專利名稱：一種水動機械及其使用方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體流動能新能源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國古代就有了水車水磨等利用水體流動能工作的水動機械，但由于只能在小河 小溪上小規(guī)模的使用，加上認識上的偏見，使得中華民族這一古老的技術(shù)貢獻沒有被現(xiàn)代 文明所發(fā)揚光大。陸地上江河水體流動能資源及其豐富，由于沒有適用的機械設(shè)備和實施 方法，所以將水體流動能轉(zhuǎn)換成實用能源的技術(shù)至今仍不成熟，不僅沒能用這種資源為人 類造福，反而被其所造成的洪澇和河道淤積災(zāi)患長期困擾，河流的水資源也沒有得到合理 利用，山下河水自流走，山上用水貴如油的現(xiàn)象普遍存在，將水體流動能這一巨大的可再生 清潔廉價能源用適用的機械裝置和實施方法轉(zhuǎn)變成可實用的新能源，并解決流域灌溉難及 河道清淤難等技術(shù)難題，已經(jīng)成為刻不容緩的科學(xué)任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是要制造出一種能夠?qū)⑺w流動能轉(zhuǎn)換成電能或 就地利用的機械能的原動機械和相應(yīng)的工作機械，并找到利用這些機械設(shè)備進行水流發(fā) 電、引水灌溉及河道清淤高效實用的方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明提供了一種靠水體流動能驅(qū)動的水動機械。這種水動機械由水流發(fā)電類、 引水灌溉類和河道清淤類水動機械組成。以江河自然流動水體或人工排泄水體的底床、船 體或水上水下工作平臺為承載體，以山巖、提岸或人造臺墩為固著點，安設(shè)在水流沖擊下作 旋轉(zhuǎn)運動的水車型槳輪式水動機、螺旋式水動機或螺旋槳式水動機，用水車型槳輪式水動 機、螺旋式水動機或模塊式組裝的螺旋槳式水動機組驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，就構(gòu)成水流發(fā)電類 水動機械，可建成水流發(fā)電廠站。用水車型槳輪式水動機、螺旋式水動機或螺旋槳式水動機 直接驅(qū)動或用水流發(fā)電的電能輔助驅(qū)動泵機工作，就構(gòu)成了引水灌溉類水動機械，可建成 水動泵站。在船上安裝槳輪和水車型槳輪式水動機，在水下工作平臺上安裝螺旋式水動機 或螺旋槳式水動機、自行式犁泥機、泥沙擾動機或擾吸式泥漿揚升機和鏟斗式挖泥機，就構(gòu) 成了 一種靠河水流動能工作的河道清淤船。河道清淤船在工作狀態(tài)下船頭對著流水前進的方向，在船尾部設(shè)置可自動或人工 控制高度的水下工作平臺，水下工作平臺的底部固定安設(shè)三個以上帶彈簧的滑板狀支撐 腳、自行式犁泥機、泥沙擾動機或擾吸式泥漿揚升機。在水下工作平臺上面安設(shè)螺旋式水動 機或螺旋槳式水動機，并使之通過傳動裝置，帶動泥沙擾動機或擾吸式泥漿揚升機的工作 主軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，將水底處于凝結(jié)狀態(tài)的泥沙擾動成懸浮顆粒被水流長距離搬運，或變成泥 漿被擾吸式泥漿揚升機排放到附近的預(yù)設(shè)位置重新淤積。以船甲板或甲板上樁墩為基座， 使中心主軸橫跨船體，在左右船舷外平衡對稱地安裝兩個同型號的水車型槳輪式水動機。 這樣的水動機可以在船上安裝多對，用以驅(qū)動發(fā)電機或近處的工作機。將船舷一側(cè)或兩側(cè)的多個水車型槳輪式水動機通過平面連桿機構(gòu)連接起來，形成同步聯(lián)動的動力系統(tǒng)。在船 頭最前面的一對水車轉(zhuǎn)輪的輪圈外緣加裝多個鏟斗式鏟挖泥沙工具，使鏟斗運行到轉(zhuǎn)輪下 方時鏟挖動作是向前的，在鏟斗卸載位置處設(shè)置卸料導(dǎo)流槽，就構(gòu)成了鏟斗式挖泥機。在船 頭正前方設(shè)置輪轂中心線與船體中心線一致的槳輪，通過帶離合器的傳動裝置與最靠近船 頭的一對水車型槳輪式水動機的共用軸傳動連接。螺旋式水動機由集水口、機殼、中心主軸、螺旋葉片、軸承、支架和基座組成。集水 口呈喇叭口狀，開口端對著來水方向。機殼呈圓筒形，機殼內(nèi)安設(shè)主軸和螺旋葉片。在機殼 兩端安裝前后軸承和支撐在機殼固定環(huán)上的軸承支架，機殼固定環(huán)由固定在水體底床或水 下工作平臺上的基座支撐。