本發(fā)明涉及水力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在眾多能源中，水力發(fā)電具有清潔和可再生的特性，作為一種解決能源問(wèn)題的長(zhǎng)效手段，受到前所未有的重視，得到了人們的大力開(kāi)發(fā)。但是，修大壩，建電站耗資巨大，有的地方根本無(wú)法承擔(dān)，而且會(huì)帶來(lái)移民安置、生態(tài)環(huán)境等一系列問(wèn)題。

我國(guó)大部分的山區(qū)和海島，受制于交通，輸電線路建設(shè)困難等因素，導(dǎo)致電能供應(yīng)能力不足，制約了居民對(duì)電能的使用。在山區(qū)和海島的附近，基本都有水流動(dòng)力（山區(qū)有溪流，海島附近有海浪、潮汐）。但是這些水流動(dòng)力如果直接應(yīng)用于水力發(fā)電，這些水流的流速不夠，水流動(dòng)力不足，現(xiàn)有的水力發(fā)電技術(shù)，是通過(guò)將水流的位能（重力勢(shì)能）或者動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行發(fā)電的。在現(xiàn)有的利用水力發(fā)電的技術(shù)中，主要采用的是沖擊式發(fā)電，這對(duì)水流的流速（落差）要求較高。并且還需要建立發(fā)電站，投入成本非常高。

針對(duì)這種情況，市面上出現(xiàn)了一種江河浮力水輪發(fā)電裝置，是由浮力器、葉輪、發(fā)電機(jī)及變速箱構(gòu)成，在各浮力器之間橫向貫穿葉輪軸，各葉輪軸上固定有葉輪，各葉輪軸通過(guò)傳動(dòng)軸和發(fā)電機(jī)傳動(dòng)連接。該裝置可在不同流域發(fā)電，但是該裝置存在如下問(wèn)題：1在江河、溪流中存在大量的漂浮物（如樹(shù)脂、雜草以及其他人造物品），有些漂浮物會(huì)纏繞在葉輪周圍，導(dǎo)致葉輪無(wú)法正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電裝置葉輪容易被漂浮物纏繞的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案為：低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)，包括：

固定架，固定架包括固定樁和能夠伸縮的固定桿，固定樁固定在地面上，固定桿的基端與固定樁連接；

浮艇，浮艇的表面上固設(shè)有螺旋狀的槳葉，固定桿的自由端與浮艇轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

防護(hù)裝置，防護(hù)裝置內(nèi)部設(shè)有安裝腔，防護(hù)裝置的表面設(shè)有攔截網(wǎng)，防護(hù)裝置與浮艇固定連接；

能量轉(zhuǎn)換裝置，能量裝換裝置包括動(dòng)能收集器和能量存儲(chǔ)器，動(dòng)能收集器為能夠?qū)⑺鞯膭?dòng)能裝換為電能的裝置，動(dòng)能收集器固定在安裝腔內(nèi)，動(dòng)能收集器與固定架之間設(shè)有伸縮桿，動(dòng)能收集器與能量存儲(chǔ)器之間設(shè)有能量傳輸通道。

本發(fā)明的工作原理及優(yōu)點(diǎn)在于：固定架主要是防止本系統(tǒng)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)被水流沖走。在現(xiàn)有技術(shù)中的浮力器主要是起到了讓整個(gè)裝置浮在水面上的作用，在本發(fā)明中浮艇同樣也有這樣的效果，但是在浮艇表面上設(shè)置的螺旋狀的槳葉，在浮艇受到水流沖擊時(shí)，由于固定桿的自由端與浮艇轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮艇會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

動(dòng)能收集器與固定架之間設(shè)有伸縮桿，能夠防止動(dòng)能收集器跟著防護(hù)裝置一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然伸縮桿還有一個(gè)用途，是在水位下降或者上升時(shí)，能夠配合浮艇調(diào)節(jié)防護(hù)裝置的高度（或者說(shuō)防護(hù)裝置與固定架之間的距離）。固定桿能夠伸縮，可以讓浮艇隨著水面調(diào)整高度（或者說(shuō)浮艇與固定樁的距離）。

防護(hù)裝置與浮艇固定連接，在浮艇的帶動(dòng)下，防護(hù)裝置也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，在防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，如果有漂浮物順著水流與防護(hù)裝置接觸，漂浮物也會(huì)隨著防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，在防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，就使得漂浮物越過(guò)了防護(hù)裝置。即漂浮物在防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程，漂浮物會(huì)順著防護(hù)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，從防護(hù)裝置的上方或者下方（具體方向與防護(hù)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)）通過(guò)。這樣就避免了漂浮物附著在防護(hù)裝置表面的情況。

