專利名稱：下射式水車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水車。具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種下射式和/或“胸射式”水車，可以被用來(lái)從水流中獲取能量。
背景技術(shù)：
利用水車進(jìn)行機(jī)械作業(yè)是眾所周知的。水車通常都位于陸上，緊鄰河流。水車通過(guò)河里的水流來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。水車與碾磨設(shè)備機(jī)械連接在一起，例如，用于磨玉米?！吧仙涫健彼囀且环N來(lái)水從水車頂部流入，并被裝載在吊桶中“越過(guò)”水車頂部的水車。下射式水車具有槳，并依靠流過(guò)水車及其下方的水流沖擊水車底部的槳來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)?！靶厣涫健彼囀且环N來(lái)水直接流到水車外圍、水車頂部以下的一種水車。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)方面，提供了一種船只，所述船只具有兩個(gè)船體，每個(gè)船體都有船頭和船尾；安裝在所述兩個(gè)船體之間的水車；以及將所述船體的船頭連接在一起的橫梁，其形狀可以引導(dǎo)水朝著水車向上流過(guò)船頭之間。所述橫梁比別的方式更有助于引導(dǎo)更多的來(lái)水到水車上，因此增加了水車的功率輸出。橫梁還使得水到達(dá)水車時(shí)的高度增加。優(yōu)選地，相對(duì)于船體而言，所述橫梁的上游端低于橫梁的下游端。在使用中，橫梁往往以負(fù)迎角朝水流方向傾斜。優(yōu)選地，所述橫梁的上表面沿水流方向向上彎曲，以將來(lái)水引導(dǎo)到橫梁以及水車上。典型地，所述橫梁與船體底部相連。典型地，所述橫梁包括平面構(gòu)件。優(yōu)選地，所述橫梁的下游端大致位于水車上。如果所述橫梁向上延伸至水車的葉
尖則更佳?？蛇x擇地，所述船只包含穩(wěn)定件，以調(diào)整船只的傾斜和搖晃中的至少一項(xiàng)。因此， 船只將更加穩(wěn)定，并且能夠在大多數(shù)情況下保持其自身豎直，優(yōu)選在沒(méi)有任何人工干涉的情況下?？蛇x擇地，所述穩(wěn)定件包括水平控制裝置，以調(diào)整船只的傾斜?？蛇x擇地，所述水平控制裝置包含水平傳感器；[0019]從水平傳感器接收信息的計(jì)算裝置；和由計(jì)算裝置控制，調(diào)節(jié)船只的方向，以便調(diào)整船只的傾斜的反饋系統(tǒng)。附加地或可選地，所述穩(wěn)定件可以包括船體的形狀，所述船體的形狀的寬度隨著水面之外的向上高度的增加而增加。因此，如果船只開(kāi)始傾斜或搖晃，船體在傾斜/搖晃方向上的較大部分將被浸沒(méi)在水中，產(chǎn)生較大浮力以抵消傾斜或搖晃運(yùn)動(dòng)，并且將船只重新推到豎直位置。優(yōu)選地，在船體的船頭，船頭頂端處船體內(nèi)向側(cè)壁的間隔大于水車處船體內(nèi)向側(cè)壁的間隔，且在此船頭處的內(nèi)向側(cè)壁是彎曲的，因此船體的間隔是隨著與水車的距離呈非線性變化的。這減少了水進(jìn)入船體之間的空間時(shí)的湍流。優(yōu)選地，在靠近船頭頂端處，船頭的內(nèi)向側(cè)壁的彎曲呈凸面，而在靠近凸面區(qū)域的下游、在凸面區(qū)域和水車之間呈凹面。該凸凹形使得流入船頭之間的空間的水首先加速，然后堆積以形成波浪。這使得水沖擊水車的高度增加。所述波浪可以在水車上或僅僅在其前方進(jìn)濺，這意味著波浪進(jìn)濺產(chǎn)生的能量被直接用于轉(zhuǎn)動(dòng)水車而沒(méi)有浪費(fèi)。船頭頂端和凸面區(qū)域的光滑曲線使得在水車前面很遠(yuǎn)處(例如船頭頂端處/上)， 的任何波浪進(jìn)濺減少到最低。防止波浪在船頭頂端進(jìn)濺保存了來(lái)水中的能量——越少波浪進(jìn)濺，則越多能量在水到達(dá)水車的時(shí)候還保留在水中。防止波浪在船頭頂端進(jìn)濺的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這樣的進(jìn)濺往往產(chǎn)生會(huì)使水車發(fā)生不穩(wěn)定的湍流。所述船頭的整體形狀為來(lái)水的指定水流提供了較少的湍流。根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)方面，提供了一種船只，所述船只具有兩個(gè)船體，每個(gè)船體都有船頭和船尾；安裝在兩個(gè)船體之間的水車；其中，在船體的船頭，船頭頂端處船體內(nèi)向側(cè)壁的間隔大于水車處船體內(nèi)向側(cè)壁的間隔，在此船頭處的內(nèi)向側(cè)壁是彎曲的，因此船體的間隔是隨著與水車的距離呈非線性變化的。因此，并非所有的實(shí)施例都包含橫梁。優(yōu)選地，在靠近船頭頂端處，船頭的內(nèi)向側(cè)壁的彎曲呈凸面，而在靠近凸面區(qū)域的下游、在凸面區(qū)域和水車之間呈凹面。根據(jù)本實(shí)用新型的第三個(gè)方面，提供了一種船只，所述船只具有兩個(gè)船體，每個(gè)船體都有船頭和船尾；安裝在兩個(gè)船體之間的水車；以及調(diào)整船只的傾斜和搖晃中至少一項(xiàng)的穩(wěn)定件。因此，并非本實(shí)用新型的所有實(shí)施例都有橫梁或者船體間隔的非線性變化。這將允許當(dāng)水流流速改變并且其作用變化時(shí)，橫梁的作用得到補(bǔ)償。而且，這也減少了水車葉片離開(kāi)水而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)船頭下沉的影響，并使葉片更長(zhǎng)時(shí)間地保持在水中，從而增加了能量的獲取。該系統(tǒng)還減小了為保持穩(wěn)定性所必需的船體長(zhǎng)度，并減小了水車的總重量和成本。可選擇地，所述穩(wěn)定件包括水平控制裝置，以調(diào)整船只的傾斜。[0041]可選擇地，所述水平控制裝置包含水平傳感器；從水平傳感器接收信息的計(jì)算裝置；和由計(jì)算裝置控制，調(diào)節(jié)船只的方向，以便調(diào)整船只的傾斜的反饋系統(tǒng)。可選擇地，所述船只包含兩個(gè)可調(diào)節(jié)水平舵，每個(gè)船體上各有一個(gè)，反饋系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)水平舵的方向來(lái)調(diào)節(jié)船只的方向。附加地或可選地，所述穩(wěn)定件可以包括船體的形狀，所述船體的形狀的寬度隨著水面之外向上高度的增加而增加?？蛇x擇地，每個(gè)船體有一部分是楔形的，楔形的厚度隨著水面外高度的增加而增加，并且船只的浮力選定為使水平面在楔形的上下端之間。因此，如果船只開(kāi)始朝一個(gè)方向搖晃，更大部分的船體將更多地浸沒(méi)于水中，產(chǎn)生較大浮力、制衡力、上推力。