專利名稱：復合轉(zhuǎn)動式水輪機的制作方法
復合轉(zhuǎn)動式水輪機是以江河流水的動能或海洋潮流的動能為能源進行發(fā)電的機械裝置。它以輪片的復合轉(zhuǎn)動(即，公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相結(jié)合)的運轉(zhuǎn)方式來提高輪片的單位面積上的工作效率，并同時提高流水資源的利用率。另外，可以根據(jù)流水區(qū)域的具體情況來確定復合轉(zhuǎn)動式水輪機的設(shè)置方式(即，水平設(shè)置方式或垂直設(shè)置方式)，這也就是說，復合轉(zhuǎn)動式水輪機能夠適應(yīng)各種不同情況的流水區(qū)域。


圖1是復合轉(zhuǎn)動式水輪機的正視圖。圖中(1)是支架，它起固定和支撐作用。
(2)是恒定齒輪，它固定在支架上，不能在支架上轉(zhuǎn)動。它的作用是導致輪片自轉(zhuǎn)。
(3)是輪軸，輪軸沿恒定齒輪的軸線穿過恒定齒輪，并同時穿過支架。輪軸的軸線與恒定齒輪的軸線位于同一條直線上，輪軸可以在支架上轉(zhuǎn)動。
(4)是輪輻，它固定在輪軸上，它的作用是承載輪片。
(5)是動力輸出齒輪，它固定在輪軸的一端，它的作用是對外輸出動力，帶動發(fā)電機發(fā)電。
(6)是輪片軸，它穿過輪輻，并可在輪輻上轉(zhuǎn)動。各輪片軸平行于輪軸。
(7)是輪片，它固定在輪片軸上，它的作用是攝取流水的動能。
(8)是輪片齒輪，它固定在輪片軸的一端。
(9)是鏈條，它的作用是銜接恒定齒輪與輪片齒輪。輪片齒輪的齒數(shù)與恒定齒輪的齒數(shù)的比例必須是2比1。
圖中的虛線表示水面。
復合轉(zhuǎn)動式水輪機至少要有兩扇輪片。
如果過輪片的某一點做垂直于輪軸的截面，那么此截面將如圖2所示。在圖2中(3)是輪軸；(6)是輪片軸；(7)是輪片。圖中的兩個直箭頭和兩個弧形箭頭表明了流水方向和輪軸的運轉(zhuǎn)方向之間的對應(yīng)關(guān)系。
圖3是一個恒定齒輪通過一根鏈條與一個輪片齒輪相銜接所組成的結(jié)構(gòu)。在圖3中(2)是恒定齒輪；(3)是輪軸；(8)是輪片齒輪；(9)是鏈條。
復合轉(zhuǎn)動式水輪機的輪軸及輪片軸可以平行于水平面設(shè)置，也可以垂直于水平面設(shè)置。前者稱做水平設(shè)置方式，后者稱做垂直設(shè)置方式。水平設(shè)置方式適合于淺水區(qū)域，垂直設(shè)置方式適合于深水區(qū)域。
根據(jù)復合轉(zhuǎn)動式水輪機的輪系結(jié)構(gòu)及齒輪齒數(shù)的比例，可以推證出復合轉(zhuǎn)動式水輪機的運轉(zhuǎn)規(guī)則如果在一段時間內(nèi)，輪片推動輪軸轉(zhuǎn)動了α角度，那么，輪片在公轉(zhuǎn)α角度的同時還將發(fā)生自轉(zhuǎn)，輪片自轉(zhuǎn)的角度是相對于外界為
；相對于輪輻為
可以用圖4來對運轉(zhuǎn)規(guī)則進行直觀地說明如果將圖4中的A0作為復合轉(zhuǎn)動式水輪機的起點狀態(tài)，直箭頭表示流水方向，那么輪片推動輪軸運轉(zhuǎn)的方向就應(yīng)如圖中的弧形箭頭所示。A1、A2、A3、A4便是以A0狀態(tài)為起點，輪軸轉(zhuǎn)動45°、90°、135°、180°后，相應(yīng)的輪片所出現(xiàn)的狀態(tài)。
當輪片所在平面的法線與輪片公轉(zhuǎn)的切線相平行時，輪片所在的相位稱做峰值相位。如A0、A4狀態(tài)中位于下方的輪片便正是處在峰值相位上。
復合轉(zhuǎn)動式水輪機設(shè)置于流水之中，必須要遵守以下原則處于峰值相位的輪片軸的軸線與輪軸的軸線所確定的平面垂直于流水方向。此原則在圖2、圖4中已得到了體現(xiàn)，此原則既適用于水平設(shè)置方式，也適用于垂直設(shè)置方式。
根據(jù)運轉(zhuǎn)規(guī)則，可以推證出輪片的法線規(guī)則當輪片處于任何相位上時，過輪片軸的軸線做輪片的法線，那么，此法線必然經(jīng)過處于峰值相位的輪片軸的軸線。
