专利名称:水平式无坝流水冲击发电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用溪流、江河、海洋自然流水能量进行水力发电的设施。 技术背景
目前，全世界运用水力发电的机组，无论功率大少，都是采用高位水坝蓄水(注 本文高位水坝是指坝高超过河流深度三分之一或以上，对河道泄洪水流有较大影响的拦水坝)，将水集中，然后在水坝的低位处安装水轮发电机组，引导水流利用水能发电；在现有与水力发电有关的教科书、资料、杂志、书刊当中，打开看其中的内容，几乎也全部是讲的水坝式发电。放眼世界，能够生产水力发电机组的厂家生产出来的产品，也全部都是清一色水坝式发电机组。水坝式发电方式也成了目前世人水电的唯一选择。大家都知道，水坝式发电机组有水位要求，一般来说2米以下的水位基本上已无法实施发电，所以，要建坝式电站首要的前提就是必须要筑一道较高的水坝建一座水库，而筑坝第一个必须考虑问题是选址； 也众所周知，江河道上是不能随意筑高坝，许多江河地段是不能建高坝地段，就算是有条件筑高坝的地方，也不是说筑坝就筑坝，一旦筑高坝，在筑高坝的江河上游就会出现水库，要考虑许多问题，如水库投资规模及回收时效、地质地貌结构、上游来水来沙、库区蓄水淹没
面积、库区内人员安置、动植生态环境......等等；所以人们现在建每一个电站时都要经
过反复仔细考虑、评估、论证才能决定，而在这些决定当中，也就把一些认为条件不够好或还不成熟的电站选址又被搁置一边或否定，使许多地方在发展经济过程中或多或少留下遗憾。而海洋由于水面宽广，虽说海洋水流有潮起潮落并且也在流动，但人们目前还只是在使用坝式机组极少数利用潮起潮落的水位差，并没有大范围去利用那些有规律而又大量流动的海水。随着社会经济的发展，电力的需求是越来越大，而目前的坝式水力发电由于存在一定的弊端及局限性，所以发展受到诸多的制约，因此对传统的火电也越办越多、越办越大， 对地球的污染也越来越重！造成现代人类都在不断承受人类自已制造的、越来越严重的污染灾害！！而放眼地球上大大小小的江河海洋水面上，虽说江河上已有了一些坝式电站，但还是有许多地段因不能建水库而没有利用；大家也只是空对白白流去的水流。一些学者也对此也只能发出感慨“江河滔滔年复年，资源空流谁人怜”，“江河滚滚向东流，流的都是煤
和油”.......水流具有巨大的能量是一个众所周知的事，虽说近二百年来人类已开始利用
江河修水库发电，为人类作出了不可否认贡献，但江河上还是留下许多因各种原因不能建高坝修水库的地段而让水流白白自上而下流过，特别是大江大河的下游，水流量大，而江河二岸土地肥沃，又是人们居住生产生活的理想场所，人口密集，不能去建高坝修水库，水流基本上任其流淌。而宽阔的海洋除了作船舶航行之外，基本上是空而无用！ 一些海上小岛由于没有办法建坝式电站，面对强大的洋流只是望洋兴叹，要用电大多数还得使用柴油机作动力来发电，即制造噪声又污染空气；虽说目前的风电发展较快，但风资源的不稳定目前却又让人们无能为力。而海洋水流目前人们还没有什么好方法去发电，只能是望而却步。
发明内容
[0003]为了解决水坝式发电站造成的不足，本发明“水平式无坝流水冲击发电站(简称 无坝电站，本文以下内容中使用简称)”采用低坝或无坝模式，避免了建高坝成水库带来的诸多问题。而且由于它可以无坝模式运行，所以能够在各种有动能的水流中广泛应用，包括溪流、江河、海洋。为人们提供了又一种新的水力发电选择，弥补了世界水电史上又一项空白。同时也为将来的水电爱好者提供了一个全新水电、力学研究课题。在江河上建该发电站基本上不受江河地域、地质地貌结构限制，除了已建有水库地段这种非常特殊原因不能建站外，其它江河溪流只要有流水的任何地段都可以装机开设电站；而且河段电站的设置可根据河流落差情况进行短距离、连续阶梯式设置，形成流域段无坝电站群，也方便电站管理及配套设施的建设。在海洋中只要掌握准确的水文资料，按照海洋水流方向规律也可以建设一些海洋电站。由于建该方式电站方便，只要水流中还存在能量，无论是江河水流中的势能还是洋流中的动能，也无论流量大小，只要根据能量大小选择及设计制造机组，就可以在溪流、江河、海洋中建设电站，因此有望将大大小小的溪流、江河中的绝大部分水能转化为电能。
二是一旦建站，可以改善建站江河段的河床，通过系列化提岸配套工程建设，可以稳固二岸提防护坡，防止因水流造成的塌岸现象，提高或加强该江河段的防洪能力，起到一劳永逸、造福子孙后代；同时通过社会力量办电治水，彻底解决人们望河兴叹、无钱治理江河和现在只由政府一方投资治水而且没有直接的经济效益回报尴尬局面，有望打开许多想投资水电的大中小各类投资人方便之门。同时建站河段还可以因建电站而使二岸交通道路连接，方便二岸人们的交流、出行，有利当地加快经济的发展；这一点对海岛的人们来说更是一个大好的消息；因为海岛与陆地因水而隔有许多不便，有了电站的渠道墩墙基础，再架设桥梁就变得非常容易。同时该电站的诞生也为今后国家或地方将桥梁建设、电站、江河海峡治理进行综合计划建设打下良好的基础，起到一举多能之功效。
三是建一座无坝电站投资少、见效快；因为不筑高坝，也就没有因筑高坝上游成水库造成的储多开支，基础工程也无需象筑高坝一样要较大的投入；更不需考虑令人头痛的移民等问题。一般的江河地段建电站当年投资年内即可发电，象长江这样较大流量的江上建站保守的估计也不会超过三年。而海洋中虽说可以随处建站，但由于目前的技术还只能在浅海中进行，而且海洋电站投资相对较大，由于施工不便等因素成本可能也会较高，建设时间也相对会较长。还要指出的是建立该电站会对江河海洋中的船舶运输造成一定的影响(因为要占用江河海洋水面)；而运用该发电站模式最值得称赞的点是只要流动的水有能量存在，就可以发出电能，水流量越大发电量也越大，以目前已掌握的核技术基本上可以说是在所有存在能量的溪流江河水域都能建站发电，其具推广应用价值。整个发电机组虽建在江河溪流上，但不惧洪水，只怕没水，因为整个发电机组的机电部件都是安装在船上或高于最高水面以上的固定平台上。高于最高水面以上的平台是不用当心水的，而船是一种随水涨船高、水落船低的物体，所以也不用当心洪水淹没发电机问题，反过来江河洪水由于水流增加还会有助发电机组发挥最大发电功能；对海洋无坝电站而言，由于没有水位不定的洪水威胁，可以不使用船舶，只要按最大涨潮水位设计固定平台即可保证电站在固定位置正常运行。