同時(shí)，在船只的對(duì)側(cè)，船體相對(duì)于水面升高，在水中留下更小的船體部分，以減少對(duì)該對(duì)側(cè)的上推力?？蛇x擇地，每個(gè)船體都在其外側(cè)邊緣設(shè)有水平舵。典型地，所述水平舵通常被裝配在船頭上。“水平舵”指的是翼狀結(jié)構(gòu)，裝在船只的船體上。優(yōu)選地，所述水平舵具有關(guān)于船體成一定角度的下表面，所述下表面沿水流方向向下傾斜。 在使用中，所述水平舵往往以正迎角朝水流方向傾斜。流經(jīng)橫梁的水往往給船只的船頭提供向下的推力。所述水平舵可以提供向上的推力以抵消這一向下的推力。典型地，每個(gè)水平舵分別有固定的主體和活動(dòng)翼，并且翼的角度可以相對(duì)于主體進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提供推力。典型地，水平舵的活動(dòng)翼被裝配在水平舵的下游端。因此，活動(dòng)翼可以像機(jī)翼一樣調(diào)節(jié)，以便根據(jù)需要提供向上和向下的推力。推力的大小和方向可以通過(guò)改變活動(dòng)翼來(lái)控制。如果翼向下移動(dòng)，則產(chǎn)生上推力。 如果翼向上移動(dòng)，則產(chǎn)生下推力。在一些實(shí)施例中，翼的尺寸和活動(dòng)范圍表示翼可以產(chǎn)生的最大下推力可以大于水平舵正迎角所產(chǎn)生的上推力。然而，這并非必需的。所述橫梁和水平舵組合的效果提升了水到達(dá)水車時(shí)的高度。這便產(chǎn)生了與純“下射式”水車相對(duì)的“胸射式”水車。這使得獲取的水能更高，還增加了通過(guò)水車的水量。可選擇地，船只設(shè)置成將由水車驅(qū)動(dòng)的液壓泵，液壓泵通過(guò)液壓流路與液壓系統(tǒng)相連接，以使得來(lái)自水車的能量被轉(zhuǎn)換為液壓輸出，可以為液壓系統(tǒng)提供能量。所述液壓系統(tǒng)可以是發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，其可以被用于向冰箱提供能量。優(yōu)選地，所述水車與液壓儲(chǔ)能器和保險(xiǎn)調(diào)節(jié)器相連接?？蛇x擇地，當(dāng)水車產(chǎn)生的可用能量少于液壓系統(tǒng)所需的能量時(shí)，保險(xiǎn)調(diào)節(jié)器切斷從水車到液壓系統(tǒng)的能量輸出，而水車則被設(shè)置為改向儲(chǔ)能器充電，所述儲(chǔ)能器在充電后向液壓系統(tǒng)傳送能量。所以，如果供不應(yīng)求，到達(dá)液壓系統(tǒng)的能量也將足夠高(例如，轉(zhuǎn)換成電能后為 50Hz, 240V)，而不會(huì)隨著水流的任何減少而減少?？蛇x擇地，當(dāng)水車產(chǎn)生的可用能量多于液壓系統(tǒng)所需的能量時(shí)，水車被設(shè)置為將液壓系統(tǒng)所不需要的剩余能量向儲(chǔ)能器充電，在水車產(chǎn)生的可用能量變得少于液壓系統(tǒng)所需能量的情況下，儲(chǔ)能器被設(shè)置為向液壓系統(tǒng)傳送能量。因此，如果供大于求，則將能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能器中能夠使得所傳送的能量不因突然的風(fēng)切變或經(jīng)過(guò)的船只的尾跡干擾風(fēng)車而下降?？蛇x擇地，液壓泵可以被包含在水車轂的中心。可選擇地，水車通過(guò)支撐架被安裝在船只上，支撐架的一部分還為液壓流提供流路。作為選擇地，每個(gè)船體上都有各自的液壓泵。這樣的布置為船只上的液壓泵提供平衡的重量分布。作為選擇地，所述船只可以包含設(shè)置成將由水車驅(qū)動(dòng)的水泵，所述水泵連接在水管系統(tǒng)上，設(shè)置為從船只漂浮的水體中向岸上泵水?？蛇x擇地，所述水管系統(tǒng)連接在過(guò)濾系統(tǒng)上，例如，用于提供飲用水?？蛇x擇地，水管系統(tǒng)還可以為灌溉和/或其它所要求的用途供水。上述用途尤其有利于第三世界國(guó)家的能源產(chǎn)生，將來(lái)自河流的能量轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)或提供新鮮飲用水。船只可以被拴住，并且沒(méi)有運(yùn)行成本，因?yàn)樗鼜目稍偕Y源中提
供能量。可選擇地，所述船只包含每個(gè)船體上的水流傳感器和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器，這些傳感器的輸出由計(jì)算裝置進(jìn)行監(jiān)控。所述水流傳感器可以位于例如船頭。典型地，所述船只包括尾舵，配備在一個(gè)船體的船尾。可選擇地，每個(gè)船體的船尾都配備有各自的尾舵?？蛇x擇地，所述尾舵是液壓驅(qū)動(dòng)的，并且可以通過(guò)計(jì)算裝置控制，以響應(yīng)來(lái)自水流和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器的信號(hào)。優(yōu)選地，所述船只包含用來(lái)升高和降低水車，從而可以改變水車浸沒(méi)于水中的程度的提升裝置?？蛇x擇地，所述提升裝置可以通過(guò)計(jì)算裝置控制，以響應(yīng)來(lái)自水流和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器的信號(hào)。典型地，所述水車具有槳，每個(gè)槳都包括各自的葉片。優(yōu)選地，至少有一片槳在平行于旋轉(zhuǎn)軸觀察時(shí)是彎曲的。所述葉片的彎曲減少了槳離開(kāi)水時(shí)所提升起的水量。因此，所述水車是高能效的。 典型地，所有槳都包括彎曲的葉片?？蛇x地所述槳是可圍繞水車的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的；每個(gè)葉片都是由彈性薄片加工成型；每個(gè)槳還包含多個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件，這些導(dǎo)引構(gòu)件在平行于旋轉(zhuǎn)軸觀察時(shí)是彎曲的；并且導(dǎo)引構(gòu)件位于分別毗鄰葉片前表面和后表面的兩排，導(dǎo)引構(gòu)件使得葉片采用符合彎曲導(dǎo)引構(gòu)件的彎曲形狀。典型地，所述導(dǎo)引構(gòu)件為脊。脊，我們的意思是針狀、細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件。每個(gè)實(shí)施例都有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，槳可以非常輕，提高了水車的能效。第二，槳可以平放包裝，以便于更有效地運(yùn)輸?？蛇x擇地，所述曲率是拋物線。作為選擇地，越靠近葉片頂端，曲率變得越陡?？蛇x擇地，至少一個(gè)葉片在沿徑向觀察時(shí)是彎曲的。這增加了葉片可以控制的水量，從而增加了接觸水的有效橫截面積，以及獲取的
