[发明专利]一种漂浮式的水轮机组

权利要求书

1.一种漂浮式的水轮机组，其特征在于：它包含上部分结构、中部分结构和下部分结构；其中上部分结构包含上调节杆(1)、下调节杆(2)、法兰盘(4)、出线管(5)、牵引球(6)、滑动槽(8)、上调接球(9)、下调接球(10)；上调节杆(1)利用其上端的上调接球(9)与法兰盘(4)连接，上调节杆(1)的下端开设有滑杆槽(3)，下调节杆(2)上端的横杆上下活动设置在滑杆槽(3)中，下调节杆(2)的下端利用下调接球(10)与滑动槽(8)滑动连接；所述的牵引球(6)嵌设于法兰盘(4)中，且牵引球(6)的下端固定有出线管(5)，所述的出线管(5)的上端与牵引球(6)的连接处设有一号密封材料(7)；

上述中部分结构由外部结构和内部结构组成；其中，外部结构包含上平衡器(11)、下平衡器(12)、盖子(13)、盖子固定螺栓(14)、上平衡器连接杆(16)、下平衡器连接杆(17)、主体空腔(18)和上叶片(19)；上述内部结构包含上轴(20)、下轴(21)、上下轴连接盘(22)、固定支架(23)、水轮机(24)、机座(29)、密封材料固定螺栓(30)、上轴承(31)、下轴承(32)、三号密封材料(33)、上轴承固定盘(34)、下轴承固定盘(35)；若干个滑动槽(8)固定于主体空腔(18)的上表面，主体空腔(18)为上端开口式结构，该开口式结构中，盖设并利用盖子固定螺栓(14)固定有盖子(13)，出线管(5)的下端穿过盖子(13)后，设于主体空腔(18)中，且出线管(5)与盖子(13)之间连接固定；出线管(5)与盖子(13)的连接处设有二号密封材料(15)；主体空腔(18)的外环壁的上部利用上平衡器连接杆(16)连接有上平衡器(11)，上平衡器(11)下方的主体空腔(18)的外环壁上利用下平衡器连接杆(17)连接有下平衡器(12)，上平衡器(11)与下平衡器(12)之间设有若干个上叶片(19)；上述水轮机(24)由定子(25)、转子(26)、定子固定座(27)构成；定子固定座(27)固定在固定支架(23)上，固定支架(23)固定于主体空腔(18)的内部，定子(25)固定在定子固定座(27)中，定子(25)内活动设有转子(26)，转子(26)的内部固定有上轴(20)，上轴(20)的上端固定有上轴承(31)，上轴承(31)嵌设固定在上轴承固定盘(34)中，上轴承固定盘(34)固定在机座(29)的上表面，上轴(20)的下端固定有下轴承(32)，下轴承(32)嵌设固定在下轴承固定盘(35)中，下轴承固定盘(35)固定在固定支架(23)中，上轴(20)的下端利用上下轴连接盘(22)连接有下轴(21)；三号密封材料(33)利用数个密封材料固定螺栓(30)固定在主体空腔(18)内底部；

上述下部分结构包含下叶片(36)、密封槽(37)、轮毂固定螺栓(38)、下轴与轮毂连接盘(39)、轮毂(40)和下叶片连接杆(41)；上述下轴(21)的下端利用轮毂固定螺栓(38)连接有下轴与轮毂连接盘(39)，下轴与轮毂连接盘(39)的下表面连接有轮毂(40)，轮毂(40)的下端外环面上利用若干个下叶片连接杆(41)连接有下叶片(36)；上述上轴(20)与下轴(21)为上下贯通的空心管结构，且上轴(20)的上端口为出线口(28)。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式的水轮机组，其特征在于：所述的轮毂(40)的上边缘与主体空腔(18)的下端口之间设有密封槽(37)。

3.根据权利要求1所述的一种漂浮式的水轮机组，其特征在于：所述的若干个上叶片(19)呈扭曲空间结构分布于主体空腔(18)的外环壁上。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮式的水轮机组，其特征在于：所述的上叶片(19)与下叶片(36)呈导流方向相反式设置。