而且由于江河海洋中的水流在短时内相对来说都会比较稳定，就算涨水退水也是一个稳步的过程，所以发出的电流不会象风电一样造成电力不稳定。如果该电站运行时配上自动化控制，还可以做到无人值守，这样更经济实用。[0006]四是该电站是属于水力发电的一种，没有污染产生和碳排放，也没有坝式电站建高坝造成的所有负面因素出现，是一种顺其自然、应用自然的环保型电站；同时，由于有上述的几项功能和效果，在电力需求高涨的现代社会，虽然每个电站单机不能产生像坝式发电机每台高达几十万千瓦的电能，但可以通过在江河上短距离建梯级站用数量弥补这项不足，如果将一个水库坝式电站发电相比，在所占用河流的落差相等的情况下，总发电量应该比坝式电站不会少，只是该电站由于没有储水调洪功能，在保水调洪等功能方面就不如坝式电站。而海洋上，目前坝式机组除了利用潮汐落差发电外，对洋流根本没办法利用；但该电站不但可以利用潮汐发电，而且还可以利用洋流发电，为沿海一带经济发达地区未来开发海洋水电创造了一个极好的技术条件。不论如何，相信在不远的将来，到无坝电站遍地开花之时，大大小小的江河溪流及海洋上无坝电站机组所发出的电能一定能替代目前大部分易造成污染的燃料发电站，而减少燃料消耗、降低或减轻污染排放这个社会老大难问题，将水电发杨光大而成为今后发电业的主流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一、运用水渠的原理，建造电站发电用的水渠式基础工程(包括在溪流、江河、海洋)，利用护坡端或水流中的墩墙端使溪流、江河电站用的船舶有了一个可以依靠、定位的点；而护坡顶部或水流中的墩墙顶部也使处在水面发电机组电流输出线路有了一个安全合理的出口平台；同时水渠式河床也使液体状态的水流在遇到机组水轮阻挡时，水流不能分散，只能按人的意志把水能集中传向水轮。而海洋中的墩墙顶端使机电设备在水面上有了一个固定的工作平台。
二、应用闸门技术将水流集中到一个或多个用于发电的主水渠中；在江河溪流中应用间门一是可以不筑坝依靠间门将水聚集，在聚集的同时提高机组上游水位形成落差。 当然大部分江河段都有条件应用低坝技术，也可以低坝与间门结合，形成更高的水流落差， 使上游河道形成一个微型水库，提高电站对该段河流水能利用，增大发电量。二是当洪水来临时，每上涨到一定高度可以打开其中一个水渠闸门以保持河道正常下泄水流及发电需要，直到各渠道闸门完全打开，使洪水畅顺下泄；当退水时，每退到一定的位置关闭其中一个水渠闸门以控制河道正常水流下泄及发电需要；直到各泄洪渠道闸门完全关闭，河流恢复正常径流状态。三是闸门可以在机组正常径流需要停机时关闭渠道水流完成该机组停机作业。
三、运用水力浮力的原理，在水轮上下游方，制造一个“H”特型船舶平台，在水轮另一方，按水渠宽度或台阶槽位制造一个四方型的船舶平台，形成一组单轮机组。也可以在第一个水轮上游方，制造一个“H”特型船舶平台，按水渠宽度及台阶槽位制造一个四方型的船舶平台安放在二个水轮中间，再在在第二个水轮下游方制造一个“H”特型船舶平台，形成一组双轮机组。船舶采用多个小船或浮箱组成，船舶长度、宽度可根据具体情况进行设计；各船舶平台使用连接支架进行连接，连接支架小型机可以侧面连接，也可以中间拱形连接，大中型机中间位必需要拱连；相应的机电设施就安装在连接架或船舶框架平台上；这样使发电机械部分在水面就有了一个能运转的基础工作台。但船舶技术只是对江河溪流无坝电站应用，对海洋无坝电站却无需应用；因为船舶技术只是针对解决水位不定的洪水而设计，而海洋没有这个问题。
四、运用桥墩及台阶技术原理，在坡墙或墩墙的迎、背水端前，按水轮设计高度及前后船舶水位要求建造若干承载墩；或根据机组需要，在有了承载墩的同时，再在坡墙或墩墙的中间墙上，同样按水轮设计高度开设若干个“ Π，，型垂直水面的缺口作承载台阶，使船舶及基础工作台在正常径流时全部的重力由承载墩和台阶承担，与水面形成悬空状；当洪水上涨到高于承载墩或台阶时，此时基础工作平台重力由船舶承担，通过船舶的浮力由水将工作台重力传递到大地，水涨船高，水退回位，这样始终确保水轮与水流接触，可以源源不断将能量传给发电机，让发电机运转发电。但海洋无坝电站无需另建承载墩，因为它不使用船舶、导轨导轮等技术，也不作上下运作，所有机电设备它是固定在墩墙顶端及运行。
五、运用铁路导轨定位定向技术原理，在护坡端及河流中的墩墙端迎水端或迎背水二端安装与水面垂直的轨道；也可以根据机组大小需要，在墩墙中间段增加“ Π ”型缺口位安装轨道。安装导轨的作用一是给船舶这个基础工作台在作上下运行时进行精准的导向和定位，配合导轮技术，使水轮只能按人的意志在水渠内稳定运转；二是调整坡墙因建筑过程中可能出现的垂直度误差，让水轮及船舶基础工作台能有一条保持直线上下运行的通道；三是保护坡墙或墩墙的二个端面，使船舶基础工作台在运行时不与坡墩端面直接接触， 同时也方便今后进行维修更换。但海洋无坝电站无需使用此技术。
六、运用铁路车辆四轮导向技术原理，在与导轨接触的各个端点上，各安装一套有导向园轮的行走机构，并将此机构固定在连接支架与“H”型船舶平台连接交汇处，形成对船舶基础工作台和水轮的定位，在洪水时起上下运动导向作用。海洋无坝电站不用此项技术。
七、运用传统的水车原理及杠杆原理建造水轮；对溪流、小河用的小机型直接采用传统的水轮以轴传输力的方式带动发电机工作，将水能转换成电能。而对一些大江大河及海洋用的较长或较大的水轮，由于重量及水轮受力较大的原因，主轴有可能难以承受水轮的重量及水流给水轮带来的冲击合力，所以采用在水轮外圈嵌入园轮及外圈齿轮的方式， 并把整个外圈园轮、外圈齿轮(或外圈链条轮)与水车轮融为一体，借助托架与外圈园轮来分担水轮重量及冲击力；改变传统的齿轮轴传动方式中齿轮轴端的传动力与齿轮齿端传动力相等的结构状态；使水轮经齿轮传出能量力时，水车外圈齿轮齿端承受传动力最大，而水轮轴端受传动力最小，做到水车不经轴传动方式直接将能量力传出给机电设施，把水流能量转换成电能。
八、运用混凝土绞绊运输车托架原理，建造较长较大机型水轮托架，并使托架与基础工作台相连，或托架不与工作台相连，或在水底做成一个固定的“U”型体，具体大小和使用托架数量可根据水轮设计。这样，托架即可以承载水轮因又长又大而使主轴无法承担的重量和水流的冲击力，又能保证机组正常稳定运转。还能保证水轮在水流涨落各种水位情况下都能与水、机电设备保持正常偶合将水力传输给发电机。但小型机使用轴传输力时无需使用此项技术。因为小型机只要将主轴、骨架等设计能承受水轮重力及水流冲击力的结构即可达到机组安全发电目的。