螺旋式水動機的主軸通過加速或不加速的傳動裝置與發(fā)電機的 轉(zhuǎn)子軸、泵機的泵軸或河道清淤類工作機械的旋轉(zhuǎn)主軸傳動連接，形成水動發(fā)電機類、水動 泵機類或河道清淤類水動機械。水車型槳輪式水動機由中心主軸、輪轂、輻條、一對圓形輪圈、輪圈連桿、固定槳 葉、滑動槳葉、滑軌和槳葉滑動機構(gòu)、軸承、軸承支架和基座組成?；壓蜆~滑動機構(gòu)由安 裝在輻條上的滑軌、安裝在滑軌或槳葉上的滑動構(gòu)件、安裝在滑動槳葉上的進退擋件、滑軌 兩端帶有彈性墊塊的前擋件和后擋件組成。水車型槳輪式水動機轉(zhuǎn)輪固定在中心主軸上或 通過軸承圍繞中心主軸旋轉(zhuǎn)，中心主軸的軸向與水流流動方向垂直，槳葉安設(shè)在分別支撐 兩輪圈的一對平行輻條組成的平面內(nèi)，轉(zhuǎn)輪浸沒于水中的部分不超過中心主軸，轉(zhuǎn)輪的最 大厚度不超過水槽寬度或可用水體的寬度。其中心主軸或轉(zhuǎn)輪輪轂通過加速或不加速的傳 動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸、泵機的泵軸或清淤類旋轉(zhuǎn)機械的主軸傳動連接，形成水動發(fā)電 機類、水動泵機類或水動清淤機類水動機械。水車型槳輪式水動機發(fā)電機組或水動機泵機 組可以成區(qū)段成規(guī)模的安裝，建成發(fā)電廠站或泵站。自行式犁泥機由多個犁鏵機構(gòu)在橫向上排列而成。單個犁鏵機構(gòu)由犁鏵、犁身、犁 身連接橫軸和犁身控制桿組成。犁身呈尖端朝前下方的魚鉤形，尖端部固定一個可更換的 犁鏵，犁身與犁身連接橫軸呈固定鉸鏈連接，與犁身控制桿呈活動鉸鏈連接。犁身控制桿上 端與可在船上控制其升降的機構(gòu)相連接，通過上拉或下壓犁身控制桿，可控制犁鏵插入泥 沙的深度，進而控制船體的前進速度。多個這樣的單個犁鏵機構(gòu)沿犁身連接橫軸一字排列， 就構(gòu)成了自行式犁泥機。泥沙擾動機有橫軸和立軸兩種類型。橫軸式泥沙擾動機由輥面布滿葉片狀和/或 尖齒狀刮削工具的轉(zhuǎn)輥、中心輥軸、固定在水下工作平臺橫杠上的連桿和以連桿為支架的 兩側(cè)軸承組成。用水下工作平臺上的螺旋式水動機或螺旋槳式水動機的主軸或傳動軸經(jīng) 過加速或不加速的傳動裝置與轉(zhuǎn)輥輥軸連接，轉(zhuǎn)輥就會發(fā)生刮掃泥沙的轉(zhuǎn)動。立軸式泥沙 擾動機由獨立的但刷掃區(qū)域相連的兩個或兩個以上布滿彈性刷絲的刷頭及其上部的直立 轉(zhuǎn)軸、以工作平臺底杠為支架的轉(zhuǎn)軸軸承及軸頂懸掛裝置組成。用螺旋式水動機或螺旋槳 式水動機的主軸或傳動軸通過加速傳動裝置與轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)刷就會發(fā)生掃楊泥沙的轉(zhuǎn) 動。橫軸和立軸式泥沙擾動機可以同時使用或擇一而用。擾吸式泥漿揚升機由立軸式泥沙擾動機外加一個鐘形罩殼而成。罩殼懸吊固定在 水下工作平臺底杠上，頂部中心與泥沙擾動機的立軸呈軸承連接，在罩殼內(nèi)壁上設(shè)置與轉(zhuǎn) 刷轉(zhuǎn)動方向一致的上旋螺旋葉片，在罩殼底部留有進水口，上部側(cè)壁上開有泥漿泵的吸漿 口。用水下工作平臺上螺旋式水動機或螺旋槳式水動機和/或電動機同時驅(qū)動擾吸式泥漿揚升機轉(zhuǎn)刷主軸和泥漿泵的泵軸，便將原來處于凝結(jié)狀態(tài)的泥沙變成泥漿，再經(jīng)泥漿泵排 送到水面以上的預(yù)定位置。本發(fā)明提出一種水動機械的使用方法和用途。水流發(fā)電類、引水灌溉類和河道清 淤類水動機械的使用方法和用途包括建設(shè)水流發(fā)電廠站的方法、建設(shè)引水灌溉廠站或?qū)嵤?長程引水工程的方法及河道淤積災(zāi)害的綜合治理方法。建設(shè)水流發(fā)電廠站可因地制宜地選 用水動機、水動機多機聯(lián)拼或模塊式整體組裝及采用人造急流的辦法。在河流上游，向河道 外的受水高地長程引水，可采用節(jié)能引水法，從比受水高地海拔更高的河道段取水，使用密 閉的引水管道一直連通到受水高地。此法適用于引黃濟黃工程，引黃河之水解黃土高原之 渴。河道淤積災(zāi)害綜合治理適宜采用清淤和造地并舉的方法，用此法可解決黃河的懸河之 危和淮河的不治之患。建設(shè)水流發(fā)電廠站的方法包括因地制宜地選用水動機、水動機多機聯(lián)拼或模塊式 整體組裝及采用人造急流的辦法。