该发明属机、电科技领域。 该发明的参考资料:据中国科学院1985年4月5日所供资料:我国以流速乘流量的水力资源蕴藏量用于发电每年可发6.7亿瓩,可开发的量3.7亿瓩,全国利用率为百分之三,西南地区蕴藏量占全国百分之五十,但很大的江河缓流和急流等水力资源未估计在内;又据水电部302室于1985年4月6日提供的材料:现今国内外水力发电形式是筑坝拦水及建水库蓄水,造成流水落差,流水冲转水轮带动机组发电,近来在方法上未有新的突破。
该发明既不需要筑坝拦水又不需要建库蓄水而是利用江河流水的力冲转水轮带动机械作功或发电。因方法与前人的不同,所以申请发明专利。
该发明流水作功发电船为系列产品,其规模大小与同一个船上水轮轴的多少不受限制而根据用户需要及所使用的地方水域情况而定。
该发明是用具有强度足够又符合安全和积能性良好,并且能承担一切装配设施而又能超出水面一定高度的船或其他物体作支持物来实行利用流水的力作功或发电。
在该发明中采用面平头尖形窄体长舷直邦壳与底垂直的船作支持物来承担一切装配设施,这是实用于中小规模的产品因为船的邦壳与底垂直在水中稳定性良好而积能性较差,而大规模和特大规模的产品在稳定性足够的条件下其船的邦壳与底夹角应大于90°(见图6所示)而增加积能性。该产品不论规模大小船面板均面平头尖,船头板和底的夹角应大于130°,船尾板和底板的夹角或大于90°或等于90°这根据具体情况而定。
该发明流水作功发电船为非航行船只而类似水上工作平台以锚或桩与地壳固定以锚链或缆绳系在船头复板双桩上而定位于有相当流速的水域上后在两侧下锚以锚链系在两侧复板双桩上以抗衡风浪袭击而保持船身平稳。
图1是流水作功发电船的三视图,在这三视图中采用同一标记。
图1A是从船尾部横视图;图1B是侧视图;图1C是正视图。船的头部1和船地尾部2是同一个船体,因为船身的长度由数米到数百米,故在图1B、C中船的中部用破断符号表示;因为在同一条船上水轮由一对到若干对而在图1B、C中用四对作为代表。当流水依箭头所示方向不断流动时便推动各水轮上叶片6跟着同向周而复始的运动。水轮叶片是方形或长方形金属平板或其他材料在四周有角铁边框铆焊坚固而两侧伸出等长的叶柄,各叶柄基部侧面打两个有适当距离等直径的通孔以螺栓螺帽紧固在圆形法篮盘内侧(见图5),如此由12只叶片组合成1个水轮其两个法篮内套尾部相对安装在轴3超出船面两端的轴上,再将各个叶片外侧边两个顶角用圆钢或角铁焊结成圆形或正多边形而组成完整的水轮。如图1B、C和图4A所示。
在图1中水轮罩壳7由角铁构成三边长方形框架数个,框架两侧是辐柄,辐柄基部两侧打两个有一定距离等直径通孔与圆形铁盘内侧面上相对应的通孔以螺栓螺帽紧固,圆铁盘中心有厚壁的套,此套也是水轮罩壳的轴承壳由端盖和此套紧配合以螺栓紧固而端盖与轴承内套呈松配合而将水轮罩壳稳定在水轮两侧的轴3上使轴3和罩壳7两者转动互不影响,在框架外面安装与框架几何图形相符合的金属薄板组成完整的水轮罩壳7。如图1所示。当水轮罩壳7呈开启如图1B所示时阻挡风、雨对水轮袭击向着流水方向旋转90°后浸没在水中的阻挡流水对水轮叶片6冲击而使水轮止动从而使该水轮轴止动起刹车作用。安装在船上的水轮罩壳开启与降落的一种装置中的小型三相交流电动机15正转或反转都能带动蜗杆蜗轮减速器14的蜗轮与穿通蜗轮中心及其罩壳的轴转动,在此轴的外侧端装标准正齿轮13而在相对的水轮罩壳7辐柄基部圆形铁盘外侧并联一只模数相同齿数相等或不等的标准正齿轮12使两者交合,在穿通蜗轮及其罩壳轴的内侧端刨成方形供人力用带有超越机构的配套扳手开启或降落水轮罩壳7使用;而安装在水轮间过跳板上另一套水轮罩壳7开启与降落的装置中小型三相交流电动机16正或反转时均带动蜗杆蜗轮减速器17转动从而带动穿通蜗轮中心及其外壳的轴18两端的链轮26拨动水轮罩壳两边缘上圆柱销式齿条(可用配套的链条代替)27而使水轮罩壳7开启或降落。轴18两端链轮26外侧的轴头刨成方形供人力用带有超越机构的配套扳手开启或降落水轮罩壳7使用。水轮罩壳7开启与降落的两套装置可以选用一套。若每只水轮叶片面积小于3平方米者选用前者为宜,若每只水轮叶片面积大于3平方米者选用后者为宜。