九、运用传统的桥梁构造、链轮应用、天车式起重、软梯、导槽等技术，并将这些技术融为一体而对电源输出导线进行引导，将发出的电能安全正常输出。海洋型电站或采用顶端固定平台技术的无需使用此项技术，因为海洋型电站或顶端固定平台电站的水轮及发电机组是在一个固定基座平台上，平台本身可以架设线路及配套设施直接将电从发电机组输出。
同时还使用其它技术和原理，如水面固定平台(包知溪流、江河最高洪水位及海洋最高潮水位)、吊车、液压、带球形圈的轴承、变速箱、离合器、变压器、配电柜、输电送电、 船闸......等这些与之配套的现代通用机械、电力、水利方面技术和 原理，本说明书就不
再一一说明。
本发明的有益效果是可以在有流水的地方不受地质结构限制、以不建高坝或不筑坝的方式方便人们建立水力发电站，保护当地的水地(水指溪流、河流或洋流，地指土地、河床、海岛)自然地理环境，在建站的同时改善或加强建站点防洪、防水土流失能力； 并以结构简当、投资少、见效快、经济、环保的形式，将大大小小的水能资源转变为电能供人们日常生产生活使用，缓解当今能源危机；为人类提供又一种水力发电机组选择和研究科题，为大众化办水电提供了一个优良的事业技术基础。为国家或地方将桥梁建设、电站、 江河海峡治理进行综合计划建设起到一举多能之功效。而且由于建设该电站需要大量的钢材、水泥等建筑材料，大范围应用时还可以带动钢铁、建材、机械加工、电子电器、工程建
设......等多个行业的经济发展；而水电一旦变成电力行业的主力时，也为今后的机电行
业发展创造了必要的电力保证条件。
具体实施方式
小型机无坝电站(如示图1)
一、选一溪流或小河流地段，并在此地段的主河槽中建造三条或三条以上能抵御该河段最大洪水及抵抗整个电站发电船体所带来冲击力的一段长度相等、二端并齐的水渠式钢筋水泥结构的墩墙(如示图5、图6、图7)，使溪流或河面形成二条或多条水渠式河道； 渠道的宽度根据河水径流量及使用发电渠道数量来决定，一般使用其中的一条或多条为发电用渠道，其它位置作为拦水间门，以便提高水位形成高落差来增大水流对水轮的冲击力增加发电量；拦水间门的高度和宽度可根据具体情况设计，有条件的地方也可以以低坝的方式将水聚集，留一条或多条渠道开口用于发电，另设计一条或多条低于发电渠道口的渠道或孔道用于排泄砂石。在用于发电用的渠道墩墙的前端，按水轮要求高度建多个同高的承载墩，与墩墙形成一种“L”状的台阶；根据机组需要，可在墩墙的中间墙上，开设若干个 “ Π，，垂直水面的缺口作承载台阶，“ Π，，状承载台阶不够用时可在渠尾端加建承载墩，承载墩与“Π”状承载台阶形成一个电站机组最低工作面，在一般径流情况下无需调节任何设备即承载了船舶工作平台重量，又不影响电站水轮机工作。这样筑成电站的基础工程。墩墙可根据河道的具体情况，尽可能利用河流外弯道的高坡筑顶端受力横梁[如示图7(e)]，这样可提高墩墙的抗拒力，减少墩墙的长度。如果有必要，也可以不使用承重墩和台阶，将船舶平台放在水面上，再在机组平台上增设一套提升机构随水流深度变换而变更机组平台高度及水轮入水深度。如果顶端需要架桥，可以根据需要适当将墩墙宽度、长度、高度数据增加即可。水渠墩墙的基础建设可参照和使用现代桥梁建墩的各种方法，也可以以使用本人发明的集开沟、推进、浇注水泥于一体的筑坝机；对一些松软地基也可以先打入一些深桩， 再在深桩地上做坝墩基础工程，具体可根据实际情况决定。
二、在坡墩墙的上下游二端或之间一处，设计安装闸门，闸门的高度一般按河流的径流量及上游河流段能储存水量高度来设计安装，太高一是成本大，二是对无坝电站没有太大的作用，因为无坝电站不畜水，大多是在无法修坝式电站的地段建站，只需将水流集中能有一定的落差用于发电即可，一般以河流正常的径流量约2至3倍左右水深高度来定闸门高度，这样即有了落差满足了发电的需要，又不会影响河道行洪及二岸环境。有条件的河段闸门当然越高越好，因为提高落差是提高机组发电量最佳选择；但必须是在不影响二岸的前提下。闸门的样式一般情况下采用舌瓣闸门较方便，不用发电的渠道安装在渠尾或渠中间段都可；发电用渠道安装在渠首。如果有采用低坝，闸门则安装在坝顶[如示图2(b)] 或渠道墩墙二侧作一字排开。如果采用低坝，不发电渠道也可以不使用闸门，具体可根据实际情况决定。闸门采用液压缸顶推方式来开关渠道(如示图19)。因为发生洪水时河床中无法去人操作，这样可以在岸上操作控制开关闸门；闸门预留索拉机构以备万一液压损坏时用；闸门的高宽度一般按河流径流量及渠道宽度来设计，可由多个闸门组成一条渠道闸门， 也可以将一条渠道做一个闸门；渠首预留叠梁闸或平闸基础以备急用或供维修时使用；小型无坝电站机组渠道一般不使用人字式闸门，人字式闸门主要是用于通航河道作通航闸， 高度及大小可根据具体情况和要求定，在正常径流情况下使用，在洪水期，当闸门全部开放时通航闸同样打开进行泄洪，河道此时进入原始状态，如果没有筑低坝，船舶可以直航通过电站河段；如果电站有引用低坝，人字式闸门就需要设计较高一些才能满足船闸需要。如果是水位落差较大的小河溪流，也可以在电站上游不远处就开始修建一条聚水式的渠道槽沟至电站水轮位置，这样即可以聚水，又不需要使用多条渠道，便可形成电站所需的水流及能量。而溪流小河中其它位置如果没有必要，可以让它保持自然状态，即可在小溪主流槽沟中建成电站发电且成本又低，又不失溪流本身的泄洪排水功能。不过在一些条件许可的小河或溪流也可以建永久性较低的聚水堰坝，这样也是一个较好的选择，只是建了低坝就需要按水坝原理建下游消能池，否则洪水过坝时有可能将坝下游地基淘空而造成坝基冲垮而使电站损坏。
三、在坡墙迎、背水端面台阶位置以上部位分别装上垂直于水面的导轨，调整坡墙因建筑过程中可能出现的误差和保护坡墙端在基础工作台上下运动时不受损，同时对基础工作台及水轮进行精准定位，使水轮能在渠道内稳定运行，避免水轮在作园周运动时左右摇摆损坏护坡墙或墩墙壁面，同时也方便安装调试及维修(如示图9)。在船舶基础工作平台的“H”型端与坡墙导向轨接触点(迎背水二端)位置安装一个导轮(如示图10)或一套好像火车轮四轮定位一样导轮机构(如示图20)，使整个平台在水流的冲击及浮力下，不能左右前后移动、只能随船舶在水涨水落时由导轮引导沿轨道作上下运动，使发电平台在水涨水落时形成一种象电梯一样的物体。