能量°優(yōu)選地，所述船體具有的形狀使得沿每個(gè)船體的外向側(cè)壁的流路多于沿內(nèi)向側(cè)壁的流路。因此，船體起到機(jī)翼的作用，在被拴住的而限定的界限以內(nèi)，船只往往朝最快流速的水流處移動(dòng)，保持船只處于最佳位置，以從水流中獲得大量能量。典型地，在船只的船尾，船體具有的形狀使得船體內(nèi)向側(cè)壁的間隔隨著與水車的距離增加而增加。優(yōu)選地，所述船頭以鉸鏈連接與船體的其余部分相連接，船頭可以圍繞鉸鏈連接相對(duì)于船體的其余部分向上旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述船只包含提升裝置，適合于圍繞鉸鏈連接旋轉(zhuǎn)船頭，以將船頭頂端和橫梁提出水面。這將允許橫梁被提升離開(kāi)水面，例如以幫助清理障礙物，如碎片，它們可以堵塞在船體之間，妨礙船體之間的水流流動(dòng)，和/或改變水車的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。典型地，所述水平舵也位于船頭上，從而在船頭向上旋轉(zhuǎn)的時(shí)候也可以被提升離開(kāi)水面?？蛇x擇地，所述船體是可充氣的。典型地，船體是由防水、柔韌的材料制作成型的， 例如橡膠或塑料材料。充氣后，船體呈現(xiàn)出所要求的船體形狀?？蛇x擇地，船體由Butile(TM) 制成，它是一種多氯乙烯，是一類紫外線穩(wěn)定的軟塑料。船體可以附在立體框架上，例如支撐水車的輕質(zhì)鋁或碳纖維等?？沙錃獯w的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們很輕，而且可以被很好地打包， 例如，如果船只在一個(gè)國(guó)家制造然后運(yùn)往另一個(gè)國(guó)家使用。船體不是必須包括橡膠或塑料；可以使用其它材料，例如金屬?？蛇x擇地，所述船只包含連接在船體的船頭的偏轉(zhuǎn)柵格，所述偏轉(zhuǎn)柵格包含一組偏轉(zhuǎn)帶，用于使漂浮的碎片偏離兩個(gè)船體之間的區(qū)域，從而保護(hù)水車?？蛇x擇地，所述偏轉(zhuǎn)柵格被安裝在船體的船頭上。作為選擇地，所述偏轉(zhuǎn)柵格被拴在船體上。根據(jù)本實(shí)用新型的第四個(gè)方面，提供了一種下射式水車，具有旋轉(zhuǎn)軸和可圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的槳；其中，每個(gè)槳都包括用彈性薄片制作成型的葉片和多個(gè)在平行于旋轉(zhuǎn)軸觀察時(shí)是彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件，其中，導(dǎo)引構(gòu)件位于分別毗鄰葉片前表面和后表面的兩排，導(dǎo)引構(gòu)件使得葉片采用符合彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件的彎曲形狀。可選擇地，所述曲率為拋物線。根據(jù)本實(shí)用新型的第五個(gè)方面，提供了一種制作水車的槳的方法，包括將多個(gè)彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件在安裝板上裝成兩排，對(duì)齊彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件，從而在平行于水車的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行觀察時(shí)是彎曲的；在兩排導(dǎo)引構(gòu)件之間插入用彈性薄片制作成型的葉片，并且在與導(dǎo)引構(gòu)件相應(yīng)的位置固定葉片，導(dǎo)引構(gòu)件借此使得葉片采用相應(yīng)的彎曲形狀?？蛇x擇地，無(wú)論是大致特征還是可選地特征，任何上述實(shí)用新型的所有方面都可以與任何上述實(shí)用新型的任何其它方面結(jié)合在一起。

現(xiàn)在僅僅通過(guò)舉例的方法來(lái)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，并參考附圖(不按比例)， 其中圖1所示為船只的平面圖；圖2所示為圖1中船只的主視圖；圖3所示為圖1中船只的一部分的側(cè)視圖；圖4所示為圖1中船只的另一部分的側(cè)視圖，包含了水車的內(nèi)部細(xì)節(jié)；圖5所示為圖1中船只的側(cè)視圖；圖6所示為圖5中槳的透視圖；圖7所示為圖6中槳的剖面圖；圖8所示為圖6中槳的側(cè)視圖；圖9所示為圖6中槳的鼻部的透視圖；圖10所示為圖1中的船只用于為液壓系統(tǒng)提供能量的示意圖；圖11所示為圖1中的船只的示意性側(cè)視圖，其船頭處在相對(duì)于船體的其余部分上升后(轉(zhuǎn)動(dòng)后)的位置；圖12所示為槳可供選擇的實(shí)施例的透視圖；圖13所示為圖12中槳的葉片的透視圖；圖14所示為處在豎直位置的船只可供選擇的實(shí)施例的主視圖；圖15所示為圖14中船只正在進(jìn)行搖晃運(yùn)動(dòng)的主視圖。圖16所示為水車槳的可供選擇的實(shí)施例的透視圖；圖17所示為圖16中槳的側(cè)面剖視圖；圖18所示為船只可供選擇的實(shí)施例的平面圖，包括連接在其船頭的偏轉(zhuǎn)柵格；圖19所示為圖18中船只的側(cè)視圖；圖20所示為船只的另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例的透視圖，包括拴到其船體上的偏轉(zhuǎn)柵格；圖21所示為本實(shí)用新型船只的可供選擇的用法的示意圖，用于泵送和過(guò)濾水。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1至5，船只10具有兩個(gè)伸長(zhǎng)的船體12和安裝在船體12之間、位于支撐架 16上的水車14。船體12通常是由新式的復(fù)合材料制造的(可選擇強(qiáng)化材料)。該材料可以選擇碳纖維。支撐架16包括將水車14安裝在船只10上的支撐臂17，以及提升裝置L(液壓起重缸)?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)動(dòng)提升裝置L將水車14相對(duì)于船只10升高和降低，以改變水車14浸沒(méi)在水中的程度。每個(gè)船體12都具有船頭B和船尾S。每個(gè)船尾S都安裝有各自的尾舵18。雖然從圖1中看或許不明顯(其未按比例繪制)，船體12具有一定的形狀，該形狀使得沿每個(gè)船體12的外向側(cè)壁的流路多于沿內(nèi)向側(cè)壁的流路。因而，船體12起到機(jī)翼的作用，在被拴住的而限定的界限以內(nèi)，船只10往往朝最快流速的水流處移動(dòng)，以保持船只 10處于最佳位置，進(jìn)而從水流中獲得大量能量。沿外向側(cè)壁更大(更長(zhǎng))的流路保證了船只10將使自己與水流對(duì)齊(并且在必要時(shí)重新對(duì)齊)。船只10通常被拴在船頭末端的錨上，從而使船頭B位于船只10的上游端。