現(xiàn)有技術(shù)中為漂浮物纏繞葉輪的情況，通常是在葉輪的外側(cè)安裝固定的防護(hù)網(wǎng)，漂浮物很容易將防護(hù)網(wǎng)堵住。如果防護(hù)網(wǎng)被堵住了，那么水流將不會(huì)沖擊到葉輪，這樣葉輪就不能夠?qū)⑺鞯膭?dòng)能收集起來(lái)了。但是在本發(fā)明中，就避免了這類情況。在本方案中，防護(hù)裝置與浮艇配合，在水流的沖擊下轉(zhuǎn)動(dòng)，讓漂浮物繞開(kāi)防護(hù)裝置，這樣既能達(dá)到防止漂浮物纏繞葉輪的情況，另一方面，也能夠防止漂浮物堵住防護(hù)裝置，讓水輪能夠正常收集到水流的動(dòng)能。

還有一點(diǎn)，在浮艇轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，事實(shí)上是會(huì)消耗水流的動(dòng)能的。因此我們并沒(méi)有將螺旋狀的槳葉安裝在防護(hù)裝置上。主要是考慮到動(dòng)能收集器安裝在防護(hù)裝置內(nèi)，如果水流的動(dòng)能被防護(hù)裝置消耗了，那么動(dòng)能收集器受到的水流沖擊會(huì)變小。因此設(shè)計(jì)讓浮艇帶動(dòng)防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，浮艇與防護(hù)裝置對(duì)水流的沖擊力的利用上，是相互錯(cuò)開(kāi)的，并不會(huì)影響。而且由于水面張力的情況，在防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，防護(hù)網(wǎng)一側(cè)從水面冒出來(lái)（動(dòng)能收集器的前側(cè)，定義動(dòng)能收集器最先與水流接觸的一側(cè)為前側(cè)），另一側(cè)（動(dòng)能收集器的后側(cè)）沉入到水面以下。這樣的過(guò)程，會(huì)在防護(hù)裝置內(nèi)部形成一個(gè)液面差，這樣還能夠提高水流對(duì)動(dòng)能收集器的沖擊力，等同于將浮艇受到的水流動(dòng)能轉(zhuǎn)移一部分到動(dòng)能收集器一側(cè)，提高動(dòng)能收集器的收集效果。

當(dāng)然，上述的提高動(dòng)能收集器的收集效果與浮艇的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)，但是事實(shí)上這樣的效果是存在的。如果浮艇的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與上述的方向相反，那么這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)方向能夠使漂浮物從防護(hù)裝置的底部繞過(guò)，與漂浮物從防護(hù)裝置的頂部繞過(guò)相比，這樣的方式無(wú)疑讓漂浮物更易繞過(guò)防護(hù)裝置（主要是不需要將漂浮物舉出水面），提高漂浮物繞過(guò)防護(hù)裝置的速度。

本系統(tǒng)將水流的動(dòng)能收集之后，動(dòng)能收集器將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電能在能量存?chǔ)裝置中被存儲(chǔ)起來(lái)，在具體運(yùn)用時(shí)，可以通過(guò)一定的手段，讓電能釋放出來(lái)。

本發(fā)明低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)，利用浮艇帶動(dòng)防護(hù)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，讓漂浮物更易繞過(guò)防護(hù)裝置，達(dá)到避免漂浮物纏繞動(dòng)力收集器的效果。

進(jìn)一步，防護(hù)裝置包括籠狀的防護(hù)架體，攔截網(wǎng)蒙設(shè)在防護(hù)架體的表面。籠狀的防護(hù)架體能夠讓防護(hù)裝置更加穩(wěn)固，并且有防護(hù)架體做支撐，攔截網(wǎng)也能夠更好的防止漂浮物與動(dòng)能收集器接觸。

進(jìn)一步，固定架的數(shù)量為兩根，兩根固定架的形狀結(jié)構(gòu)均相同，固定桿的基端與固定樁鉸接。提升本系統(tǒng)的穩(wěn)固性，一根固定架容易出現(xiàn)不穩(wěn)固的情況。

進(jìn)一步，防護(hù)裝置位于兩根固定架之間。這樣固定架也對(duì)防護(hù)裝置起到保護(hù)作用，避免從岸邊掉落的一些石塊砸到防護(hù)裝置上。