图1中当流水依箭头所示方向推动水轮叶片6带动水轮与水轮轴3及轴上“全同双齿廓棘链轮”4(见图2)同向同步转动时而全同双齿廓棘链轮4带着串联它的链条5走动形成一个循环体系,由于全同双齿廓棘链轮4内部超越机构的作用使被串联的各轴之间不论其转速如何或被止动与否既不会发生力的相抵消又不会发生机械绞死或咬死现象并能把力叠加起来通过总轴使用于作功或发电,被串联的各轴中若有轴被止动时则该轴上全同双齿廓棘链轮就成为介轮,除了两个末端轴能直接当总轴使用外其他各轴只要在全同双齿廓棘链轮齿廓上再并联一只链轮或齿轮不可与轴接触而该轴即可当总轴使用。在图1中前端轴是总轴该轴上全同双齿廓棘链轮4未被串联的内侧齿廓以链条带动“离合联轴器”8(见图3)轴的输入端而该轴又成为驱动轴通过离合联轴器驱动从动轴24,而轴24和轴28是两根平行安装在船面上并保持适当距离的“链轮变速器”的轴,在此两轴上各安装一条固定的长键并各排放吋数相同而齿数不等的链轮若干个,以键管束并都能在轴上往复滑动,此两轴上链轮数目以能排列组合使用为度但使用时每根轴上只允许选择一个链轮以链条相联使用。因受图纸所限此两轴上链轮图象省略。轴28的输出端与安装在船面上变速器9的输入轴硬联接,而变速器9的输出轴与安装在船面上发电机10以三角胶带或同步胶带相联后带动发电机发电;若变速9与发电机10脱扣以后而变速器9输出轴的另一端可以带动其他机械作功。
图2是图1中全同双齿廓棘链轮4的放大图。
图2A是全同双齿廓棘链轮纵向剖面图;图2B是全同双齿廓棘链轮除去端盖的正视图。全同双齿廓棘链轮内套5和主动轴紧配合,两个棘爪4其圆柱形爪头置于内套5直径线两端对称近外周半圆形的沟槽中而圆柱棘爪4头的高度略小于沟槽的长度并由压缩弹簧3控制着棘爪尖的活动幅度,内套5上有与棘爪4保持适当距离的四个全通等直径均布的螺孔6,而棘齿和链轮齿为同一个整体组成全同双齿廓棘链轮的齿廓1以松配合状态置于内套5外周,在端盖7上有四个与内套5上螺孔6相对应的通孔分别以螺栓将端盖7与内套5紧配合而和齿廓1呈松配合并将棘爪4和压缩弹簧3管束住组合成完整的全同双齿廓棘链轮。当主动轴带着内套5顺时针向转动时便实行超越;当主动轴带着内套5逆时针向转动时压缩弹簧3将棘爪4的爪尖压入棘齿沟槽2中推动齿廓1同向同步转动,在主动轴和内套5被止动时而齿廓1继续作逆时针向转动时便实行超越而齿廓1就成为该主动轴上的介轮。在使用全同双齿廓棘链轮作传动件的轴而实行多根轴串联时在被串联的多根轴中有一根至若干根轴,因故转速减慢或被止动时该各轴上的全同双齿廓棘链轮均能起介轮作用而实行超越使整个传动仍继续进行除力相应的减少外其传动的系统不受影,所以能将多根动力轴串联实行力的叠加使用。全同双齿廓棘链轮及配套链条既可以实行非标准制造,又可以将标准链轮改造利用,为了传递大功率的需要也可以采用多排齿廓棘链轮形式。
在图1C中的“离合联轴器”8见图3:
图3用于低转速离合器与轴的联接器合为一体的新式的传动件定名为“离合联轴器”的有关图象。在图3中采用同一标记。
图3A是侧视图;
图3B是纵向剖面图;
图3C是作功状态的正视图;
图3D是驱动轴输出端横向剖面图;
图3E是从动轴输入端横向剖面图;
图3F是驱动轴与从动轴均脱扣以后超越状态的正视图;