橫梁20被安裝在船頭B之間，并將船頭B連接在一起。橫梁20具有一定的形狀， 以引導(dǎo)水流過(guò)船頭B之間并向上流向水車14。特別地，橫梁20為大致平面的構(gòu)件，由碳纖維制造。橫梁20在船頭B頂端具有上游端22和下游端M，它們大致位于水車14上。下游端M —直延伸到水車14的葉片頂端，盡可能靠近但不妨礙葉片。相對(duì)于船體12來(lái)說(shuō)，橫梁20的上游端22低于橫梁20的下游端24。因而，在使用中，橫梁20通常以負(fù)迎角朝著水流的方向傾斜。橫梁20從上游端22上大致水平的起始位置朝水流方向向上彎曲，使得來(lái)水被引上橫梁20的彎曲面以到達(dá)水車14。在本實(shí)施例中，橫梁20的上下表面都向上彎曲。橫梁20連接在船體12的底部， 并在船體12之間形成了水下的“口”(見(jiàn)圖2)。每個(gè)船體12都有水平舵26 (翼狀結(jié)構(gòu))連接在其外側(cè)邊，靠近船只10的船頭端。 水平舵沈?yàn)樗?4的上游。參照?qǐng)D1和3，每個(gè)水平舵沈都包括固定的主體28和位于主體28下游端的活動(dòng)翼30。每個(gè)水平舵沈的主體28都比較薄，且是直的，并以一定角度安裝在其各自的船體 12上。特別地，主體觀沿水流方向相對(duì)于船體12向下傾斜。所以，每個(gè)水平舵沈的下表面相對(duì)于船體12呈一定角度，下表面沿水流方向向下傾斜。在使用中，水平舵沈往往以正迎角朝水流方向傾斜。流經(jīng)橫梁20的水往往為船頭B提供向下的推力(即船頭B被經(jīng)過(guò)橫梁20流向水車14的水的重量向下推入水中)。安裝在正迎角位置的水平舵沈的主體觀往往提供向上的推力以抵消由橫梁20 引起的向下的推力。這有助于穩(wěn)定船只10并減少船頭B相對(duì)于船尾S的下沉。水平舵沈起到類似于機(jī)翼的作用?？梢哉{(diào)節(jié)活動(dòng)翼30以根據(jù)需要提供向上和向下的推力。推力的大小和方向可以通過(guò)改變翼30的角度進(jìn)行控制。如果翼30關(guān)于主體觀的傾斜軸向下移動(dòng)，將產(chǎn)生上推力。如果翼30向上移動(dòng)，將產(chǎn)生下推力。在一些實(shí)施例中， 翼30的尺寸和它們的活動(dòng)范圍意味著翼可產(chǎn)生的最大下推力能夠大于平衡由水平舵主體 28的正迎角所產(chǎn)生的上推力所需的力。參照?qǐng)D11，船頭B通過(guò)鉸鏈連接H與在船體12的其余部分相連接。船頭B可以圍繞鉸鏈連接H相對(duì)于船體12的其余部分向上轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸鏈連接H通常位于船體12的上部， 從船頭B頂端起沿船體12大約四分之一處。圖11所示為處在上升位置的船頭B，此時(shí)船頭B的頂端在水面以外。因?yàn)闄M梁20和水平舵沈連接在船頭B上，所以它們也可以向上旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，如圖11所示，該旋轉(zhuǎn)足以將橫梁20 (其部分延伸至船頭B的水平以下)升高至完全離開(kāi)水面。繞軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作是通過(guò)提升裝置(未示出)來(lái)完成的，通常為液壓提升裝置。將橫梁20提升出水面可以有益于幫助清除障礙物，例如，阻塞在船體12的船頭B 之間的碎片。這些碎片會(huì)阻礙船體12之間的水流流動(dòng)和/或改變水車14的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。而且，將水平舵26提升出水片可以有助于清除所有意外附著在水平舵沈上的阻礙物。將橫梁20和水平舵沈都安裝于船頭B上表明橫梁20和水平舵沈都可以通過(guò)同一個(gè)提升動(dòng)作被提升到水面之外?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，在船尾S，船體12的內(nèi)向側(cè)壁的間隔隨著與水車14的距離增加而增加。在船頭B上，船頭B頂端處船體的內(nèi)向側(cè)壁的間隔大于在水車14處的內(nèi)向側(cè)壁的間隔。船頭B處的內(nèi)向側(cè)壁是彎曲的，因而船體12的間隔是隨著與水車14的距離呈非線性變化的。在靠近船頭B的頂端處，船頭的內(nèi)向側(cè)壁的彎曲呈凸面，而在凹面區(qū)域的下游，凸面區(qū)域和水車14之間是凹面。凸面區(qū)域在鞍點(diǎn)X處轉(zhuǎn)變?yōu)榘济鎱^(qū)域，凸面區(qū)域在X的上游， 而凹面區(qū)域在X的下游。在鞍點(diǎn)X的上游，船頭B之間的通道變窄導(dǎo)致水的流速增加。在鞍點(diǎn)X的下游，通道又變寬，導(dǎo)致水的高度增加，使得在該區(qū)域形成水波。該波浪可能撞在水車14上或其前方。這將提升水撞擊到水車14上的高度。圖5所示為船只10的側(cè)視圖，包含水車14的典型構(gòu)造。水車14具有多個(gè)槳32， 裝在水車14的轂周圍的臂34上。圖6到9示出了一個(gè)這樣的槳32。槳32包含葉片36，其具有引導(dǎo)面LF和跟隨面 (training face)TF0在平行于水車14的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行觀察時(shí)，葉片36是彎曲的。葉片36 的彎曲減少了槳32離開(kāi)水時(shí)所提起的水量。所以，水車14是高能效的。所有槳32通常都包括彎曲的葉片36?？蛇x擇地，彎曲呈拋物線。然而，在作為可供選擇的實(shí)施例中，葉片的“弦”的曲率方程隨著弦上的位置而變化。優(yōu)選地，在徑向弦的最后四分之一，越靠近葉片頂端，曲率變得越陡。這進(jìn)一步減少了葉片提起的水量。槳32還包含從葉片36的跟隨面TF延伸出的蓋板38。蓋板38沿徑向部分地包住了葉片36的頂端，以減少葉片36的頂端溢出水量。在使用中，當(dāng)槳32進(jìn)入水中，水流沖擊葉片36的跟隨面TF，并且被蓋板38阻礙， 進(jìn)而不能越過(guò)葉片36的頂端。所以，葉片36的跟隨面TF和蓋板38之間產(chǎn)生了水壓。水壓使得水車14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而讓水流通過(guò)葉片36。當(dāng)葉片36浸沒(méi)在水中，水面到達(dá)葉片36的蓋板38時(shí)，產(chǎn)生最大能量。蓋板38有通風(fēng)口 40，以排出任何被封于蓋板38下方的空氣，防止槳32從水中升起時(shí)形成真空。槳32還包含從葉片36的跟隨面TF延伸出來(lái)的側(cè)板42，位于蓋板38和葉片36之間。在槳32進(jìn)入水中以及在水中移動(dòng)時(shí)，側(cè)板42減少了流經(jīng)槳32側(cè)面的水。側(cè)板42大致上是三角形。在從徑向觀察時(shí)葉片36為彎曲的實(shí)施例中，側(cè)板42可能是多余的，或者可選是與葉片36 —體成型以形成葉片36的延伸彎曲側(cè)。