進(jìn)一步，浮艇與兩個(gè)固定桿之間設(shè)有安裝盤，固定桿與安裝盤固定連接，安裝盤上設(shè)有安裝孔，浮艇與防護(hù)裝置之間設(shè)有連接軸，連接軸穿過(guò)安裝孔，連接軸與安裝孔之間設(shè)有軸承。安裝盤的設(shè)置讓固定桿、浮艇以及防護(hù)裝置的連接更加穩(wěn)固。

進(jìn)一步，動(dòng)能收集器包括收集架和若干水力發(fā)電機(jī)，水力發(fā)電機(jī)固定在收集架上。設(shè)置若干水力發(fā)電機(jī)，相比于設(shè)置一臺(tái)水力發(fā)電機(jī)，能夠提升對(duì)水流動(dòng)能的利用率。

進(jìn)一步，能量存儲(chǔ)器為蓄電池，能量傳輸通道為導(dǎo)線。能量存儲(chǔ)器可以通過(guò)機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等方式將能量存儲(chǔ)起來(lái)，本方案中選用蓄電池的原因是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搬運(yùn)方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)實(shí)施例的側(cè)剖圖；

圖2是圖1的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

說(shuō)明書(shū)附圖中的附圖標(biāo)記包括：固定樁10、固定桿11、伸縮桿12、浮艇20、槳葉21、防護(hù)裝置30、收集架31、水力發(fā)電機(jī)40、安裝盤41。

實(shí)施例1

基本如附圖1、圖2所示：低流速動(dòng)能收集與運(yùn)用系統(tǒng)，包括：

固定架，固定架的數(shù)量為兩根，固定架包括固定樁10和固定桿11，固定樁10固定在地面上，兩個(gè)固定樁10一個(gè)安裝在水面以上，一個(gè)固定在水面以下，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于浮艇可能隨著水面的上升、下降而運(yùn)動(dòng)。為保證浮艇一直與水面接觸，所以將固定桿11設(shè)計(jì)成可伸縮的結(jié)構(gòu)，然后固定桿11的基端與固定樁10鉸接。

浮艇20，浮艇20的表面上固定焊接有螺旋狀的槳葉21，固定桿11的自由端與浮艇20轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮艇20與兩個(gè)固定桿11之間設(shè)有安裝盤41，固定桿11與安裝盤41固定連接，安裝盤41上設(shè)有安裝孔。其實(shí)槳葉21也可以不用為螺旋形的，其他的形狀也可以，但是我們?cè)趯?shí)際中發(fā)現(xiàn)如果是其他形狀的，也會(huì)出現(xiàn)漂浮物附著在槳葉21上的情況。因此在本實(shí)施例中采用的是螺旋形的，漂浮物會(huì)隨著水流一起順著螺紋與浮艇20分離，不會(huì)纏繞在浮艇20上。

防護(hù)裝置30，防護(hù)裝置30內(nèi)部設(shè)有安裝腔，防護(hù)裝置30的表面設(shè)有攔截網(wǎng)，防護(hù)裝置30與浮艇20固定連接，防護(hù)裝置30位于兩根固定架之間。這樣主要是利用固定架（或者說(shuō)固定桿11）將防護(hù)裝置30夾持起來(lái)，對(duì)防護(hù)裝置30也起到保護(hù)的作用。

能量轉(zhuǎn)換裝置，能量裝換裝置包括動(dòng)能收集器和蓄電池，動(dòng)能收集器包括收集架31和若干水力發(fā)電機(jī)40，水力發(fā)電機(jī)40固定在收集架31上，收集架31與固定架之間設(shè)有伸縮桿12，防護(hù)裝置30上設(shè)有供伸縮裝置穿過(guò)的圓孔，動(dòng)能收集器固定在安裝腔內(nèi)，水力發(fā)電機(jī)40與蓄電池之間設(shè)有導(dǎo)線。當(dāng)然按照常識(shí)，在水力發(fā)電機(jī)40與蓄電池之間肯定是需要安裝降壓變壓器，整流電路，電流控制電路的。

其中，浮艇20與防護(hù)裝置30之間設(shè)有連接軸，連接軸穿過(guò)安裝孔，連接軸與安裝孔之間設(shè)有軸承。

具體使用時(shí)：可以將本系統(tǒng)安裝在溪流、江河或者海邊，利用水流的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)浮艇20和水力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。并且由于固定架的數(shù)量為兩個(gè)，固定架與地面在任意時(shí)刻都構(gòu)成一個(gè)三角形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較高，在出現(xiàn)水流速度突然加快的情況，也不會(huì)輕易的導(dǎo)致本系統(tǒng)損壞。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，固定架的數(shù)量為三根。主要是這樣對(duì)防護(hù)裝置30的保護(hù)會(huì)更好。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過(guò)多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書(shū)中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。