根據(jù)設(shè)置原則及法線規(guī)則，可以推證出力矩方向不變規(guī)則當輪片處于任何相位上時，流水對輪片的沖擊力在輪軸上所產(chǎn)生的力矩的方向都總是一致的，不變的。正是因為有此力矩方向不變規(guī)則，才使得復合轉(zhuǎn)動式水輪機能夠在流水中持續(xù)運轉(zhuǎn)。
流水對輪片的沖擊力在輪軸上所產(chǎn)生的力矩Fd的值隨輪片所在相位的變化而變化，輪片的即時相位越是接近于峰值相位，那么Fd的值就越大，當輪片處于峰值相位時，F(xiàn)d的值達到最大值；輪片越是遠離峰值相位，那么Fd的值也就越小，當輪片距峰值相位180°時，F(xiàn)d的值減小到0。
可以用圖5來對法線規(guī)則、力矩方向不變規(guī)則及力矩值的變化規(guī)律進行直觀地說明。在圖5中箭頭v——流水方向；P——輪片處于峰值相位時，輪片軸的軸線所在的位置；虛線——經(jīng)過輪片軸軸線的輪片的法線；箭頭F——流水對輪片的沖擊力；線段d——沖擊力F對輪軸的力臂；弧形箭頭——力矩Fd的方向，當然也就是輪軸的運轉(zhuǎn)方向。
復合轉(zhuǎn)動式水輪機的運動周期包括三項內(nèi)容整體狀態(tài)周期、輪片的位置周期及輪片的質(zhì)點周期。
復合轉(zhuǎn)動式水輪機的整體狀態(tài)周期是
(n是輪片數(shù))，即，輪軸轉(zhuǎn)動
后，復合轉(zhuǎn)動式水輪機的整體狀態(tài)又恢復成了原來的狀態(tài)。
輪片的位置周期是360°，即，一扇輪片在輪軸轉(zhuǎn)動360°后，它所在的位置又恢復到了原來的位置。
輪片的質(zhì)點周期是720°，即，輪片上的一個質(zhì)點在輪軸轉(zhuǎn)動720°后，它所在的位置又恢復到了原來的位置。
可以用圖6來對復合轉(zhuǎn)動式水輪機的運動周期進行直觀地說明。在圖6中直箭頭是流水方向；弧形箭頭是輪軸的運轉(zhuǎn)方向；從A0到A8，輪軸轉(zhuǎn)動了720°；在兩個相鄰的狀態(tài)之間，輪軸轉(zhuǎn)動了90°；B、C是其中的一扇輪片的兩個邊緣，做此標記是為了便于跟蹤。
圖4、圖5、圖6均屬狀態(tài)圖，在此三幅圖的每一個狀態(tài)中所給出的部件均是輪軸、輪片軸和輪片。具體地說來是這樣的中間較大的圓圈是輪軸；位于兩邊的兩個較小的圓圈是輪片軸，與之相連接的線段是輪片。對此，也可以對照圖2來對圖4、圖5、圖6中所給出的部件進行識別。
權(quán)利要求
1.復合轉(zhuǎn)動式水輪機是以江河流水的動能或海洋潮流的動能為能源進行發(fā)電的機械裝置。它的運轉(zhuǎn)規(guī)則便是它的實質(zhì)特征，其運轉(zhuǎn)規(guī)則是如果在一段時間內(nèi)，輪片推動輪軸轉(zhuǎn)動了α角度，那么，輪片在公轉(zhuǎn)α角度的同時還將發(fā)生自轉(zhuǎn)，輪片自轉(zhuǎn)的角度是相對于外界為
；相對于輪輻為
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)容，則有復合轉(zhuǎn)動式水輪機的幾何特征，其幾何特征是各輪片軸平行于輪軸。
全文摘要
復合轉(zhuǎn)動式水輪機是以江河流水的動能或海洋潮流的功能為能源進行發(fā)電的機械裝置。它以輪片的復合轉(zhuǎn)動(即,公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相結(jié)合)的運轉(zhuǎn)方式來提高輪片的單位面積上的工作效率,并同時提高流水資源的利用率。另外,可以根據(jù)流水區(qū)域的具體情況來確定復合轉(zhuǎn)動式水輪機的設(shè)置方式(即,水平設(shè)置方式或垂直設(shè)置方式),這也就是說,復合轉(zhuǎn)動式水輪機能夠適應(yīng)各種不同情況的流水區(qū)域。
文檔編號F03B13/12GK1180140SQ9611268
公開日1998年4月29日 申請日期1996年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月16日
發(fā)明者陳妙蘇 申請人:陳妙蘇