5.根据权利要求1所述的一种漂浮式的水轮机组，其特征在于：它的工作原理：

漂浮原理：该水轮机组放置于水中后，由于主体空腔(18)、上平衡器(11)、下平衡器(12)为空腔设计，空腔密度小于水体密度，水轮机组所受到的浮力大于重力，则在浮力作用下水轮机组自动漂浮于水面；通过主体空腔(18)表面的上平衡器(11)、下平衡器(12)以及上下平衡器中间的扭曲空间结构上叶片(19)作用，以及上调节杆(1)、下调节杆(2)、滑杆槽(3)、滑动槽(8)、上调节球(9)、下调节球(10)的调节系统，最终完成水轮机组在水中位置的自动调整，使得水轮机组受到的浮力等于其自身的重力，从而漂浮于水面之上；

平衡原理：当水轮机组刚置于水体中时，机组本身会平置于水体中，水体会对机组本身产生推力，由于推力作用于形心，则产生的力矩为0；由于主体空腔(18)内部下部重力和下部结构重力大于主体空腔(18)内部上部重力和上部结构重力，则在重力作用下，机组会产生转动力矩，使得水轮机组进行顺时针转动；在水轮机组旋转过程中，推力未作用于形心点上，与形心线存在一定的角度，则会产生转动力矩，使得水轮机组绕形心点进行顺时针旋转，最终使得推力重新作用于形心点上，转动力矩相等，在重力和浮力的作用下，水轮机组垂直平衡于水体中；

转动原理：在上部结构中，当水轮机组放置于水体中时，会受到水流的作用，由于上平衡器(11)和下平衡器(12)结构均为翼型，水流冲击到上平衡器(11)和下平衡器(12)上表面时会产生极大的推动力，带动主体空腔(18)转动，当水流高出上平衡器(11)上表面时，水体会迅速下跌，跌落到上叶片(19)，然而上叶片(19)为扭曲空间结构，从上平衡器(11)表面下跌的水刚好跌落到上叶片(19)上，加快主体空腔(18)相对转动；上叶片(19)位于上平衡器(11)和下平衡器(12)之间，结构为扭曲空间结构，在受到水流的推力作用下，更容易带动主体空腔(18)进行转动；在下部结构中，下叶片(36)为扭曲空间结构，在水流的作用下易产生转动，带动轮毂(40)和上轴(20)、下轴(21)转动；下叶片(36)的安装为反方向安装，当水体从上叶片(19)流出时刚好下跌到下叶片(36)上，带动下叶片(36)转动，从而带动轮毂(40)、上轴(20)、下轴(21)转动；当水流高出下平衡器(12)表面时，水体会迅速下跌，下跌水流刚好跌落于下叶片(36)上，带到下叶片(36)转动，从而带动轮毂(40)、上轴(20)、下轴(21)转动；

发电原理：当水轮机组放置于水中时，由于水体自由面流速与水体内部流速大小不一致，使得上叶片(19)的转动角速度与下叶片(36)的转动角速度大小不一致，上叶片(19)的转动角速度大于下叶片(36)的转动角速度，由于上叶片(19)固定于主体空腔(18)表面，定子(25)位于主体空腔(18)固定支架(23)上，因此，定子(25)随主体空腔(18)和上叶片(19)一起转动，然而转子(26)却位于轴系统上，随下叶片(36)和轮毂(40)一起转动，由于定子(25)与转子(26)之间存在速度差，便进行切割磁感线运动，产生电流；随着上叶片(19)的角速度越来越大，从而导致下叶片(36)的角速度越来越小，在一定时间内下叶片(36)角速度减小到零并进行反向转动，上叶片(19)和下叶片(36)的速度差越来越大，进行的切割磁感线运动越来越快；当上叶片(19)的角速度恒定时，下叶片(36)反向转动角速度也达到恒定，上下叶片的速度差也达到恒定，进而产生的电流也达到稳定状态；最后通过出线管(5)将产生的电流导出；

控制原理：将引线插入牵引球(6)中，通过引线将水轮机组放入水流中，控制水轮机组在水中的位置，当不需要水轮机组进行工作时，用力拉引线，破坏水轮机组在水中的平衡，使得水轮机组工作停止，达到控制水轮机组工作的目的。