以礫石為底床的山區(qū)急流、瀑布或電站和水庫的人工排 泄水流發(fā)育區(qū)段，適宜安裝跨水道的水車型槳輪式水動機。在蛇曲河側(cè)向侵蝕和邊灘發(fā)育 河段，適宜在靠近凹岸處使用螺旋式水動機。在面流發(fā)育、水體厚度不適于安裝大型螺旋式 或螺旋槳式水動機的河段，適宜使用螺旋式或螺旋槳式模塊式組合的水動機及大跨度的水 車型槳輪式水動機。在水體厚度較大的河段進行水流發(fā)電，可在水下投放模塊式螺旋式或 螺旋槳式水動機發(fā)電工作系統(tǒng)，水上架設(shè)水車型槳輪式水動機發(fā)電工作系統(tǒng)。多個同向旋 轉(zhuǎn)的螺旋式水動機或螺旋槳式水動機主軸可以通過齒輪傳動共用一個傳動軸。將組合后水 動機組的傳動軸連同加速傳動裝置、發(fā)電機及輸電設(shè)備進行工廠化模塊式組裝，按設(shè)定位 置和朝向整體投放在水體底床上或船間急流中，便可立即自動發(fā)出可用電能。水車型槳輪 式水動機可以在工廠生產(chǎn)帶或不帶中心主軸的同型號單機。將多個不帶中心主軸的單機， 在轉(zhuǎn)輪的輪轂、輻條和/或輪圈處加以螺栓固定，只給兩端的單機安設(shè)中心主軸，可以拼接 成更大厚度的組合機。在寬闊水域提高發(fā)電效率宜采用人造急流方法。可通過人工修建水 下沙壩制造急流，用河道清淤船或其它挖泥沙機械在上游修筑喇叭口形集水沙壩，在接續(xù) 的下游區(qū)域用兩側(cè)沙壩圍成一個狹窄的發(fā)電專用水道。在水面上按設(shè)定間距固定排放報廢 或?qū)Ｓ么?，在兩船之間造成局部急流。可采用一船裝多對用或不用平面連桿機構(gòu)的水車 型槳輪式水動機組，或兩船吊裝一塊模塊狀組裝的螺旋式或螺旋槳式水動機組，進行水流 發(fā)電，建設(shè)永久性電站可用水泥壩代替沙壩，用間隔式水泥臺墩代替船體。建設(shè)引水灌溉廠站或?qū)嵤╅L程引水工程的方法是在需要引水的河段，成規(guī)模地 建設(shè)水動泵站，并配套地就近建設(shè)水流發(fā)電站，在泵站不能把水引到需要的高度時，從發(fā)電 站引入電源，用電動泵機輔助引水。除一般性引水上岸或引水上山以外，在河流上游向比河 道高的受水高地引水，可采用節(jié)能方法。在取水河流上游，找到比受水高地海拔更高的河道 段作為取水點。含沙水流需修建兩個以上沉淀池，并用水動泵機和/或電動泵機使沉淀池 始終蓄滿水。從取水點開始沿河道底床或其它就近途徑布設(shè)密閉的直通受水高地的引水管 道。在引水管道的取水口和出水口處各設(shè)置一個中止閥門，沿河道底床布設(shè)的管道到達離 受水高地最近的河道段后，加裝一個泄水管道和終止閥門，然后管道上岸爬高，直通到受水 高地的蓄水體或輸配水管道或渠道。關(guān)閉終止閥門，開啟或關(guān)閉中止閥門，管道開始或中止 引水。打開終止閥門并將引水管道的取水口和出水口都置于大氣中，整個管道的水便會全 部自然排空，結(jié)束引水過程。此方法適用于引黃濟黃工程，引黃河之水解決黃土高原之渴。
引黃濟黃工程分為就近引水和長程引水兩種方法。在緊鄰黃河河道的陜北東部和 山西南部的黃土高原地區(qū)采用就近引水方式，利用水動泵站和水流電站直接將近岸的黃河 水引上岸邊制高點，然后通過輸配水渠道或管道從高往下逐級灌溉。向遠離黃河河道的白 于山高地引水，須在黃河上游海拔高度在1900米以上的適宜河段設(shè)取水點和沉淀池。從取 水點開始沿黃河河道底床布設(shè)密閉引水管道，到達青銅峽至銀川之間的適宜低點后，加裝 分支泄水管道和終止閥門，然后管道登陸直通白于山高地。這條管道可解決黃土高原地勢 最高且最干旱的定邊、靖邊、吳旗諸地的缺水問題。向黃土高原腹地地勢較低的地區(qū)引水， 采取向白于山引水一樣的方法。在引水管道越過白于山高地以后，可利用以高地為發(fā)源地 的各條河流為主輸水渠道，并在河流的不同海拔高度處修筑蓄水體和輸配水管道和渠道。河道淤積災(zāi)害的綜合治理方法是開河與造地并舉。治理河流下游、河口灣及三角 洲地區(qū)的泥沙淤積災(zāi)害，適于在輸浚河道的同時，首先將灘地改造成生產(chǎn)生活用地。在河流 提岸內(nèi)設(shè)計規(guī)劃出欲清理的分支河道的寬度和走向，使分支河道與主河道在上下游的設(shè)計 位置合并連通，中間留出心灘形地塊。在豐水或洪水期，利用河道清淤船上的泥沙擾動機對 分支河道進行掃揚泥沙作業(yè)，先清理出河道清淤船具備工作條件的工作河道。