叶轮增强了抗水冲击力的强度。
为了使囤船保持平衡，充分利用囤船的空间，在囤船的船头和船尾各安装一组水轮机，船头的水轮机对船尾的水轮机影响不大。这样就可以带动两个发电机发电。
五囤船水电站的固定法1、江(河)边固定法选择水的流速较大而又不影响航船的河面，在江河边适当的地方挖坑栽桩，然后用适合型号的钢绳联接囤船。用小浮船和跳板与岸上联接，一是工作人员上下方便，二是可以减少囤船尾部的摆动。高压输电线从囤船上的电杆直接拉向岸上的电杆上。
由于江河边的乱石，暗礁对水流的阻挡。摩擦很大，水流很不规则，时快时慢，因此一般水的水速不大，并且很多地方有逆流现象。
2、江(河)中心固定法一般的江河中间水流比较规则，并且水的流速比江河边大。选适当的并不影响航船的河面，可以在江中钻眼栽桩，用钢强联接一个囤船或串联……。高压输电线直接拉到江中定位桩的绝缘瓷瓶上，再拉到岸上的电杆上。但这种钻眼栽桩的方法由于在水下作业，比较困难。
3、横线固定法选好河面，在江河两岸上打坑栽桩，然后用钢绳横空江河联接两岸的桩，在横线适当的位置可用多根钢绳联接几个囤船或串联的方法。这样就可以组成一个囤船电站群。为了减少一部份囤船尾部的摆动，可以在囤船尾部拉二根斜线与横线三角形的联接。高压输电线从囤船上的电杆拉到横线的绝缘瓷瓶上，再拉到岸上，再拉到岸上。工作人员可座小船或另外专用横线的空中吊车上下班。
囤船水电站结构图说明(
图1)囤船水电站的船体结构以现在的囤船26模样建造，分上舱2和下舱1两层。下舱两头是机舱室3，中间是安装升压变压器4的工作室5。船头和船尾适当的位置各安装一组冲动式V型叶轮6的水轮机7。V型叶轮安装在内轮8上。叶轮上面有护轮壳9。水轮机轴10中心部位安装一个与轴固定的驱动齿轮11。驱动齿轮与变速系统12相配合。变速后的动力通过传动机构13传给一定千瓦的发电机14。发电机发出来的电，直接输送到囤船内的升压变压器经过变压。高压输电线15通过囤船上的电杆16的绝瓷瓶17，再拉到岸上的电杆上。水轮机轴安装在两根升降柱18上。升降柱与升降器19相配合。升降器可仿照千斤顶的原理制造。如检修时，升降器把升降柱升高，水轮机轴随着上升，一定高度时，叶轮脱离水面，水轮机就停止工作。升降柱的升降可以调节水轮机动力大小的作用。囤船舱顶20的中间有一根安装避雷针21的避雷杆22。避雷线23上端联接避雷针，下端联接金属块24沉到水底。旗杆25。上舱的休息室、厨房、厕所和各处的门窗、楼梯、走廊等，建造师要合理安排。关于囤船的大小要因地制宜，要根据水的流速、流量、装机容量来决定囤船的长短、宽窄和它的排水吨位。
囤船水电站的固定法(图2)江河边固定是用要求型号的钢绳1，一端联接岸上的桩2，另一端联接囤船3。用浮船4和跳板5联接岸上。高压线6通过囤船上的电杆7再拉到岸上电杆上。
江河中固定是用钢绳一端联接江中固定的桩2，另一端联接一只囤船3或串联囤船3。高压线通过囤船上的电杆7再拉到江中固定桩上。再拉到岸上。
横线固定是用跨江钢绳8联接两岸的桩2，用一根或几根钢绳1，一端联接横线，另一端联接囤船或串联囤船。用斜线9减少囤船尾部的摆动。高压线从囤船上的电杆拉到横线的绝缘瓷瓶上再拉到岸上。
权利要求
囤船水电站，它是直接利用自然界的动力资源，把水的动能变成电能。利用水流的冲击动能推动水轮机做功，水的流量和落差越大，水轮机能够做的功就越大。可是一般河流的河床比较平缓，流速不大，水的动能不大。为了从平缓的水流获得较大的能量，筑坝修堰又不理想。为了免去人造落差这项复杂的工程，必须在水轮机叶轮上想办法，虽然平缓的水流对叶轮的冲击压强不大，但是加大叶轮的受水面积，利用“一个出点力，大伙能把泰山移”，采取“满河捞”的办法。这样就可以在水轮机的轴半径上获得较大的动力来带动发电机发电。通过一系列的处理，最后得到了适用的电能。这样我们巧夺电能的目的就达到了。
全文摘要
为了充分利用我国丰富的水力资源来建设社会主义的现代化强国,需修建大量的水电站。为了经济适用,需建筑无数小型囤船水电站。根据轮轴的原理,在囤船上安装轮叶为∨型的冲动式水轮机,利用水流动的冲击动力,推动水轮机的叶轮转动,这样轴半径上就得到了大于水施加在叶轮上的力。这个通过变速装置,然后带动一定千瓦的发电机发电,经过升压输送降压处理,最后得到适用的电能。
文档编号F03B1/00GK1267789SQ9910373
公开日2000年9月27日 申请日期1999年3月18日 优先权日1999年3月18日
发明者蓝开明 申请人:蓝开明