葉片36有放射狀外頂端T，葉片36的下部具有一定形狀，該形狀使得h α A3，其中 h =到葉片頂端的距離，A =頂端和該距離之間葉片36的表面積。槳32產(chǎn)生的能量與槳32 浸沒(méi)于水中的面積的立方成比例，即，能量α面積3。故而，因ha面積3且能量α面積3， 所以ha能量；即水車14產(chǎn)生的能量直接與槳32浸沒(méi)于水中的深度成比例。因?yàn)椴恍枰獜?fù)雜的計(jì)算，這大大簡(jiǎn)化了能量調(diào)節(jié)。例如，如果需要兩倍的能量，槳32的豎直浸沒(méi)距離必須翻倍。鼻部43裝配在葉片36的引導(dǎo)面LF上，在頂端T處。鼻部43延伸自葉片36。鼻部43使得葉片36容易地進(jìn)入水中，減少了進(jìn)入過(guò)程中的能量損失。鼻部43大致上是椎體的，有輕微凹陷的外表面，見(jiàn)圖9。葉片36具有兩個(gè)瓣閥44，裝在(如用鉸鏈裝在)葉片36的跟隨面上。瓣閥44是一種改變?nèi)~片36的有效表面積的方法，其往往直到水推壓葉片36的時(shí)候才開(kāi)啟。在葉片36進(jìn)入水中時(shí)，瓣閥44打開(kāi)，葉片36的有效面積減少。因此，在進(jìn)入時(shí)葉片36上水的阻力較低，減少了能量損失。當(dāng)水車14旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片36移動(dòng)到水流推動(dòng)葉片36并關(guān)閉瓣閥44的位置。因而，水流沖擊整個(gè)葉片區(qū)域。所以，瓣閥44增加了水車14 的效率。當(dāng)沿徑向觀察時(shí)，槳的葉片可以也/反而是彎曲的。圖12和13所示為具有一個(gè)這樣的槳葉36’的槳32’。像前面具有相同附圖標(biāo)記的部分一樣。圖12示出了整個(gè)槳32’， 而葉片36’單獨(dú)出現(xiàn)在圖13中。在圖12中，縱軸Y用虛線表示，葉片36’的縱脊沿著該縱軸延伸。葉片36’沿其縱脊“膨脹”，這樣引導(dǎo)面LF’的引導(dǎo)部分是葉片的縱脊，葉片36’的更多表面部分跟隨該縱脊。沿徑向觀察時(shí)，曲率減少了進(jìn)入水時(shí)的能量損失，并增加了葉片 36’可以控制的水量，因而增加了接觸水的有效橫截面積，以及能量的獲取。槳32’也可能具有圖6到9中的槳32的任何其它特征。如圖所示，蓋板38 ’光滑而連續(xù)地彎曲以變成側(cè)板42 ’，其繼續(xù)光滑而連續(xù)地彎曲以變成葉片36’?？蛇x擇地，蓋板38’和側(cè)板42’是一體成型的?？蛇x擇地，葉片36’、蓋板 38’和側(cè)板42’可以單獨(dú)成型，再連接到一起。作為選擇地，整個(gè)槳32’可以作為單件一體成型。船只10還具有包括水平控制裝置(未示出)的穩(wěn)定件，以調(diào)整船只10的傾斜。所謂“傾斜”，我們指船只10沿船頭-船尾軸的下落和上升。這涉及當(dāng)船頭B不在鉸鏈連接H 處向上旋轉(zhuǎn)，而是按照?qǐng)D1的配置時(shí)船只10的船只配置。水平控制裝置包含水平傳感器；從水平傳感器接收信息的計(jì)算裝置；和反饋系統(tǒng)，其由計(jì)算裝置控制，調(diào)節(jié)船只的方向，并調(diào)節(jié)水平舵26，以便起到調(diào)整(典型為極力減小)船只10的傾斜的作用。計(jì)算裝置可以是任何能夠?qū)崿F(xiàn)這些功能的電子設(shè)備，例如，微處理器。特別地，如果計(jì)算裝置從水平傳感器提供的信息推斷船頭B太高，它將使得水平舵沈的翼30向上升起，以在船頭B上產(chǎn)生向下的推力，來(lái)降低船頭B。相反，如果計(jì)算裝置推斷船頭太低，它將使得翼30降低，以在船頭B產(chǎn)生向上的推力，來(lái)提升船頭B。隨著時(shí)間的推移，計(jì)算裝置可以用這樣的方法持續(xù)反應(yīng)以便在當(dāng)槳32進(jìn)入和離開(kāi)水時(shí)，以及水流強(qiáng)度和方向發(fā)生任何變化時(shí)，調(diào)整(典型為減少和/或最小化)船只10的傾斜。水平控制裝置還減少了為維持穩(wěn)定所必需的船體長(zhǎng)度，并減少了船只10的整體重量和成本。圖10所示為在一種可能的應(yīng)用系統(tǒng)中的船只10。船只10在河中是浮動(dòng)的，與水流和船只10的其余部分的船頭B上游對(duì)齊。有一個(gè)液壓泵(未示出)位于船只10上水車轂的中央，并且安裝成由水車14驅(qū)動(dòng)。兩條流路將液壓泵連接到能沉入水中的360°自由旋轉(zhuǎn)的連接器48。流路包括液壓傳輸管46 (只有一條可見(jiàn))。支撐臂17是中空的，并且連接液壓泵和傳輸管46以傳送液體。因此，支撐臂17具有在船只10上支撐水車14，以及為液壓流體提供液流通路的雙重功能。因此，支撐架16的一部分還為液壓流體提供了流路。位于水車轂中央的液壓泵使得船只上的泵具有均衡的重量分布。連接器48還連接到另一條與陸地上發(fā)動(dòng)機(jī)M相連的液壓傳輸管50 (只有一條可見(jiàn))上。因此，液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)M之間的液壓回路是完整的。發(fā)動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)S，系統(tǒng)S 可以為任意系統(tǒng)，例如，供暖系統(tǒng)、冰箱、空調(diào)、玉米粉碎機(jī)等。液壓回路包括弱連接液壓。使用生物可降解液壓油以保護(hù)環(huán)境。發(fā)動(dòng)機(jī)M和泵都可以為任意合適的高壓發(fā)動(dòng)機(jī)/泵，例如，標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)有售的農(nóng)用高壓液壓發(fā)動(dòng)機(jī)/泵。作為選擇地，可以使用航空泵/發(fā)動(dòng)機(jī)。360°連接器48使得船只10和水車14可以自給自足且無(wú)人看管地用于潮汐河流或其它具有逆流的河流中。通過(guò)將液壓連接器48和傳輸管46、50設(shè)置在水下，降低了風(fēng)阻。 滑輪52位于錨M和連接器48之間。浮標(biāo)B拴在滑輪52上，起到釋放滑輪52的作用，因此連接器48可以被提升起來(lái)，例如，用以維修。浮標(biāo)B還可以起到警告靠近艦只的作用。反饋裝置起到根據(jù)系統(tǒng)S所需的能量控制水車14浸沒(méi)程度的作用。反饋裝置使用從發(fā)動(dòng)機(jī)M返回的流體的壓力來(lái)確定水車14所需的浸沒(méi)程度，而提升裝置L也相應(yīng)地受到控制。葉片36浸沒(méi)越深，則產(chǎn)生的能量越大。因此，從水車14獲得的能量可以與系統(tǒng)S 所需能量相匹配?？刂扑?4的浸沒(méi)程度還可以減少配置阻力，并且可以限制洪水或低需求時(shí)期反饋系統(tǒng)受到的壓力。旁通閥保證了如果自封式液壓損壞，這也是可靠的?？蛇x擇地，反饋裝置可以被設(shè)置為當(dāng)系統(tǒng)S沒(méi)有連接時(shí)，可將水車14完全提出水面以外。