在河灘露出 水面以后，利用船上的鏟斗式挖掘機或其它由水流發(fā)電站提供能源的電動挖掘工具，將主 流河道和分支河道底床和漕幫上的泥沙挖掘出來，卸載到分支河道與主流河道圍出的灘上 地塊周圍，形成圍堰式堆積。在此同時或隨后，啟動擾吸式泥漿揚升機，向圍堰內(nèi)排放泥漿。 如此持續(xù)作業(yè)下去，直到使灘上地塊成為安全的永久性的生產(chǎn)生活用地為止。在河岸以外 造地，不需挖泥造堰，只需就近向提岸外的提岸坡或其它地貌單元持續(xù)地潑灑泥漿?？稍O(shè)多 級泵站，利用水流發(fā)電的能源，將泥漿逐步向遠方輸送，從而由近及遠地不斷淤高河流提岸 及低于提岸的洼地、行蓄洪區(qū)或其它地貌單元，不斷擴大岸邊高地的范圍。用河道清淤、岸 內(nèi)外造地的綜合治理方法，可徹底解決黃河的懸河之危和淮河的不治之患。本發(fā)明的有益效果在于第一，所提供的螺旋式水動機、水車型槳輪式水動機及 模塊組合式螺旋槳式水動機為水流發(fā)電、引水灌溉及河道清淤提供了將水體流動能轉(zhuǎn)換成 電能和機械能的原動機，對水車型槳輪式水動機提供了拼裝組合機的方法，通過平面連桿 機構(gòu)多機聯(lián)動的方法及在船體上和跨河道安裝使用等方法，特別是加裝滑動加長槳葉的技 術(shù)措施，使得在不增大水動機轉(zhuǎn)輪直徑的情況下，有效工作半徑增加一倍以上，極大地增強 了該機型在發(fā)電和其它使用方面的功率、效率，大大降低了制造和安裝的難度，有可能成為 進行水體流動能轉(zhuǎn)化的主打機型；第二，水動清淤船的進止及各項作業(yè)的動力完全由河水 流動能自給自足，特別是通過控制自行式犁泥機機構(gòu)調(diào)解船體移動速度，即起到移動船錨 的作用，又起到翻動凝結(jié)泥沙的作用，成為船上其它原動機和作業(yè)機能夠得到持續(xù)做功水 流的關(guān)鍵性控制機構(gòu)，水動清淤船完全由水體流動能提供能源，作業(yè)功能齊全的特點是其 它清淤船類無法相比的；第三，水動泵機類水動機械直接將水體流動能就地轉(zhuǎn)化為引水灌 溉的機械能，比先發(fā)電再用電動機驅(qū)動泵機更能減少水體流動能損耗，同時也做到發(fā)電和 電動設(shè)備的零損耗；第四，采用節(jié)能引水法，用密閉管道從比受水高地海拔更高的河段長程 引水，充分利用了河流上游坡降大、水流急及在密閉管道內(nèi)水往低處流的特點，實現(xiàn)了長程 引水的自動化，本發(fā)明所提出的引黃濟黃技術(shù)路線，全面治愈了黃土高原長期干旱缺水的 頑疾，比引東部海水到西部造海的技術(shù)戰(zhàn)略不僅更經(jīng)濟可行，而且避免了引進鹽分的負面 效應(yīng)；第五，用水動清淤船清理河道與小浪底水利樞紐工程的調(diào)水調(diào)沙工程相比，更具靈活性、選擇性和常態(tài)化。特別是利用水動機械實行清淤和造地并舉的技術(shù)戰(zhàn)略，不使用其它能 源，以河治河，既根除淤積災(zāi)害，又收獲大片生產(chǎn)生活用地，可解黃河懸河之危和淮河不治 之患，是綜合治理泥沙淤積災(zāi)害的低碳、高效、治本之法。


圖1是水動清淤船水下工作平臺的側(cè)視圖。1——螺旋式水動機集水口，2—— 機殼，3——含軸承的支架，4——中心主軸，5——螺旋葉片，6——基座，7——加速變速器， 8——泥沙擾動機立軸，9——含軸承的懸掛裝置，10——水下工作平臺支撐腳，11——犁身 控制桿，12——犁身連接橫軸，13——刷頭，14——犁身，15——刷絲，16——犁鏵。圖2是水車型槳輪式水動機的側(cè)視圖。21——轉(zhuǎn)輪輪圈，22——含固定槳葉和滑軌 的輻條，23——輪轂，24——中心主軸，25——后擋件，26——基座，27——前擋件，28—— 滑動槳葉進退擋件，29——滑動槳葉，30——船身。
具體實施例方式實施例一，河道清淤船的作業(yè)操作方法。河道清淤船上設(shè)有水下工作平臺的控制 機構(gòu)和操縱系統(tǒng)，可在船上設(shè)立樁墩，用固定鉸鏈連接方式安設(shè)一對拖動并控制水下工作 平臺行進方向的轅杠，再在水下工作平臺的遠端設(shè)置起吊鋼纜，便可在船上控制水下工作 平臺的方位和投放高度。為了保證水動機有比較大的工作水流流速，必須對船順水漂流的 速度加以控制，水下工作平臺本身有拖住船體的作用，臥式泥沙擾動機和鏟斗式挖泥機工 作時都產(chǎn)生抑制船只前進的作用力。自行式犁泥機則是對船只的漂流起關(guān)鍵控制作用的機 構(gòu)，通過更換犁鏵16的型號或通過犁身控制桿11調(diào)整犁鏵16插入泥沙的深度，便可使船 只按照需要的速度前進。