四、制造一条或由多条小船(或浮箱)组成的比渠道要宽的“H”型框架基础平台船舶(如示图10)，安装在上游端，“H”型框架的开口端口与渠道同宽，将开口对准渠道迎水端口，再将导轮机构安装在开口端上，与导轨位对准，然后安放在坡墩墙上游端前的承载墩上；再制造一条或由多条小船(或浮箱)组成的四方船舶平台，安放在渠道二坡墩墙中间开设的台阶或承载墩上；上、下游二船之间安装水轮；中间由连接架在不影响水轮运转的情况下将二个船体连成整体形成一个机械工作平台；连接架是起到将前后船舶连接并承担支撑水轮重量及作用力，规格尺寸要求具体按水轮尺寸定，一般较小的机型可以采用墩墙外侧连接，也可以采用中间拱型连接，较大一些机型中间必须要采用拱形连接；前后船舶平台主要是在洪水情况下，让平台始终都保持在水面并使水轮与水流接触运转；船舶平台由多个小船(或浮箱)组成是为了方便维修及更换，船舶平台一般情况下承载能力要求至少要超过整个平台全部重量及所受冲击力之合的2倍以上。一条“H”船，中间为水轮，一条四方船，通过连接架组合，这样就形成一个单水轮机组。单水轮机组的水轮可以装在渠首，也可以装在渠尾，可根据具体情况设计。如果再在四方船舶平台的另一方渠道口处再安装一个水轮和另一条 “H”型框架基础平台船舶，再配套相应的承载及受力墩墙，就形成一个双水轮机组。使用双水轮时可以根据具体情况使用或不使上下游一端或二端“H”型船，具体如何设计，可根据实际情况，目的是只要更方便机组在各种情况下建站发电即可。
五、按设计发电用渠道径流水深2倍以上的园轮半径设计制造以轴传输力的传统型的水轮，小型机水轮加工制作相对比较容易，没有什么高精度要求，只要按径流量设计一条长度合适的主轴并加工好，按设计宽度加工好浆叶及骨架，总装时将骨架及浆叶焊接在转轮或主轴上，但浆叶无需每个叶片都连接在主轴上，可以根据水轮大小每间隔一个或几个叶片连接一片浆叶到主轴，末连接主轴的浆叶可根据具体的位置设计从外圈向主轴的长度焊接在骨架上；同时焊接一些连接骨架，并保持整个水轮外园、宽度尺寸、垂直度、受力结构即可，然后将水轮浆叶的二边(或二端)密封，水轮即成。水轮二端密封的作用主要是充分利用水流，保证已流经水轮的水不从二边(或二端)流出而浪费水资源。小型机水轮工厂或现场都可以完成制作，只是由于水轮直径一般都会较大，考虑到运输问题最好是现场制造和总装。
六、发电机如果是采用主轴传输动力的装在连接架上，设计在水轮主轴左右二端均可，同时根据具体的发电机型设计齿轮、电机基架、配电箱、电器等配套件；如果是采用嵌入外圈齿轮(或外圈链条轮)不经主轴传输动力方式的，发电机则装在上下游的船平台或中间连接架上，相应配套件同时也按此传输方式改变；传输动力方式可选用，但小型机一般采用主轴传输动力方式较简便些。小型机一般可以使用电缆作为电力输出，是否需要使用收缩机构可以根据具体情况来设计。发出的电能，可以根据具体情况进行配电输送。
七、其它现代通用机电配套设施、配套工程和设施，则根据具体情况和需要进行设计制作，在此本说明书就不再一一说明。
大中型无坝电站
大中型机基本原理和制作与小型机大致是一样，只是由于大中型机的尺寸会比小型机大，水轮设计也会较大较长，如果再依靠主轴传输动力，由于力量增大，水轮主轴、骨架会要求设计制作相当粗壮，才能满足主轴与浆叶不会扭曲和变形；但任何物体，当长度达到一定值时由于重力或外力冲击的原因，自身的重量和外力合力会造成中间部位出现弯曲现象；水轮也不例外，一旦弯曲，中间的浆叶就会被挤压变形，如果想不使它变形，也必须提高承载能力，这样一来，整个机组重量就会变得更加沉重。重量增加其它各部件变形的因素也会因增加，这样就必须将其他各部件的承载力也增加，形成一种恶性循环，不利电站各零部件设计制作。而各部件承载力增加也会造成成本就会增加，自身消耗能量也会增加。再说主轴传输动力还有一个就是发电机的安装问题，江河水流量越大，设计水位越高，发电机功率及重量相对也会加大；轴传输动力只能在水轮的二端可以装变速装置和发电机，水轮及发电机组的重量和受力全部集中在二端，造成各部件受力极不平衡，水轮、船舶平台、轴承座等部件长时间在这种不平衡的条件下工作，各结构件很容易造成疲劳而使一些部件扭曲变形而损坏。如果江河水流量较大，而电站水位设计又较高，单靠二端的轴承有可能无法承受，轴承一旦损坏，水轮也就无法正常运作，发电也就无法进行。由于有这些因素存在，因此，大中型机水轮不能按完全按主轴传输动力的传统思路来设计，这也就使无坝电站大小型机水轮设计制作形成明显的不同。大中型机水轮一旦二端负荷过大，就需要采用在水轮外圈嵌入园轮及外圈齿轮(或外圈链条轮)的方式，并把整个外圈园轮、外圈齿轮(或外圈链条轮)与水车轮融为一体(如示图11)；外圈园轮和外圈齿轮(或外圈链条轮)嵌入的圈数可根据具体的水轮大小和长度来定；外圈园轮的作用是配合托架，在水轮的中间位置各相应位置分担整个水轮重量；外圈齿轮(或外圈链条轮)的作用是将动力不需要经主轴， 直接将水轮的动力从各相应位置均勻地分散传输出来，这样就不需要将水轮主轴、骨架、浆叶等部件设计制作粗壮；因为整个水轮结构在传输动力时外圈承受力最大，而外圈本身就是园轮和齿轮设计，所以承受能力也较强，而且整个水轮无论是承载力还是传输力都是分散的，不像主轴传输力那样将力全部集中到主轴，所以水轮的主轴、骨架结构、二端轴承等部件都可以轻装上阵。
大中型机与小型机另一个不同是采用托架；由于水轮较长较大，造成重量较重，单靠主轴的二端已无法支撑整个水轮的重量和作用力；就算二端能支撑，水轮达到一定长度时，中间段自然就会产生弯曲，所以对大中型水轮在设计时要采用中间有外圈园轮，目的就是用于与托架配套来承担水轮的重量和作用力。托架可以根据具体情况设计，中型可以考虑以底部不连接方式，大型设计成链条型或固定座的“U”型(如示图16)，托架使用多少组及托架上采用滚轮数量及大小可根据水轮具体情况配套设计制作；整个托架与船舶上的基础工作平台连接，这样水轮的重量和作用力就通过托架均勻分散到了基础平台，就算水轮又大又长，只要将托架的承受能力设计达到大于水轮所产生力时，水轮就可以一直保持安全稳定运行，而且托架的滚轮也比主轴轴承座方便维护。