水車14被連接到液壓儲(chǔ)能器和保險(xiǎn)調(diào)節(jié)器上(未示出)。當(dāng)水車14產(chǎn)生的可用能量少于液壓系統(tǒng)S所需的能量時(shí)，保險(xiǎn)調(diào)節(jié)器切斷從水車 14到液壓系統(tǒng)S的輸出，并且水車14被設(shè)置為該向儲(chǔ)能器充電。儲(chǔ)能器在充分充電后(例如，足以能夠提供60秒的能量)，被設(shè)置為向液壓系統(tǒng)傳送能量。能量隨后被提供給液壓系統(tǒng)S，直到儲(chǔ)能器的電被耗盡。然后，儲(chǔ)能器又用來(lái)自水車14的能量進(jìn)行充電，并重復(fù)該循環(huán)。所以，如果供不應(yīng)求，到達(dá)液壓系統(tǒng)的能量也總是足夠高(例如，轉(zhuǎn)換成電能后為 50Hz，240V)，而不會(huì)隨著水流的任何減少而減少。這保證了負(fù)載上不會(huì)產(chǎn)生不良作用，除非供電是斷斷續(xù)續(xù)的。當(dāng)水車14產(chǎn)生的可用能量多于液壓系統(tǒng)S所需的能量時(shí)，水車14被設(shè)置為將液壓系統(tǒng)S所不需要的剩余能量向儲(chǔ)能器充電，在水車14產(chǎn)生的可用能量變得少于液壓系統(tǒng) S所需能量的情況下，儲(chǔ)能器被設(shè)置為向液壓系統(tǒng)S傳送能量。儲(chǔ)能器通常向液壓系統(tǒng)供能，直到其能量用盡。當(dāng)來(lái)自儲(chǔ)能器的能量被用盡后，如果水車14產(chǎn)生的可用能量繼續(xù)少于所需能量，儲(chǔ)能器則用來(lái)自水車14的能量進(jìn)行充電，如同上述可用能量少于需求時(shí)的情況。 然而，如果水車14產(chǎn)生的能量只是暫時(shí)減少，然后又回到其先前多于液壓系統(tǒng)S 所需的水平，那么一旦來(lái)自儲(chǔ)能器的能量被用盡，水車14就再次開(kāi)始向液壓系統(tǒng)S供能，而任何多余能量都被用來(lái)向儲(chǔ)能器充電。因此，如果供大于求，且只是短期被中斷，則將能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能器中能夠使得所傳送的輸出不因突然的風(fēng)切變或經(jīng)過(guò)的船只的尾跡干擾風(fēng)車 14而下降。船只10還包含在各個(gè)船頭B上的水流傳感器(未示出)，以及輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器(未示出)，這些傳感器的輸出由計(jì)算裝置(未示出)進(jìn)行監(jiān)控。這里可能是，也可能不是與上述水平控制裝置同一個(gè)計(jì)算裝置。尾舵18通過(guò)液壓供能，并且可以由計(jì)算裝置控制，以響應(yīng)來(lái)自水流和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器的信號(hào)。提升裝置L也可以由計(jì)算裝置控制，來(lái)響應(yīng)來(lái)自水流和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器的信號(hào)。水流和輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器可以根據(jù)下述方式來(lái)使用a)如果在水流傳感器上有水流，而輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳感器上沒(méi)有，那么水車14可以被提出水面，在一個(gè)位置固定一段預(yù)設(shè)的時(shí)間，然后降下。這有助于障礙物的清理。該提升和降下動(dòng)作可以由存儲(chǔ)在儲(chǔ)能器中的能量來(lái)供能，并且可以重復(fù)進(jìn)行，直到蓄積的電壓耗盡。此外，或替代將水車14提升出水面這一步驟，船頭B可以選擇性地圍繞鉸鏈連接 H(見(jiàn)圖11)旋轉(zhuǎn)，從而使得橫梁20和水平舵26被提升出水面。這也可以有助于任何障礙物的清理。b)如果兩個(gè)船體傳感器的周圍都有不均勻的水流，那么尾舵18可以由液壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，以將船只引導(dǎo)到一個(gè)新位置，在該位置，兩側(cè)的水流是平衡的。如果只有一點(diǎn)或沒(méi)有側(cè)風(fēng)(不在水流方向上，而是與其呈一定角度的風(fēng))，這通常使得流過(guò)水車14的水流最大化。如果有側(cè)風(fēng)，則有兩個(gè)力作用在船只10上——水流和風(fēng)。在這種情況下，船頭B上的水流傳感器可能都記錄到在船只10兩側(cè)流過(guò)的平穩(wěn)的(平衡的)水流，甚至船只10是位于一處弱水流的位置，而非最大水流的位置。在這種情況下，計(jì)算裝置和輪盤(pán)速度傳感器可以用于超馳控制來(lái)自水流傳感器的信號(hào)。計(jì)算裝置可以有已編程的輪盤(pán)速度預(yù)期閾值。 如果感應(yīng)到的輪盤(pán)速度降到該預(yù)期閾值以下，這可能意味著真正的水流非常低，并且船只在一個(gè)好位置，或者可能意味著船只10沒(méi)有處在最大水流的位置。如果感應(yīng)到的輪盤(pán)速度降到閾值以下，計(jì)算裝置啟動(dòng)尾舵18，以改變船只10的位置。隨后可以在對(duì)應(yīng)于不同尾舵位置的船只位置檢查輪盤(pán)速度。如果輪盤(pán)速度不能達(dá)到更高，這表明水流僅僅在那時(shí)較低。如果輪盤(pán)速度在不同位置可以達(dá)到更高，計(jì)算裝置和尾舵 18將一起作用，以使船只10保持在那個(gè)位置。所以，大致上，水車14的液壓輸出可以暫時(shí)地從系統(tǒng)S轉(zhuǎn)至用于改變尾舵18的位置，以試圖從水流中獲得能多能量。因此，無(wú)論船只10與水流的角度如何，也無(wú)論針對(duì)任何約束限制的風(fēng)力影響如何，使用尾舵18和計(jì)算裝置，船只10可以改變其位置，以獲得最大輪盤(pán)轉(zhuǎn)速。c)如果檢測(cè)到了障礙物，可以使用步驟(a)和(b)的組合(a)輪盤(pán)提升和/或船頭提升，(b)通過(guò)舵的活動(dòng)調(diào)節(jié)船體方向。比起其它情況，橫梁20有助于將更多的來(lái)水引向水車14，從而增加水車14的能量輸出。橫梁20還使得水到達(dá)水車14時(shí)的高度增加。[0195]橫梁20和水平舵沈的組合效應(yīng)會(huì)使得水在到達(dá)水車14的時(shí)候高度增加。這往往產(chǎn)生“胸射式”水車，而不同于純“下射式”水車。這使得獲取的水能更高，并增加了通過(guò)水車14的水量?；顒?dòng)翼30可以被調(diào)節(jié)，以根據(jù)需要提供向上和向下的推力，例如，抵消船只10的任何傾斜。因此，對(duì)于設(shè)定的穩(wěn)定性，船只10的長(zhǎng)度可以縮短。