螺旋式水動機和泥沙擾動機工作系統(tǒng)工作時，水流通過集水口 1 進入螺旋式水動機的機殼2，推動螺旋葉片5帶動中心主軸4發(fā)生轉(zhuǎn)動。中心主軸的轉(zhuǎn)動通 過加速變速器7傳遞給立式泥沙擾動機的直立中心主軸8，從而帶動刷頭13和刷絲15發(fā)生 快速轉(zhuǎn)動，掃揚水體底床上的泥沙。前有犁泥機的犁翻，后有臥式和/或立式泥沙擾動機的 掃揚，河道清淤船的清淤效率會很高。在實施造地工作任務(wù)時，不使用泥沙擾動機，換成擾 吸式泥漿揚升機，或在船頭裝上兩個鏟斗式挖泥機。挖泥機挖掘河道側(cè)面的漕幫時，反作用 力會使船頭和挖泥機離開工作面，這時啟動安裝在船頭的槳輪，產(chǎn)生側(cè)向推力，抵抗掉挖掘 時的反作用力。擾吸式泥漿揚升機和鏟斗式挖泥機工作時需要的動力較大，水流速度小時 需從主水道設(shè)置發(fā)電船或發(fā)電廠站，給河道清淤船提供補充動力源。實施例二，水車型槳輪式水動機的結(jié)構(gòu)和做功方式。當(dāng)水車型槳輪式水動機處在 工作位置時，水流會自然推動槳葉使轉(zhuǎn)輪發(fā)生轉(zhuǎn)動?；瑒蛹娱L槳葉四安裝在輻條22的滑動 軌道上。當(dāng)輻條運動到來水方向的水平線以下開始向下傾斜時，滑動槳葉四依靠自身重力 和滑軌上的滑動機構(gòu)自動向輪圈外滑出，滑動到設(shè)定的終點位置時，滑動槳葉進退擋件觀 被帶橡膠墊的前擋件27擋住，在水流推動下繼續(xù)隨轉(zhuǎn)輪向下向前運動。當(dāng)滑動槳葉四出離 水面，運動到水平線以上時，又會依靠自身重力和滑動機構(gòu)自動向輪轂23處滑回，最后滑 動槳葉進退擋件觀被帶橡膠墊的后擋件25擋住不動。就這樣，轉(zhuǎn)輪每轉(zhuǎn)動一周，滑動槳葉 29就做一次入水滑出、出水滑回的運動，使轉(zhuǎn)輪在直徑不增加的情況下，有效工作力臂增加 一倍以上。
權(quán)利要求
1.一種水動機械，包括螺旋槳式水動機，其特征在于所述的水動機械由水流發(fā)電類、引 水灌溉類和河道清淤類水動機械組成，以江河自然流動水體或人工排泄水體的底床、船體 或水上水下工作平臺為承載體，以山巖、提岸或人造臺墩為固著點，安設(shè)在水流沖擊下作旋 轉(zhuǎn)運動的水車型槳輪式水動機、螺旋式水動機或螺旋槳式水動機，用水車型槳輪式水動機、 螺旋式水動機或模塊式組裝的螺旋槳式水動機組驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，就構(gòu)成水流發(fā)電類水動 機械，可建成水流發(fā)電廠站，用水車型槳輪式水動機、螺旋式水動機或螺旋槳式水動機直接 驅(qū)動或用水流發(fā)電的電能輔助驅(qū)動泵機工作，就構(gòu)成了引水灌溉類水動機械，可建成水動 泵站，在船上安裝槳輪和水車型槳輪式水動機，在水下工作平臺上安裝螺旋式水動機或螺 旋槳式水動機、自行式犁泥機、泥沙擾動機或擾吸式泥漿揚升機和鏟斗式挖泥機，就構(gòu)成了 一種靠河水流動能工作的河道清淤船。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水動機械，其特征在于所述的河道清淤船在工作狀態(tài)下船頭 對著流水前進的方向，在船尾部設(shè)置可自動或人工控制高度的水下工作平臺，水下工作平 臺的底部固定安設(shè)三個以上帶彈簧的滑板狀支撐腳(10)、自行式犁泥機、泥沙擾動機或擾 吸式泥漿揚升機，在水下工作平臺上面安設(shè)螺旋式水動機或螺旋槳式水動機，并使之通過 傳動裝置，帶動泥沙擾動機或擾吸式泥漿揚升機的工作主軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，將水底處于凝結(jié)狀 態(tài)的泥沙擾動成懸浮顆粒被水流長距離搬運，或變成泥漿被擾吸式泥漿揚升機排放到附近 的預(yù)設(shè)位置重新淤積，以船甲板或甲板上樁墩為基座，使中心主軸橫跨船體，在左右船舷外 平衡對稱地安裝兩個同型號的水車型槳輪式水動機，這樣的水動機可以在船上安裝多對， 用以驅(qū)動發(fā)電機或近處的工作機，將船舷一側(cè)或兩側(cè)的多個水車型槳輪式水動機通過平面 連桿機構(gòu)連接起來，形成同步聯(lián)動的動力系統(tǒng)，在船頭最前面的一對水車轉(zhuǎn)輪的輪圈外緣 加裝多個鏟斗式鏟挖泥沙工具，使鏟斗運行到轉(zhuǎn)輪下方時鏟挖動作是向前的，在鏟斗卸載 