大中型机与小型机第三个不同是电力输出；大中型机同于发电量较大，电压也可能较高，一般的小电缆线已不能满足需要，因此要在机组固定墩墙间(或坡墙间)顶端，按设计尺寸要求架设输电梁(或横梁、或突出的横梁)；如果电站顶端本身有带交通用的桥梁设计，则直接利用桥梁底部或侧部。在梁中安装一套链轮，在链轮间装二条软梯导槽；将做好绝缘保护的发电机输出电源线，固定在二条钢丝绳中间用绝缘物组成的软梯架中，软梯架横架二端装有或部分装有小轮，将小轮置于导槽中，并将电源线的长度弱大于或等于软梯间隔长度，使电源线重力大部分由软梯钢丝承担，而电源线一端接入发电输出柜；在梁的另一端将软梯的一端固定在另一链轮的前上方，电源线的另一端就从此固定点开始接入地面输电网；用一组钢丝绳组成一个环形的牵引软梯，根据梁与船的高度在软梯上确定一个高位点，把软梯定位点与牵引软梯一个点固定连接起来，运用传统天车式起重机伸张收缩电源线技术方式，使链轮转动牵引软梯左右移动连接位置，让顶梁装有发电输出线的软梯成“S”型弯曲收缩伸张，且不会破坏电源线又能让电流正常安全输送；也可以在顶端安装铜排，在顶端环形梯上或移动装置上安装接触刷，同样可以起到将电流正常安全输送。在坡墙离壁面一定距离的墙壁上安装软梯导轨，将软梯小轮放置导轨中，通过链轮引导软梯及电源线上下移动，而不使电源线损坏，达到保护输电线和在电站水涨船高、水落船低时安全将电能传输出去(如图17)。
大中型机与小型机第四个不同是机组基础工作平台要与船舶框架要设计成二个平台(如示图2)，正常径流情况下是重叠的，关停机组时可以使用闸门将水流关闭；当发生较大洪水时，闸门已泡在水里没有用处，如果此时需要停机，就必须要将基础工作平台连同水轮提升起来，使水轮脱离水流，达到停机目的。[0032]以上是溪流、江河型无坝电站的实施方式，如果在建电站的同时还要在电站的墩墙顶端加建桥梁，可以根据桥梁的实际大小和结构需要，适当调整墩墙的宽度、高度、长度， 满足桥梁功能的需要即可。对电站而言，不但无害，反而会使电站墩墙基础更牢固；而桥梁的重量反过来也会增加了电站墩墙的抗击力。
海洋型(或顶端固定平台型)无坝电站(如示图3)
海洋型无坝电站由于水流较深，一般都是采用大型机组结构，但对一些较浅的地方也不排除采用中小型机结构。海洋由于没有江河中高度不定的洪水问题，因此，海洋无坝电站无需使用船舶技术，只需顺着水流的方向建多条且长度大于水轮、高度大于最大潮水位的墩墙形成电站用的渠道基础；再在墩墙的顶端建一个平台，将机组水轮等机电设备固定安装在顶端平台，这样就可以达到发电目的。由于它的机组是固定在顶端，因此承担重量和作用力的托架可以将部分或全部以固定的方式建在海底，形成一个“U”形水轮运转基础工程，这样整个电站最重的水轮的重量就直接由海底地面来承担，墩顶平台只需承受其它部件，各受力结构相对比江河同样大小的机组而言就可以设计轻便一些。同时，海洋无坝电站固定的运行方式也无需上下活动的船舶及电力输出装置和技术，这也会使每千瓦建造成本相对比江河采用船舶机型在这方面降低一些。因此，如果溪流、江河最高洪水水位与平时径流水位相差不是太大，且河流条件较好，就算突发最大洪水也不会造成电站损坏时(如河流流经开阔地带，一旦水位超过河岸时，有可能从傍边其它地方下泄洪水)，像此类地带无论机组大小也可以使用这种固定的顶端平台结构。对一些溪流小河所用的小型或微型机组，由于水流量不大，就算水轮是溪流小河深度的一倍或几倍，它的直径也不会很大，主轴及二端轴承座基本上都可以设计承受，这样的电站也就无需使用船舶、导轮导轨、托架分承结构等，完全采用古代已使用过的技术、方法、模式，建立小型或微型顶端固定平台电站。而江河使用的大中型机组也可以在水底设计这种固定的“U”形托架。虽说此种“U”形结构其它方面会节省，但由于是按最大洪水位设计电站，水轮往往会要求与采用船舶型水轮设计要大，水轮制造成本也可能相对会较高些；而且闸门也要考虑设计较高。只不过此型电站渠道闸门可以整体设计，也可采用分段上、中、下三段或从下往上多段设计人字闸门，以方便在不同水位时关闭河道渠道水流使机组停机。
海洋型无坝电站如果在顶端加建桥梁，可设计在水轮的前后二方，这样即可以不影响水轮运转，又可以使平台变成桥梁，还可以在建桥梁的同时依靠桥梁的结构建成机组机电工作平台和保护房屋，一举多得。
虽说无坝电站有大、中、小、海洋型(或顶端固定平台型)机种之分，但这只是为了便于区分机组的一个说法，并非完全指定是一定要用于某个水域。对建站的水域应用那一种机型还是要根据具体情况去选择决定，没有必要照搬，可以灵活性选用上述方法或机型中其中的一种，也可以将上述多种方法或机型综合考虑应用其中的二种或多种。当然，本发明说明书也只是一个简短的说明，主要只是针对解决一些目前不能建高坝的溪流、江河及无法建坝的海洋水流发电问题的大体方法或构思，具体的设计、加工、建造安装可能还有许细节和多实际问题需要去解决，还有待我们去进一步去摸索探讨。对水力发电而言，如同本人发现上述的方法一样，说不定还有比上述更好的方法，有待以后那些对水电事业关心的人去研究发现。
附图编号标示
1.岸坡墙2.船舶平台方框架 3.发电机组平台方框架
4.发电机组平台框架上下导向轮5.四方船6.水面线或最高潮水线
7.河床底或修筑的河床(或海)底8.承重轮及轴承座 9.水轮
10. “H”型船11.水流指示12.发电机平台升降液压装置及活动支架
13.发电机14.变速箱15.带球形轴承座
16. “H”形船导轮17.坡墙上导轨18.水流中墩墙
19.横梁20.坡墙支架21.线架导向槽
22.链轮23.电源输出架24.电源线绝缘软梯架
25发电机电流输出柜26.水轮外园园轮圈 27.水轮外园齿轮圈
28.承重架29.受力墩30.低水位机架墩
图1所示为在水流量较少的河流无坝电站发电基本原理结构示意图。
图1所示工作原理由11所示水流经过该江河段，水流的推力推动9转动，带动 13转动发电。当河流水涨水落时，由16引导整个电站船体沿17上下移动，最高可移动至1 顶部，最低降至30顶端；在一般水流量情况下，电站船体都处于30顶端位置，5、10悬空与6 不接触，只有9的外园接近7但不与7接触，并在水流推动下工作。
图1 (a)所示为小型整体式无坝电站结构部件示意图。