船頭內(nèi)向側(cè)壁的凸面和凹面彎曲減少了船頭B頂端處不必要的湍流，加快了來(lái)水的速度，并將來(lái)水堆積成進(jìn)濺在水車14上的波浪。這增加了水沖擊在水車14上的高度，水車14因而獲取了一定的能量。圖14所示為船只100的一種可選擇的實(shí)施例的局部圖，除了具有形狀不同于圖1 和2中船體12的船體11 和112b外，它與船只10相同。船體11 和112b各有一個(gè)立方體的下部114，和楔形的上部116，楔形的厚度隨著水面以外高度的增加而增加。船體11 和112b的內(nèi)壁是豎直的，該楔形通過(guò)船體11 和112b增加外壁寬度來(lái)提供。船只100的浮力被設(shè)置為水線位于楔形的下端和上端之間。水車120的槳118也顯示在圖中。如圖15所示，如果船只100開(kāi)始向一個(gè)方向搖晃，沿?fù)u晃方向上船體的大部分 (本例中為船體112a)將浸沒(méi)于水中，產(chǎn)生較大的浮力，制衡力、上推力。同時(shí)，在船只100 的對(duì)側(cè)，船體112b已經(jīng)相對(duì)水面升高，在水中留下更小的船體部分，以減少對(duì)該對(duì)側(cè)的上推力。因此，在本實(shí)施例中，船體11 和112b的形狀為船只110提供了穩(wěn)定的手段。根據(jù)同樣的道理，船體11 和112b的形狀調(diào)整了船只100(如圖15所示)的搖晃，也調(diào)整了船只100的傾斜(船頭-船尾運(yùn)動(dòng))。任何方向的傾斜都會(huì)將更多的楔形部分沿該方向沒(méi)入水中，產(chǎn)生制衡浮力，重新將船只110推正。因此，船只100能夠在大多數(shù)情況下保持其自身豎直，而不需要人工干預(yù)。而且，在圖14和15中，船體114的下部向下延伸超過(guò)槳118。因此，如果船只110 被用于處在干旱情況下的河流，且河流的水平面在下降，則船體114的下部可能最終落在河床上，但不會(huì)損壞槳118/水車120圖16和17所示為槳130的可供選擇的實(shí)施例。槳130包含葉片132、多個(gè)以脊 134的形式提供的導(dǎo)引構(gòu)件以及蓋板/安裝板136。蓋板136安裝在水車輪輻138上。葉片132由彈性片加工成型，通常是厚度接近1毫米的非常薄而輕的鋁片。在組裝成槳130之前，葉片132為平板狀。脊134為長(zhǎng)、薄、針狀構(gòu)件，從平行于水車轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向觀察是彎曲的。脊134是由重力鑄造鋁加工成型，其截面為三角形(未示出)。如圖17中所示，蓋板136包括上板件138和下板件140，由螺栓142固定在一起。 脊134延伸穿過(guò)下板件140上的孔。脊134具有擴(kuò)大的頭部135，其大于所述下板件140中的孔，所以所述頭部135限位于蓋板136中。脊134位于分別毗鄰葉片132前表面和后表面的兩排。4個(gè)脊134位于前排，3個(gè)脊134位于后排。脊134沿槳130的寬度交錯(cuò)排布，以使得后排脊134位于兩個(gè)前排脊134 之間。為了組裝槳130，脊134呈兩排連接到蓋板136并對(duì)齊，這樣在平行于水車的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行觀察時(shí)其是彎曲的。這是通過(guò)將脊134沿正確的方向穿過(guò)下板件140中的孔，并使用螺栓142將下板件140和上板件134栓接在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。葉片132插入兩排脊134之間，并相對(duì)于脊134固定。這可以通過(guò)將槳134固定到蓋板136上和/或?qū)?34直接固定到脊134上來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如通過(guò)設(shè)于沿每片脊134的一個(gè)或多個(gè)位置上的螺栓144。因?yàn)闃?32是彈性的，脊134使得葉片132成為符合如圖16和17所示的相應(yīng)彎曲形狀。該實(shí)施例具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，槳130可以很輕。由于脊134為槳130提供了強(qiáng)度，使葉片132本身可以非常薄。當(dāng)水車發(fā)生任何轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，除了從水中提取能量，水車還會(huì)將一些能量傳回給再次入水的槳上的水。角動(dòng)量=質(zhì)量X半徑X角速度，所以槳的質(zhì)量越大，水車傳送給再次入水的槳上的水的角動(dòng)量越大。因此，質(zhì)量較輕的槳提高了水車的效率。其次，僅僅脊134原本是彎曲的，而葉片132為平板狀。平板葉片132和一套彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件(如脊)可以放平后進(jìn)行包裝，比一套彎曲的槳更有效率。因此，在運(yùn)輸中，這樣的安排可以節(jié)省空間和重量。圖18和19所示為船只150的進(jìn)一步實(shí)施例，其與船只10相同，區(qū)別僅在于以下的改變。該船只150具有兩個(gè)船體152，這些船體152在其船頭具有延伸部154。該延伸部 154在長(zhǎng)度和寬度上皆延伸出船頭，且有效地?cái)U(kuò)大了船只向水車進(jìn)水的“口”(位于兩個(gè)船體152船頭之間的區(qū)域)。該延伸部154平穩(wěn)地向船體152的其余部分進(jìn)水。擴(kuò)大的進(jìn)水口增快了沖擊水車的水流速率。因?yàn)槟芰颗c水流速率的立方成比例(能量αν3)，增大進(jìn)水口的寬度使水車的能效產(chǎn)生顯著的差異。同樣如水車156中所示，其具有轂157，以及橫梁158，該橫梁具有前端158f和后端158r。該橫梁158連接到延伸部154的底部。橫梁158的前端158f向前一直延伸到延伸部154的頂端，并延展到延伸部154的整個(gè)寬度(見(jiàn)圖18)。橫梁158的后端158r僅在水車156的槳的進(jìn)入點(diǎn)前才終止。延伸部154包括氣浮容器，其抵消了橫梁158的下推力。船只150還包括連接到船體的船頭的偏轉(zhuǎn)柵格160。偏轉(zhuǎn)柵格160的形狀類似于箭頭，具有構(gòu)成船只150最前端的頂端168，以及兩個(gè)向后延伸的臂體170，其終止于端部172。端部172連接到延伸部154的前頂端，并具有相同的間隔。偏轉(zhuǎn)柵格160的頂端168連接到船只150的主纜繩174。每個(gè)臂體170包括上橫桿164、下橫桿166和橫跨在兩者之間的一排偏轉(zhuǎn)帶162。 該偏轉(zhuǎn)帶162使任何漂浮的碎片偏離兩個(gè)船體152之間的區(qū)域，從而保護(hù)水車156。偏轉(zhuǎn)帶 162在船只150尾部的方向上對(duì)角向下傾斜。該偏轉(zhuǎn)帶162在船頭船尾方向(即水流的方向)所占的寬度較窄，以盡量減少對(duì)水流的干擾。