位置處設(shè)置卸料導(dǎo)流槽，就構(gòu)成了鏟斗式挖泥機，在船頭正前方設(shè)置輪轂中心線與船體中 心線一致的槳輪，通過帶離合器的傳動裝置與最靠近船頭的一對水車型槳輪式水動機的共 用軸傳動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水動機械，其特征在于所述的螺旋式水動機由集水口 (1)、機殼(2)、中心主軸(4)、螺旋葉片(5)、軸承、支架(3)和基座(6)組成，集水口呈喇 叭口狀，開口端對著來水方向，機殼(2)呈圓筒形，機殼O)內(nèi)安設(shè)中心主軸(4)和螺旋葉 片(5)，在機殼兩端安裝前后軸承和支撐在機殼固定環(huán)上的軸承支架(3)，機殼固定環(huán)由固 定在水體底床或水下工作平臺上的基座(6)支撐，螺旋式水動機的主軸(4)通過加速或不 加速的傳動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸、泵機的泵軸或河道清淤類工作機械的旋轉(zhuǎn)主軸傳動連 接，形成水動發(fā)電機類、水動泵機類或河道清淤類水動機械。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水動機械，其特征在于所述的水車型槳輪式水動機由 中心主軸(M)、輪轂(23)、輻條(22)、一對圓形輪圈(21)、輪圈連桿、固定槳葉、滑動槳葉 (四)、滑軌和槳葉滑動機構(gòu)、軸承、軸承支架和基座06)組成、滑軌和槳葉滑動機構(gòu)由安裝 在輻條上的滑軌、安裝在滑軌或槳葉上的滑動構(gòu)件、安裝在滑動槳葉上的進退擋件08)、滑 軌兩端帶有彈性墊塊的前擋件07)和后擋件0 組成、水車型槳輪式水動機轉(zhuǎn)輪固定在 中心主軸上或通過軸承圍繞中心主軸旋轉(zhuǎn)，中心主軸的軸向與水流流動方向垂直，槳葉安 設(shè)在分別支撐兩輪圈的一對平行輻條0 組成的平面內(nèi)，轉(zhuǎn)輪浸沒于水中的部分不超過 中心主軸，轉(zhuǎn)輪的最大厚度不超過水槽寬度或可用水體的寬度，其中心主軸04)或轉(zhuǎn)輪輪轂通過加速或不加速的傳動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸、泵機的泵軸或清淤類旋轉(zhuǎn)機械 的主軸傳動連接，形成水動發(fā)電機類、水動泵機類或水動清淤機類水動機械、水車型槳輪式 水動機發(fā)電機組或水動機泵機組可以成區(qū)段成規(guī)模的安裝，建成發(fā)電廠站或泵站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水動機械，其特征在于所述的自行式犁泥機由多個犁 鏵機構(gòu)在橫向上排列而成，單個犁鏵機構(gòu)由犁鏵(16)、犁身(14)、犁身連接橫軸(1 和犁 身控制桿(11)組成，犁身呈尖端朝前下方的魚鉤形，尖端部固定一個可按需更換的犁鏵 (16)，犁身(14)與犁身連接橫軸(1 呈固定鉸鏈連接，與犁身控制桿(11)呈活動鉸鏈連 接，犁身控制桿(11)上端與可在船上控制其升降的機構(gòu)相連接，通過上拉或下壓犁身控制 桿(11)，可控制犁鏵(16)插入泥沙的深度，進而控制船體的前進速度，多個這樣的單個犁 鏵機構(gòu)沿犁身連接橫軸(12) —字排列，就構(gòu)成了自行式犁泥機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水動機械，其特征在于所述的泥沙擾動機有橫軸和立軸 兩種類型，橫軸式泥沙擾動機由輥面布滿葉片狀和/或尖齒狀刮削工具的轉(zhuǎn)輥、中心輥軸、 固定在水下工作平臺橫杠上的連桿和以連桿為支架的兩側(cè)軸承組成，用水下工作平臺上的 螺旋式水動機或螺旋槳式水動機的主軸或傳動軸經(jīng)過加速或不加速的傳動裝置與轉(zhuǎn)輥輥 軸連接，轉(zhuǎn)輥就會發(fā)生刮掃泥沙的轉(zhuǎn)動，立軸式泥沙擾動機由獨立的但刷掃區(qū)域相連的兩 個或兩個以上布滿彈性刷絲(1 的刷頭(1 及其上部的直立轉(zhuǎn)軸(8)、以工作平臺底杠為 支架的轉(zhuǎn)軸軸承及軸頂懸掛裝置(9)組成，用螺旋式水動機或螺旋槳式水動機的主軸(4) 或傳動軸通過加速傳動裝置(7)與轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)軸(8)連接，轉(zhuǎn)刷就會發(fā)生掃楊泥沙的轉(zhuǎn)動，橫軸 