图3G是离合联轴器脱扣平台的正视图、侧视图及横视图。
在图3中驱动轴4通过输出端内割的圆弧面咬合住圆头棘爪2圆头部分的外缘顺时针向转动时将力传导给两端栽植在离合联轴器厚壁外圈1上的圆头棘爪轴3而推动外圈1跟驱轴4同转,外圈1转动时通过它壁上圆形孔盖6里面圆孔中被压缩弹簧7压在从动轴5沟槽中的圆柱销8带动从动轴5同向同步转动。如图3A、C所示。图3G是离合联轴器脱扣平台它安装在船面上与外圈1保持适当距离,以厚铁平板10通过把手12抽回后这两者不接触为度。在外圈1带动圆头棘爪2尚未转到之前通过把手12将厚铁平板10推至图3G状态时再将圆孔11中的圆柱销插入厚铁平板10侧面半通孔中止退而厚铁平板10硬阻挡住圆头棘爪2的圆柱形爪尖,随驱动轴4推着外圈1继续转动而圆头棘爪2的爪尖就在厚铁平板10的平面上滑动向外侧展开同时通过轴3杠杆作用使驱动轴4与圆头棘爪2咬合的呈剥离脱扣而圆头棘爪2头顶部内割圆弧面与驱动轴4吻合让驱动轴4超越,外圈1被止动,这时从动轴5在它所带动的机械运动惯性支配下仍继续转动而超越。如图3F所示。若拔出圆孔11中插入厚铁平板10侧面半通孔中止退的圆柱销后再通过把手12抽回厚铁平板10而圆头棘爪2的爪尖因自身重力作用下落使驱动轴4和圆头棘爪2又重新咬合推动外圈1转动而带动从动轴5转动。如图3A、C所示。
为了防止作图线条过分重复对船前缘水下的水轮护桩、船面外周拦杆、起锚机械、舱口开设、机电舱房、值班生活舱房、相当于生产车间的舱房以及船上照明等附加设施在说明书中提及而在说明书附图中省略留待施工详图中绘制。
该发明流水作功发电船既是水上发电船(或站)又是水上工厂,水涨船高水落船低而自动升降,也可以用排灌压舱水来调节船面出水高度,各水轮之间的距离是供流水能量再生的场所。使用该发明比建造火力发电厂和筑坝拦水建库蓄水的水力发电站简单易造而且成本低廉、管理方便、不消耗燃料、无害处理等优点。可以充分利用我国长江水系、南方、西南、黄河(节段)以及北方的很多江河流水能源用于作功或发电,将大大的帮助我国四化建设能源的解决,也有助于解决世界能源危机,从而大幅度的解放社会生产力和造福人类。
具有该发明样机主要功能构件尚不完善的简易模型已在江苏省扬州市船舶修造二厂试制完成,并于1987年12月8日在水上发电成功。见图4实物图片:
图4A是俯视图象,船长12米,船身宽2米,总宽5米,高1.8米,6个水轮组合成3对,每个水轮12只叶片,每只叶片面积1平方米;
图4B是船上机械装配图象,由远及近,在船面上右侧是水轮、水轮轴及轴上全同双齿廓棘链轮被链条串联着,前端轴是总轴以链条和过桥轴相联,过桥轴输出端通过离合联轴器(与图3不同)和多档次齿轮有极变速器轴输入端联接,该变速器输出轴以链条和它相同的第二个变速器输入轴相联,第二个变速器输出轴又以链条和长方形的无极变速器相联,无极变速器以三根三角胶带和发电机相联而带动发电机发电。
图4C是1吋30牙全同双齿廓棘链轮安装在传动轴上的斜视图象。
图5是水轮叶柄基部和圆形法篮盘装配图象;法篮与水轮轴装配图象;以及总轴与过桥轴及变速器以链条相联的部分图象。
图6是该发明流水作功发电船产品中规模大的和特大的产品中船的外形图。图6A是横视图;图6B是侧视图;图6C是正视图。
现在,江苏省扬州市船舶修造二厂将按照该项发明专利申请内容及说明书附图1、2、3、6构件生产船长73.6米,船身宽5米,总宽10.6米,高2.4米,24个水轮组合成12对,每个水轮12只叶片,每只叶片面积3平方米流水作功发电船,专为长江两岸用户服务。
江苏省也有另外两个船厂拟于生产。
预计不久的将来全国将有更多的厂家生产用来为我国四化建设服务和为人民造福。