上橫桿164、下橫桿166和偏轉(zhuǎn)帶162構(gòu)成了一個(gè)密封、充氣的結(jié)構(gòu)。這提供了額外的浮力以抵消橫梁158的下推力。偏轉(zhuǎn)格柵160設(shè)計(jì)成漂浮偏轉(zhuǎn)，使水下的漂浮物遠(yuǎn)離船體152之間的區(qū)域。為此， 偏轉(zhuǎn)格柵的端部172之間的寬度(以及延伸部端部之間的距離)，遠(yuǎn)寬于船體152之間在水車156處的距離。因此，任何碎片被從船只150的口清除。因此，在圖18和圖19所示的實(shí)施例中，所述偏轉(zhuǎn)格柵160安裝在船體152的船頭上。[0220]相比之下，圖20所示為船只180的另一個(gè)實(shí)施例，其具有船體182和偏轉(zhuǎn)柵格 184，偏轉(zhuǎn)柵格184通過(guò)主纜繩186拴在河中。然而，偏轉(zhuǎn)柵格184不是直接安裝在船體182 的船頭，而是通過(guò)兩根約2米的第二纜繩188拴在船體182上。如果偏轉(zhuǎn)柵格184被漂浮物堵塞，將會(huì)降低越過(guò)水車的水流流速。然而，第二纜繩188在偏轉(zhuǎn)柵格184和水車之間提供了足夠的空間，以在水撞擊水車之前對(duì)其進(jìn)行加速。因此，這種設(shè)置因?yàn)樽枞D(zhuǎn)柵格184 而減少了任何在水中的能量損失。此外，任何具有足夠的動(dòng)力沖擊偏轉(zhuǎn)柵格184的較大的碎片(例如木料)將使得偏轉(zhuǎn)柵格184旋轉(zhuǎn)，同時(shí)改變第二纜繩188的張力并使船只180 旋轉(zhuǎn)。這樣，因?yàn)槠∥锢^續(xù)向下游浮動(dòng)所以船只180的口偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離漂浮物。圖21所示為本實(shí)用新型的任何和全部船只的可供選擇的用法。已經(jīng)參照?qǐng)D10對(duì)本實(shí)用新型的船只和水車可被用于液壓系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明。圖21繪出了水車產(chǎn)生的能量如何用于驅(qū)動(dòng)泵，該泵從船只停泊的水體中泵水給岸上。圖21示出了漂浮在毗鄰陸地L的河流R上的船只100。水車120驅(qū)動(dòng)水泵P (位于船只100上)。第一水管200從水泵P引到河流R中。第二水管202從水泵P引到位于陸地L上的水處理系統(tǒng)204。水處理系統(tǒng)204 包含電磁閥206、208，控制單元210和過(guò)濾系統(tǒng)212。河水被泵到按照上述順序設(shè)置的組件中。該過(guò)濾系統(tǒng)212產(chǎn)生含有過(guò)濾的飲用水212的第一輸出214?？蛇x擇地，過(guò)濾系統(tǒng) 212(或水處理系統(tǒng)的另一部分)也可以產(chǎn)生含有灌溉用水的第二輸出216?？蛇x擇地，水車120可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)該水泵系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)(如請(qǐng)見(jiàn)圖10)，這樣水車還可以提供能量來(lái)運(yùn)行水處理系統(tǒng)212，以及通過(guò)其泵送河水?？蛇x擇地，部分或全部液壓能量可以被轉(zhuǎn)換為電能(如通過(guò)發(fā)電機(jī))以運(yùn)轉(zhuǎn)水處理系統(tǒng)212的計(jì)算機(jī)。上述用途尤其有利于第三世界國(guó)家的能源產(chǎn)生，將來(lái)自河流的能量轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)或提供新鮮飲用水。船只可以被拴住，并且沒(méi)有運(yùn)行成本，因?yàn)樗鼜目稍偕Y源中提供能量?？梢栽诓幻撾x本實(shí)用新型范圍的情況下進(jìn)行修改和改進(jìn)。例如，在可選擇的實(shí)施例中，橫梁20可以為非平面。例如，橫梁20可以為楔形，僅上表面向上彎曲。圖5至9中所示水車的特定實(shí)施例是用于描述一個(gè)實(shí)施例的目的，而水車的精確構(gòu)造并不是必須的，其它構(gòu)造也是可以使用的。例如，槳可以為任何形狀，槳可以為彎曲/ 直的，可以有更多或更少槳，可以省去通孔和/或鼻部和/或翼，槳可以在一個(gè)或更多平面上彎曲，或者可以為平板狀，且可以省去所有側(cè)板，或者可以與葉片整體成型(例如，以光滑曲形)。除了在中心轂位置放置單一液壓泵，每個(gè)船體12都可以配備各自的液壓泵。對(duì)每個(gè)泵的帶回傳動(dòng)可以沿船體12的外部來(lái)提供，使得靜態(tài)液壓管路和支承軸能夠連接兩個(gè)船體12。以上所提供的船體、橫梁、延伸部、偏轉(zhuǎn)柵格和槳的材料，僅僅是用于舉例的，且這些材料不用于限定本實(shí)用新型。此外，上述給出的示范性的尺寸都不用于限定本實(shí)用新型。雖然上述實(shí)施例作為單獨(dú)的實(shí)施例進(jìn)行描述，但是一個(gè)實(shí)施例中的任何特征可以與其它實(shí)施例中的任何特征一起結(jié)合到單個(gè)船只中。例如，圖18和20中的所述偏轉(zhuǎn)柵格可以與任何其他船只實(shí)施例一起使用。同樣，圖14和15中的成型的船體可以作為一部分裝配在任何實(shí)施例中，等等。
權(quán)利要求1.一種下射式水車，具有旋轉(zhuǎn)軸和可圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的槳；其特征在于， 每個(gè)槳都包括用彈性薄片制作成型的葉片和多個(gè)在平行于旋轉(zhuǎn)軸觀察時(shí)是彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件，導(dǎo)引構(gòu)件位于分別毗鄰葉片前表面和后表面的兩排，導(dǎo)引構(gòu)件使得葉片采用符合彎曲導(dǎo)引構(gòu)件的彎曲形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下射式水車，其特征在于，所述彎曲形狀的曲率為拋物線。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有槳的下射式水車，每個(gè)槳都包括用彈性薄片制作成型的葉片和多個(gè)在平行于旋轉(zhuǎn)軸觀察時(shí)是彎曲的導(dǎo)引構(gòu)件，導(dǎo)引構(gòu)件位于分別毗鄰葉片前表面和后表面的兩排，導(dǎo)引構(gòu)件使得葉片采用符合彎曲導(dǎo)引構(gòu)件的彎曲形狀。
文檔編號(hào)F03B3/00GK201972830SQ201120018829
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者西蒙·詹姆斯·錢(qián)斯·拉什布魯克·威廉斯 申請(qǐng)人:海卓爾有限公司