和立軸式泥沙擾動機可以同時使用或擇一而用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水動機械，其特征在于所述的擾吸式泥漿揚升機由立軸 式泥沙擾動機外加一個鐘形罩殼而成，罩殼懸吊固定在水下工作平臺底杠上，頂部中心與 泥沙擾動機的立軸呈軸承連接，在罩殼內(nèi)壁上設(shè)置與轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)動方向一致的上旋螺旋葉片， 在罩殼底部留有進水口，上部側(cè)壁上開有泥漿泵的吸漿口，用水下工作平臺上螺旋式水動 機或螺旋槳式水動機和/或電動機同時驅(qū)動擾吸式泥漿揚升機轉(zhuǎn)刷主軸和泥漿泵的泵軸， 便將原來處于凝結(jié)狀態(tài)的泥沙變成泥漿，再經(jīng)泥漿泵排送到水面以上的預(yù)定位置。
8.一種水動機械的使用方法和用途，其特征在于所述的水流發(fā)電類、引水灌溉類和河 道清淤類水動機械的使用方法和用途包括建設(shè)水流發(fā)電廠站的方法、建設(shè)引水灌溉廠站或 實施長程引水工程的方法及河道淤積災(zāi)害的綜合治理方法，建設(shè)水流發(fā)電廠站可因地制宜 地選用水動機、水動機多機聯(lián)拼或模塊式整體組裝及采用人造急流的辦法，在河流上游，向 河道外的受水高地長程引水，可采用節(jié)能引水法，從比受水高地海拔更高的河道段取水，使 用密閉的引水管道一直連通到受水高地，此法適用于引黃濟黃工程，引黃河之水解黃土高 原之渴，河道淤積災(zāi)害綜合治理適宜采用清淤和造地并舉的方法，用此法可解決黃河的懸 河之危和淮河的不治之患。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水動機械的使用方法和用途，其特征在于所述的建設(shè)水流發(fā) 電廠站的方法包括因地制宜地選用水動機、水動機多機聯(lián)拼或模塊式整體組裝及采用人造 急流的辦法，以礫石為底床的山區(qū)急流、瀑布或電站和水庫的人工排泄水流發(fā)育區(qū)段，適宜 安裝跨水道的水車型槳輪式水動機，在蛇曲河側(cè)向侵蝕和邊灘發(fā)育河段，適宜在靠近凹岸 處使用螺旋式水動機，在面流發(fā)育、水體厚度不適于安裝大型螺旋式或螺旋槳式水動機的 河段，適宜使用螺旋式或螺旋槳式模塊式組合的水動機及大跨度的水車型槳輪式水動機，在水體厚度較大的河段進行水流發(fā)電，可在水下投放模塊式螺旋式或螺旋槳式水動機發(fā)電 工作系統(tǒng)，水上架設(shè)多機聯(lián)拼的水車型槳輪式水動機發(fā)電工作系統(tǒng)；多個同向旋轉(zhuǎn)的螺旋 式水動機或螺旋槳式水動機主軸可以通過齒輪傳動共用一個傳動軸，將組合后水動機組的 傳動軸連同加速傳動裝置、發(fā)電機及輸電設(shè)備進行工廠化模塊式組裝，按設(shè)定位置和朝向 整體投放在水體底床上或船間急流中，便可立即自動發(fā)出可用電能，水車型槳輪式水動機 可以在工廠生產(chǎn)帶或不帶中心主軸的同型號單機，將多個不帶中心主軸的單機，在轉(zhuǎn)輪的 輪轂(23)、輻條0 和/或輪圈處加以螺栓固定，只給兩端的單機安設(shè)中心主軸，可 以拼接成更大厚度的組合機；在寬闊水域提高發(fā)電效率宜采用人造急流方法，可通過人工 修建水下沙壩制造急流，用河道清淤船或其它挖泥沙機械在上游修筑喇叭口形集水沙壩， 在接續(xù)的下游區(qū)域用兩側(cè)沙壩圍成一個狹窄的發(fā)電專用水道，在水面上按設(shè)定間距固定排 放報廢或?qū)Ｓ么?，在兩船之間造成局部急流，可采用一船裝多對用或不用平面連桿機構(gòu) 的水車型槳輪式水動機組，或兩船吊裝一塊模塊狀組裝的螺旋式或螺旋槳式水動機組，進 行水流發(fā)電，建設(shè)永久性電站可用水泥壩代替沙壩，用間隔式水泥臺墩代替船體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水動機械的使用方法和用途，其特征在于所述的建設(shè)引水 灌溉廠站或?qū)嵤╅L程引水工程的方法是在需要引水的河段，成規(guī)模地建設(shè)水動泵站，并配 套地就近建設(shè)水流發(fā)電站，在泵站不能把水引到需要的高度時，從發(fā)電站引入電源，用電動 泵機輔助引水，除一般性引水上岸或引水上山以外，在河流上游向比河道高的受水高地引 水，可采用節(jié)能方法，在取水河流上游，找到比受水高地海拔更高的河道段作為取水點，含 沙水流需修建兩個以上沉淀池，并用水動泵機和/或電動泵機使沉淀池始終蓄滿水，從取 水點開始沿河道底床或其它就近途徑布設(shè)密閉的直通受水高地的引水管道，在引水管道的 取水口和出水口處各設(shè)置一個中止閥門，沿河道底床布設(shè)的管道到達離受水高地最近的河 道段后，加裝一個泄水管道和終止閥門，然后管道上岸爬高，直通到受水高地的蓄水體或輸 配水管道或渠道，關(guān)閉終止閥門，開啟或關(guān)閉中止閥門，管道開始或中止引水，打開終止閥 門并將引水管道的取水口和出水口都置于大氣中，整個管道的水便會全部自動排空，結(jié)束 引水過程，此方法適用于引黃濟黃工程，弓丨黃河之水解決黃土高原之渴；