图1(b)所示为在落差较大情况下小型整体式无坝电站结构示意图。注意的是象此类小型机用的渠道可以是墩墙式，可以是开挖的沟渠式，也可以是挖沟与墩墙二者的结合式；具体采用那一种形式可根据具体情况设计。
图2所示为在水流量较大的河流无坝电站发电基本原理结构示意图。
如附图2所示工作原理由11所示水流经过该江河段，水流的推力推动9转动，经 14进行变速再带动13发电。当江河水涨水落时，由16引导整个电站船体沿17上下移动， 最高可移动至1顶部，当水降到9与7快要接触时，由12引导3在2内上下移动，并最高可将3提高至5位之上。
但图2所示的机型如采用30，则最低也只能降至30顶端，在一般水流量情况下，电站船体也是处于30顶端位置，5、10悬空与6不接触，只有9的外园接近7但不与7接触，并在水流推动下作旋转工作运动。当6高于30顶端时，电站机组在5及10的作用下随6高涨低落。
图2(a)所示为水流较大河流无坝电站结构部件示意图。
图2(b)所示为聚集较多的势能，提高水流出力、增加发电量，在一些地势较好的江河段筑河床低坝后形成跌水的无坝电站结构示意图。
图3所示为海湾或小型海峡无坝电站发电基本原理结构示意图。溪流江河条件许可时也可以采用此结构。如附图3所示工作原理由于海洋水较深，且只有潮涨潮落，水位变化相对不大，只要将1、18设计高于6，3就可以直接固定安装在1、18的顶端上。由11所示水流经过该海湾或海峡时，水流的推力推动9转动，经14进行变速再带动13转动发电。
图4所示为无坝电站应用的基本原理之运用古代水车原理示意图。
图5所示为无坝电站应用的基本原理之运用渠道原理及桥墩原理，在江河段筑水渠式墩墙基础工程示意图。
图5(a)所示为筑渠前二岸护坡平面示意图。
图5(b)所示为筑渠后河流平面示意图。
图5 (C)所示为一般水量较少的河流，在一边筑低拦水堰坝(或拦水坝顶再装翻板闸)，一边筑渠时河流平面示意图。
图5(d)示为河流较宽的情况下筑二条渠后河流平面示意图。
图5(e)示为河流较宽的情况下筑三条渠后河流平面示意图。
河流较宽时，可以根据具体情况设计筑多条渠道，通航河流则必须要设计有船舶通道及船闸。
图6所示为筑渠前河流横截面示意图与筑渠后河流横截面示意图对比。
图6(a)所示为筑渠前河流横截面示意图。
图6(b)所示为筑渠后河流横截面示意图。
图6 (C)所示为一般水量较少的河流，在一边筑低拦水堰坝(或拦水坝顶再装翻板闸)，一边筑渠时河流横截面示意图。
图6(d)所示为河流较宽的情况下筑二条渠后河流横截面示意图。
图6(e)所示为河流较宽的情况下筑三条渠后河流横截面示意图。
对于二岸边墩墙可以根据河岸的具体情况，按照桥墩建筑原理采用重力式、扶壁式、空箱式、沉降式......等形式。
图7所示为筑渠前河床沿水流流向截面示意图与筑渠后河床沿水流流向截面示意图对比。
图7(a)所示为筑渠前河床截面示意图。
图7(b)所示为一般性筑渠后河床截面示意图。
图7(c)所示为在河床加筑低坝后河床截面示意图。在河流段上游二岸地势较高及对建站河段防洪影响不太大的情况下，引用现坝式电站筑坝原理，在无坝电站水轮前河床加筑一道低堰坝(或低坝顶端再装翻板间)，以聚集河段水流势能，提高电站发电量。堰坝下游一面的设计可根据具体情况采用垂直式、斜坡式、园弧式、垂直加斜坡式、垂直加园弧式......等形式。
图7 (d)所示为在图7 (C)的基础上，同时再运用机架墩情况下河床截面示意图。但注意的是小型一体式机可以不用后位连墙高墩墙。而二个高位墩墙的中间连接可以是实体结构，也可以为“米”形框架结构。
图7(e)所示为在图7(d)的基础上，再运用河道弯壁，在墩墙的顶端位建受力横梁截面示意图。横梁可根据墩墙具体高度在中间位再增设，横梁中间的过渡墩也可以根据具体情况不设或多设。
图8所示为海湾或小型海峡筑墩墙示意图。
图9所示为无坝电站应用的基本原理之运用铁路导轨原理，在坡墙墩的迎、背水端面装上垂直于水面的导轨示意图。
图9(a)所示为在二岸边墩墙的端面装上导轨示意图。
图9( b)所示为在即有二岸边墩墙，又有河流中间墩墙的端面装上导轨示意图。
如果墩墙设计较长较厚，还可以在墩墙侧面中间一些部位，开设多条导槽导轨，以分散平台冲击力及稳定整个电站船舶平台上下运行。
图10所示为无坝电站应用的基本原理之运用船舶原理，在各渠道的坡墙墩端安放“H”型组合船示意图。运用轮轨原理，在“H”船端安装导轮。
图10(a)所示为坡墙墩端“H”型组合船及导轮府视平面示意图。
图10(b)所示为坡墙墩端“H”型组合船及导轮侧视示意图。
对有多个机组的电站，各渠首“H”船舶装好后连接成一个整体，必要的时候可以分罔。
对一些水轮较大的机组，渠首的船舶也可不使用“H”型船而采用四方船，而水轮二端可在连接架上另各设一个小平台安装轴承座。与船舶平台形成阶梯状，水轮轴二端小平台与顶端横梁连接成一个整体并留有用作轴承座的维修空间位，首尾船舶只与顶端横梁及发电工作平台依靠连接架接合起作用。
图11所示为无坝电站应用的基本原理之运用杠杆的原理及齿轮结构原理，将外圈园轮弧形条、外圈齿轮弧形条与园弧形加强板组成的“T”型园轮和齿轮镶嵌在水轮外圈示意图。
图11 (a)所示为镶嵌好的水轮平面示意图。
图11 (b)所示为镶嵌好的水轮侧视示意图。
镶嵌的外园齿轮可以为1个、2个、3个或许多个，具体可根据机组设计情况而定。
镶嵌的外圈园轮在水轮较短小，重量不太重的情况下可以不用，只有在水轮轴不能承受其水轮的重量与水流冲击的合力时，才设计此外圈园轮，外圈园轮使用数量可根据水轮具体情况(长度、大小、重量等因素)设计。但一旦采用使用非固定式托架时，就必须要2个为一组进行设计，配合“U”承重架承担水轮重量及水流冲击力，具体采用多少组可根据机组设计情况而定。
图12(a)所示为球形圈轴承座剖面示意图。图12(b)所示为球形圈轴承座侧视示意图。
图13(a)所示为水轮装入“H”型船俯视示意图。图13(b)所示为水轮装入“H”型船侧视示意图。
图14(a)所示为在平台上安装变速箱、发电机俯视示意图。图14(b)所示为在平台上安装变速箱、发电机侧视示意图。
图15所示为在“H”船端水轮的另一边配上另一四方船平台，顶部用连接横梁将二个船舶连成一个整体，使水轮与发电机始终处于一个稳定的工作状态。将此顶部及到船舶平台四周封闭，可以起到一种遮挡风雨的作用，也可以阻止或降低大风对水轮的影响。