11.根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的水動機械的使用方法和用途，其特征在于所述的引黃 濟黃工程分為就近引水和長程引水兩種方法，在緊鄰黃河河道的陜北東部和山西南部的黃 土高原地區(qū)采用就近引水方式，利用水動泵站和水流電站直接將近岸的黃河水引上岸邊制 高點，然后通過輸配水渠道或管道從高往下逐級灌溉，向遠離黃河河道的白于山高地引水， 須在黃河上游海拔高度在1900米以上的適宜河段設(shè)取水點和沉淀池，從取水點開始沿黃 河河道底床布設(shè)密閉引水管道，到達青銅峽至銀川之間的適宜低點后，加裝分支泄水管道 和終止閥門，然后管道登陸直通白于山高地，這條管道可解決黃土高原地勢最高且最干旱 的定邊、靖邊、吳旗諸地的缺水問題，向黃土高原腹地地勢較低的地區(qū)引水，采取向白于山 引水一樣的方法，在引水管道越過白于山高地以后，可利用以高地為發(fā)源地的各條河流為 主輸水渠道，并在河流的不同海拔高度處修筑蓄水體和輸配水管道和渠道。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水動機械的使用方法和用途，其特征在于所述的河道淤積 災(zāi)害的綜合治理方法是開河與造地并舉，治理河流下游、河口灣及三角洲地區(qū)的泥沙淤積 災(zāi)害，適于在輸浚河道的同時，首先將灘地改造成生產(chǎn)生活用地，在河流提岸內(nèi)設(shè)計規(guī)劃出 欲清理的分支河道的寬度和走向，使分支河道與主河道在上下游的設(shè)計位置合并連通，中間留出心灘形地塊，在豐水或洪水期，利用河道清淤船上的泥沙擾動機對分支河道進行掃 揚泥沙作業(yè)，先清理出河道清淤船具備工作條件的工作河道，在河灘露出水面以后，利用船 上的鏟斗式挖掘機或其它由水流發(fā)電站提供能源的電動挖掘工具，將主流河道和分支河道 底床和漕幫上的泥沙挖掘出來，卸載到分支河道與主流河道圍出的灘上地塊周圍，形成圍 堰式堆積，在此同時或隨后，啟動擾吸式泥漿揚升機，向圍堰內(nèi)排放泥漿，如此持續(xù)作業(yè)下 去，直到使灘上地塊成為安全的永久性的生產(chǎn)生活用地為止，在河岸以外造地，不需挖泥造 堰，只需就近向提岸外的提岸坡或其它地貌單元持續(xù)地潑灑泥漿，可設(shè)多級泵站，利用水流 發(fā)電的能源，將泥漿逐步向遠方輸送，從而由近及遠地不斷淤高河流提岸及低于提岸的洼 地、行蓄洪區(qū)或其它地貌單元，不斷擴大岸邊高地的范圍，用河道清淤、岸內(nèi)外造地的綜合 治理方法，可徹底解決黃河的懸河之危和淮河的不治之患。
全文摘要
本發(fā)明名稱為《一種水動機械及其使用方法和用途》，屬于水體流動能新能源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域。由于缺乏適用的機械設(shè)備和實施方法，水體流動能這一資源最豐富又最清潔廉價的可再生能源一直沒有投入使用。本發(fā)明提供了水車型將輪式水動機、螺旋式水動機和組和式螺旋槳式水動機作為原動機，用以驅(qū)動發(fā)電機、泵機、泥沙擾動機、擾吸式泥漿揚升機和鏟斗式泥沙挖掘機類工作機，形成了水流發(fā)電類、引水灌溉類和河道清淤類機械設(shè)備系統(tǒng)，并為建設(shè)水流發(fā)電廠站、引水灌溉廠站、實施長程引水工程及對河道淤積災(zāi)害綜合治理提出了獨具創(chuàng)意的方法。這些機械設(shè)備和使用方法對水流發(fā)電新能源開發(fā)、實施引黃河之水解黃土高原之渴的引黃濟黃工程、解黃河懸河之危及淮河不治之患都提出了具體可行的技術(shù)方案。
文檔編號F03B13/00GK102121449SQ201010000419
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者馬瑞志 申請人:馬瑞志