图16所示为无坝电站应用的基本原理之运用普通的机械原理，在河面较宽或河水较深，水轮制作要求较长或较大时，由于重量较量，水轮中间段有可能会产生弯曲变形， 而主轴二端也可能无法承担其重量，更无法承受水力带来的冲击力，可能会因自身重力及水流冲击合力剪断主轴，所以在水轮中间相应的外园圈部位，以水轮上每二个外圈园轮为一组安装一套“U”型承重架，分散水轮作用力并起稳定水轮运转作用。机组采用多少组承重架可根据具体情况而定。
图16(a)所示为带基座“U”型承重架示意图。
图16(b)所示为链条形“U”型承重架示意图。
承重架在电站不引用河床低坝有空位时可以做成基座型，在引用河床低坝没有基座空位时可以做成链条型，在最高水面以上使用固定顶端平台时可以做成水底固定型。
图16(c)所示为将承重架安装在机组水轮下半部时示意图。
图17所示为无坝电站应用的基本原理之运用桥梁技术、机械链轮技术、钢绳软梯技术、起重机吊车技术、导轨及导轮技术、电工基本输电技术等多种组合技术，在“H”型船平台上方的发电机平台上装上电流输出线引线装置示意图。
图18所示为在一般江河转弯处前端修建无坝电站平面示意图。
图18(a)所示为在一般江河转弯处前端修建单机组无坝电站平面示意图。
图18(b)所示为在一般江河转弯处前端修建双机组无坝电站平面示意图。
图19所示为无坝电站应用的基本原理之运用舌瓣闸门技术，在低坝顶端安装舌瓣闸门，以提高河流水位、积聚河流段更多的水流势能，以提高机组发电量及控制发电机组发电；在洪水期间可以方便打开闸门，尽可能少一些影响河流段排洪。
图20所示为无坝电站应用的基本原理之运用火车轮导轮技术。当机组较大时，由于受力会增大，导轮相对也增加个数，具体使用多少根据机组受力情况而定。图20为二轮导轮。
权利要求
1.一种发电站，利用溪流江河水流的自然落差或海洋洋流作为源动力，以不建高拦水坝或不建拦水坝，将水流能转换为电能的水平式无坝流水冲击发电独特结构。其特征是A. —种以不建高拦水坝或不建拦水坝，利用溪流、江河水流落差或海洋洋流作用力，并将这种力转换成电能的结构装置。一种集古代水车、机械齿轮变速、发电机、船舶、坡墙或墩墙、导轨、桥梁、链条链轮、液压、天车式起重机构、软梯、旋转承重托架、墩墙顶端固定式平台、等多项技术和原理，以及部分现代正在使用多种其他通用的机械、电力、水利技术(如机械变速、发电、变压、输电、闸门......等)，并将这些技术融为一体组合成水力发电站这样一种独特的结构。一种在无须建高坝或不建坝时，将水流能经传统水车式机械水轮、机械传动变速、发电机等机电设施进行发电的设施。B.一种运用水渠技术原理，在溪流、江河二岸或中间位置修建与水流平行且与水面垂直的导水坡墙或墩墙，并在墙的迎、背水端装上与水面垂直的导向轨这一独特的理念和设施。一种运用水渠和墩墙的技术原理在海洋中建与水流平行且与水面垂直并高出海平面的导水墩墙，使处在海面的发电机组能有一个安全运行基础并能使机械运转的固定平台，并将水对水轮推力通过墩墙全部卸载给大地，而产生的反作用力使水轮发电机组能够有效发出源源不断电能的结构装置。C.一种在溪流、江河上运用承重桥墩及水的浮力相结合原理，设计多个承重墩台及由 “H”形的船舶(或浮箱、水面能浮起的平台，下同)和四方形船舶组成的水上船舶平台，将水轮安装在上下游船舶中间，将发电设施安装在船舶平台上，而船舶平台安放在承重墩台上这一独特的理念，使相应的发电机械在水面有一个能运转的基础工作面，同时在一般径流情况下通过墩或墩墙将物品重力及作用力卸载给大地；在洪水超过承重墩位置时通过船舶、水和墩墙将物品重力及作用力卸载给大地；且溪流、江河型电站发电机的机械传动及作用力都是在船舶上实现力的转换结构装置。一种在海洋型或顶端固定平台型电站中运用传统的固定平台方式，将发电机械安装在固定平台上并在平台上实现力的转换结构装置。D.一种在中、小型机上直接采用古代水车技术造出水轮，将力通过主轴传输给发电机发电的装置。一种在大、中、小型、海洋型或顶端固定平台型在采用古代水车技术的同时，用独创的外圈齿轮或外圈园轮和外圈齿轮(或外圈链条轮)相结合的结构，按设计尺寸位置要求把外圈园轮、齿轮(或链条)镶嵌在水车轮的外圈，再将水车轴二端装配在带球形圈的轴承座中，然后将整套带水轮的轴承座安装在“H”形船体框架平台或海上固定平台端点位置；而传动齿轮(或链轮)、承重轮按设计要求，安装在水车外圈齿轮(或外圈链条轮)、水车承重外圈园轮相应位置，形成独特的不通过水轮主轴将能量力传给变速箱和发电机发电的装置。E.一种在大、中型、海洋或顶端固定平台型机组中，运用混凝土运送工程车转轮托架原理，在水轮的下方，以水轮上外圈园轮为基点，在机组工作平台上或水轮下方安装承重设施，分担水轮自身重力及水流冲击合力，并起到保证水轮稳定运行作用的装置。F.一种无需建高拦水坝或不建拦水坝，在溪流、江河上采用传统的桥梁构造、链轮应用、天车式起重、软梯等多项技术，并将这些技术融为一体，可以随水涨船高、水落船低时安全将电能传输出去的结构装置。一种不建坝，在海洋中采用一般的电力工业技术，就能从海洋中建墩墙架设平台将电能传输出去的结构装置。
2.根据权利要求
1所述的发电站中一种运用水渠技术原理，在溪流、江河、海洋中修建与水流平行且与水面垂直的导水坡墙，使水流能按人的意志进行流动的设施。其特征是运用水渠技术原理，在溪流、江河二岸或中间位置修建与水流平行且与水面垂直的导水坡墙。配合拦水间门及低坝技术，使建站处的水流即能形成落差，下泄的水流又能按照人的意志流动，而聚集的水又不会对溪流、江河及二岸造大的影响；即改善了上游河道水位便于灌溉、通航，又提高了水流的出力效果，还能使电站发电的船舶平台有了一个可以依靠、定位的点。同时水渠墩墙的顶部也使处在水面发电机组电流输出线路有了一个安全合理的平台和出口这又一独特的理念；同时通过这些坡墙将水对水轮及船舶的推力和剩余的其它作用力全部卸载给大地，而产生的反作用力使水轮发电机组能够有效发出源源不断电能的结构装置。一种运用水渠原理，在海洋中建与水流平行且与水面垂直并高出海平面的导水墩墙，使流动的洋流能从水渠中流过，同时防雨布墩墙的顶端也使处在海面的发电机组能有一个安全运行的固定平台基础，并将洋流对水轮推力通过墩墙全部卸载给大地，而产生的反作用力使水轮发电机组能够有效发出源源不断电能，同时也可以通过固定平台安全将电力输送出去的结构装置。
3.根据权利要求
1所述的发电站中一种在溪流、江河使用的发电站，将传动机械、发电机及相关的设施装配在水面上方船舶平台上，依靠自然或人工建造的水位落差，利用流动的水流力进行发电的独特机械结构。一种在溪流、江河、海洋中，将传动机械、发电机及相关的设施装配在由水底建筑至最高水面上方的墩墙顶端筑成固定平台上，依靠自然自然的水流力进行发电的独特机械结构。其特征是运用水对船舶的浮力原理建造船舶平台，在溪流、江河中给每套机组建造由“H”船及相配的四方船舶组成的平台，承载所用的发电机械设施部件，将各发电机械部件按照设计尺寸位置要求安装在船舶平台上。一种运用桥墩的原理设计建造承重墩，并将船舶平台放置在承重墩上，在一般径流时机组全部的重量和作用力由承重墩承担；在水位高出承重墩位时，全部的发电设施由船舶承担，同时平台能随水涨船高、水落船低始终都处于与水面保持设计要求距离，让水轮始终得到水流能量而保持正常发电的一种装置。一种在溪流、江河、海洋中，直接采用固定平台方式，将传动机械、发电机及相关的设施装配在由水底建筑至最高水平面上方(溪流、江河为大于历史最高洪水水位，海洋为大于最高潮水浪尖水位)的墩墙顶端筑成的固定平台上，将水流能(包括势能和动能)转化为电能的一种装置。
4.根据权利要求
1所述的发电站中一种溪流、江河使用的发电站，将船舶及所用发电机械设施进行定位的垂直式固定导水坡墙和导向轨构造。其特征是运用钢筋水泥的特性，按照设计尺寸及位置要求，使用钢筋水泥结构建造与水流方向相同且垂直于水面的护坡或独立墙壁，在坡墙的迎水端面和背水端面，按设计尺寸位置从顶端至底端(具体位置可根据承重台阶及导轮设计而定)，分别安装垂直于水面的导轨，使装有发电机设施的船舶平台只能随导轨水涨水落上下浮动、而不能左右前后移动，同时导轨又能起保护导水坡墙和便于维修的的结构。
5.根据权利要求
1所述的发电站中一种将水轮外圈上镶嵌园轮和齿轮，且以不经轴传动方式直接将能量力传出给发电机械的一种构造。其特征是运用古代水车及现代齿轮技术，根据杠杆原理，在水车的外圈上加工并镶嵌好外圈园轮、外圈齿轮(或外圈链条轮)，使整个外圈园轮、外圈齿轮(或外圈链条轮)与水车轮融为一体，在水轮经齿轮传出能量力时，水车外圈齿轮端(或外圈链条轮端)承受传动力最大，而水车轴端受传动力最小，以结构最轻、传输力最佳方式，起到不经轴传送直接将能量力传出给发电机械的一种独特装置结构。在水车重量较重及承受冲出力较大时，外圈园轮配合托架分承重量及冲出力的一种独特装置结构。
6.根据权利要求
1所述的发电站中一种在溪流、江河使用的大中型机组发电站，将传统的桥梁构造、链条链轮应用、天车式起重技术、软梯技术融为一体而对输出电源线进行引导，将发出的电能安全正常输出装置。其特征是在二岸垂直式固定导水护坡间(或坡墙间)顶端，架设桥梁(或横梁)，在梁中安装有链轮；用二条钢丝绳中间并用绝缘物体组成的软梯架，软梯架二端上装有小轮，用另一组钢丝绳组成一个环形的牵引软梯，用传统天车式起重机收缩伸张电源线技术方式， 在顶梁将有发电输出线的软梯弯曲收缩伸张而不破坏电源线；或在顶端安装铜排，在环形梯上安装接触刷，同样可以起到将电流正常安全输送；在坡墙壁面一定距离的墙壁上安装一条软梯导轨，通过链轮引导软梯及电源线上下移动，而不使电源线损坏，达到保护输电线和在电站水涨船高、水落船低时安全将电能传输出去的装置。
7.根据权利要求
1所述的发电站中一种在溪流、江河使用的大中型机组发电站，运用组合式水上船舶及定位装置。其特征是运用船舶或浮箱技术，将多个浮箱(或封闭式小船)安装在一付按设计要求建造的金属框架结构底部，并按水轮及水渠的尺寸要求，形成一个由“H”型及四方型船组成的一个浮于水面的工作平台，使相应的发电设施有了一个可以稳定运行的基础。“H”型船与四方船之间采用在上方或二侧通过框架梁进行连接，水轮安装在“H”型船与四方船中间，在工作平台上与导轨接触点安装一套好似火车轮导轮装置一样的定位导轮，使整个船舶在导轨的引导下，有了一个可以左右、前后定位，又可以上下或高低浮动而使发电设施始终与水面保持一定的距离、同时也方便船体维修的结构装置。
8.根据权利要求
1所述的发电站中一种大中型发电机组发电站，运用混凝土运送车转轮托架技术及原理，将发电机组水轮镶嵌外圈园轮，托架及园轮二者配合形成作用力分承机构，分担水轮的重量及作用力装置。其特征是:A(中型机).在一个中间段镶嵌一组或多组外圈园轮、外圈齿轮组成的水车轮机组中，把装有能够进行微调的园轴轮轴承支撑座，安装在水轮的下半部接近水面的发电机械船舶平台上，并使园轴轮对准水轮外圈园轮，形成对水轮分承重量稳定水车轮运行作用的结构。B(大型机).江河上机组在中型机的基础上，对水轮水面以下部分位置，增加一套多框的象链条形状一样的“U”型托架。“U”型托架可分带座型和不带座型，并在托架上装有一套或多套，以至少二道水轮外圈园轮为一组的分承轴承支撑座的装置，整个托架与发电机械平台连接成一个整体，托起整个水轮重量，让水轮在“U”型托架中转动，起到分承或支撑水轮重量和稳定水轮运行作用的结构。C (海洋型或顶端固定平台型).海洋型大型机组，在水底部建造一座固定的“U”型托架，再将水轮安装在“U”型托架中，使水轮重量及水流冲击力全部由“U”型托架承担的装置。此种水底固定托架也可以用于溪流、江河大、中、小机型，当溪流、江河机组使用此种设计时可以根据最高洪水位及电站机组所处河流位置状况，考虑不使用船舶及导轨等结构。
专利摘要
水平式无坝流水冲击发电站所属技术领域：
本发明属水力发电。解决的技术问题本发明解决了在溪流、江河、海洋以无需建高坝或以不建坝的方式建造水电站为人类提供电力能源的问题。技术方案要点本发明集古代水车、船舶、机械、电力、水渠及水利工程、铁路导轨及车辆导轮、混凝土绞绊运输车托架、天车式起重、软梯、墩墙顶端固定平台、桥梁......等多项技术应用于一体，以不建高坝或不筑坝方式组合成电站，利用溪流、江河、海洋自然的水流能量发电。主要用途本发明主要用途是发电。其次是利用电站渠道墩墙架设桥梁。
文档编号E02B9/00GKCN102304911SQ201110063030
公开日2012年1月4日 申请日期2011年2月27日
发明者符卫平 申请人:符卫平导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan