本發(fā)明屬水力機械領域，特別是深海能源增速水洞型水力透平發(fā)電站、動力站及、船舶動力裝置及其海上浮城。

背景技術：

深水能源發(fā)電站、動力站及其海上浮城是一種以深水增速型水洞提供的水力能源發(fā)電站、動力站及其海上浮城是利用阿基米德水壓機原理，即在封閉容器內(nèi)部各處的液體壓強相等，即在增速型水洞中的流速與截面積F成反比，即F1V1＝F2V2，詳見：E.M.ΦATEB著ВЕТРОДАВИГАТЕЛИиВЕТРОУСАНОВКИ第19頁運動轉(zhuǎn)換定律和貝努利Bernulli方程原理將水的低速或零速靜動能、高位能、高靜壓能轉(zhuǎn)換為高速動能，用以推動水力透平進行發(fā)電或作為船舶動力裝置或其他動力裝置，并推導出方氏深水動力方程，其水深管H可以在水平面以下到10000m水深，單機功率可達100萬KW以上,廣闊的海洋是取之不盡的能源庫，人類切莫為爭奪能源而戰(zhàn)。

迄今為止，水力發(fā)電站大都采用高水位水壩的水位落差型水力透平發(fā)電裝置，而這種自然形成的高位水源也即將用盡，使人們的目光轉(zhuǎn)向海洋。

本發(fā)明人在先申請了一種水洞增速型水力機械其名稱為：“水平面流水洞增速型水力發(fā)電站、動力站及其海上浮城”，中國申請?zhí)枺?014102466858，法國申請?zhí)枺?013029，美國申請?zhí)枺篣S2015/0132151A1,澳大利亞申請?zhí)枺篈U2014218435。

本發(fā)明的內(nèi)容與在先的申請內(nèi)容可以有因地制宜的互補作用，而本發(fā)明著重于深海取能，其增速效果更為顯著。

根據(jù)前述內(nèi)容，本發(fā)明既可以作為超大型水力發(fā)電站，又可以作為巨型船舶自身的推動力和能源補充船只和水下作業(yè)船只或潛水作業(yè)裝置。

當具有2～30個發(fā)電機組的海上浮城不但可以提供如三峽水電站那樣的電站容量，而且可以移民到海上居住，進行各項工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

如上所述發(fā)電裝置除了可以通過海底電纜供陸上使用，而且可以以各種蓄電方式提供電能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種深水能源發(fā)電站、動力站、船舶動力裝置及其海上浮城。

本發(fā)明的技術方案是：

一種深水能源發(fā)電站、動力站、船舶動力裝置及其海上浮城,，其特征是包括一個將水的流速V₁≤0～1m/sec增速到V₂≥200m/sec的垂直增速型水洞管9，其長度H在0≤H≤10000m；它的上端以橫向水洞管10與水力透平3相接，水力透平3以聯(lián)軸器2與發(fā)電機1相聯(lián)接，提供動力源形成的水力發(fā)電站，也可以由橫向水洞管10以并聯(lián)管向船舶4的螺旋槳5的原動力透平提供動力源，水力透平3安裝在船舶4上，水洞管9下端與水平增速進水管6相接通，水平增速進水洞管6以軸承7掛置在垂直的增速水洞管9上，水洞管9的上端水平面附近具有帶調(diào)節(jié)閥門的密封頂蓋23，進水管6的后方與片狀的導向尾翼8相接，使進水管6始終平行于水流方向并圍繞水洞管9的軸線旋轉(zhuǎn)，水洞管9為錐度筒體或圓柱筒體，它的中心軸線為垂直型、任意斜角型或螺旋線型，錐度管的增速比為1-10000，安裝方式為與海底固定型或浮動型，材料為黑色金屬、有色金屬、陶瓷、塑料合金或鋼筋水泥。

本發(fā)明具有密閉罩15的船舶可以進行水下作業(yè)，或由水洞9制成的船舶雙層殼船體并通過原動力透平為船舶提供動力；當眾多發(fā)電機組安置在房屋12中，平臺24的下部以樁13與海底14相固定，每個發(fā)電機組由單獨的增速型水洞元件6、7、8、9、10系列提供高速水源，也可以并聯(lián)方式提供水源，發(fā)電機1的單機功率從5千KW到100萬KW以上,裝有發(fā)電機的房屋12數(shù)量可以是2個到30個以上，形成總功率可達數(shù)千萬KW的海上浮城；其水力透平除發(fā)電外，尚可聯(lián)接帶動工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝置，當橫向增速水洞10不與水力透平3相連接而是揚向上方注到通向陸地的引水槽構成水源站，本發(fā)明適用于江、河、湖、海洋領域。

靜止的海上浮城24的面積可達數(shù)平方公里的能提供居民生活及從事工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)電源的海上浮城。

當水洞管9與船舶4相連接時，則水洞管9的橫斷面做成前進阻力小的水滴型斷面水洞，水洞管為直線型或軸向收縮型。

增速型水洞管9的下端不設置水平增速管6。

水洞管9和進水管6的端面增設有帶過濾網(wǎng)16和螺旋自轉(zhuǎn)葉片15的清障裝置。

用于平衡水洞管9軸向力的裝置為：以結構固結于海底或周邊靜止物、多個懸索重錘平衡或船舶自重。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用阿基米德水壓機原理運動轉(zhuǎn)換定律和貝努利(Bernulli)方程原理將水的低速或零速動靜能、高位能、高靜壓能轉(zhuǎn)換為高速動能，用以推動水力透平進行發(fā)電或作為船舶動力裝置或其他動力裝置，并推導出方氏深水動力方程，其水深水管H可以在水平面以下到10000m水深，單機功率可達100萬KW以上,廣闊的海洋是取之不盡的能源庫，本發(fā)明為人類提供了取之不盡的清潔能源，可以避免人類為能源而發(fā)生戰(zhàn)爭現(xiàn)象的發(fā)生。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的增速水洞管9向走行船舶4提供水力透平3的能源和螺旋槳5的能源裝置。

圖2是增速水洞管9向海上靜止平臺24上的發(fā)電裝置提供能源原理圖。

圖3是本發(fā)明裝置安設在海上浮城示意圖。

圖4是水洞管9和水洞管6的橫截面圖。

圖5是水洞管9和水洞管6的進水口設置的排浮物裝置。

圖6是本發(fā)明的軸向收縮型增速水洞管9的結構示意圖。

圖7是自動旋轉(zhuǎn)型套管。

圖8是以固結于地樁并有周向鋼繩定位的水洞管的安裝結構。

圖9是本發(fā)明與現(xiàn)有水力發(fā)電站的水力透平并聯(lián)發(fā)電示意圖。

圖10是現(xiàn)有水電站在攔河壩上新增發(fā)電站。

圖11是帶內(nèi)套管49的密封頂蓋23及調(diào)節(jié)閥門50的安裝示意圖。

圖中：1為發(fā)電機，2為聯(lián)軸器，3為水力透平，4為船舶，5為船舶螺旋槳，6為水平增速水洞管，7為軸承，8為定向尾翼，9為水洞管，10為橫向水洞管，11為船舶尾舵，12為發(fā)電機房屋，13為樁，14為水底陸地，15為自動旋轉(zhuǎn)螺旋括板，16為濾網(wǎng)，17為軸承，18為軸承，19為軸承，20為柱形筒體，21為錐形筒體，22為密封圈，23為帶調(diào)節(jié)閥門的封閉頂蓋，24為海上浮城，25為自動旋轉(zhuǎn)型套管前商，26為自動旋轉(zhuǎn)型套管導向尾盤，27是進水也，28是牽引樁，29是地樁，30是鋼繩，31是新增高位透平，32是新增長傳動軸，33是原有發(fā)電機，34是原有透平，35是鋼繩，36是重錘，37是金屬柔性蛇形管，38是透平排水管，39是現(xiàn)有水電站透平進水管，40是現(xiàn)有電站攔河壩改建，41是水庫內(nèi)水平面，42是水庫外水平面，43是水底地面，44是新增攔河壩結構件，45是現(xiàn)有水電站攔河壩，46是新增發(fā)電間房屋，47是壓力傳感器，48是速度傳感器，49是內(nèi)套管，50是可調(diào)閥門(蝶形或其它形)，51是支承軸承座，52是帶自鎖性減速機，53是電動機，54是支架，55是蝸流空間，。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例一。

如圖1、4、5、6所示。

一種深水能源發(fā)電站、動力站、船舶動力裝置，包括一個將水的流速V₁≤0～1m/sec增速到V₂≥200m/sec的垂直增速型水洞管9，其長度H在0≤H≤10000m；它的上端以橫向水洞管10與水力透平3相接，水力透平3以聯(lián)軸器2與發(fā)電機1相聯(lián)接，如圖1所示，提供動力源形成的水力發(fā)電站，也可以由橫向水洞管10以并聯(lián)管向船舶4的螺旋槳5的原動力透平提供動力源，水力透平3安裝在船舶4上，水洞管9下端與水平增速進水管6相接通，水平增速進水洞管6以軸承7掛置在垂直的增速水洞管9上，水洞管9的上端具有帶調(diào)節(jié)閥門的密封頂蓋23，進水管6的后方與片狀的導向尾翼8相接，使進水管6始終平行于水流方向并圍繞水洞管9的軸線旋轉(zhuǎn)，水洞管9可以為錐度筒體或圓柱筒體，它的中心軸線為垂直型、任意斜角型或螺旋線型，錐度管的增速比為1-10000，安裝方式為上端固結于船舶底部，其下端或加重錘或固結于海底，材料為黑色金屬、有色金屬、陶瓷、塑料合金或鋼筋水泥。

本發(fā)明具有密閉罩15的船舶可以進行水下作業(yè)，或由水洞9制成的船舶雙層殼船體并通過原動力透平為船舶提供動力；其水力透平除發(fā)電外，尚可聯(lián)接帶動工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝置，當橫向增速水洞10不與水力透平3相連接而是揚向上方注到通向陸地的引水槽構成水源站，本發(fā)明適用于江、河、湖、海洋領域。當水洞管9與船舶4相連接時，則水洞管9的橫斷面做成圖4所示的前進阻力小的水滴型斷面水洞，水洞管為直線型或軸向收縮型。水洞管9和進水管6的端面增設有圖5所示的帶過濾網(wǎng)16和螺旋自轉(zhuǎn)葉片15的清障裝置。用于平衡水洞管9軸向力的裝置為：固結于海底或周邊靜止物、下端多個懸索重錘平衡或船舶自重。

實施例二。

如圖2、3、4、5、6所示。

一種深水能源發(fā)電站、動力站、船舶動力裝置及海上浮城，包括一個將水的流速V₁≤0～1m/sec增速到V₂≥200m/sec的垂直增速型水洞管9，其長度H在0≤H≤10000m；它的上端以橫向水洞管10與水力透平3相接，水力透平3以聯(lián)軸器2與發(fā)電機1相聯(lián)接，提供動力源形成的水力發(fā)電站，為海上浮城供電，確保海上浮城正常生活所需的電能，水力透平3安裝在海上浮城24上，水洞管9下端與水平增速進水管6相接通，水平增速進水洞管6以軸承7掛置在垂直的增速水洞管9上，水洞管9的上端水平面附近具有帶調(diào)節(jié)閥門的密封頂蓋23，進水管6的后方與片狀的導向尾翼8相接，使進水管6始終平行于水流方向并圍繞水洞管9的軸線旋轉(zhuǎn)，水洞管9可為圖6所示的錐度筒體或圓柱筒體，它的中心軸線為垂直型、任意斜角型或螺旋線型，錐度管的增速比為1-10000，安裝方式為以樁13與海底固定型、水洞管9下端加懸重錘或浮動型，材料為黑色金屬、有色金屬、陶瓷、塑料合金或鋼筋水泥。

本實施例將眾多發(fā)電機組安置在發(fā)電機房屋12中，平臺11的下部以樁13與海底14相固定，每個發(fā)電機組由單獨的增速型水洞元件6、7、8、9、10系列提供高速水源，也可以并聯(lián)方式提供水源，如圖2所示，發(fā)電機1的單機功率從5千KW到100萬KW以上,裝有發(fā)電機的房屋12數(shù)量可以是2個到30個以上，形成總功率可達數(shù)千萬KW的海上浮城；其水力透平除發(fā)電外，尚可聯(lián)接帶動工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝置，當橫向增速水洞10不與水力透平3相連接而是揚向上方注到通向陸地的引水槽構成水源站，本發(fā)明適用于江、河、湖、海洋領域。當水洞管9與船舶4相連接時，則水洞管9的橫斷面做成圖4所示的前進阻力小的水滴型斷面水洞，水洞管為直線型或軸向收縮型。水洞管9和進水管6的端面增設有圖5所示的帶過濾網(wǎng)16和螺旋自轉(zhuǎn)葉片15的清障裝置。用于平衡水洞管9軸向力的裝置為：固結于海底、多個懸索重錘平衡或船舶自重。

靜止的海上平臺11的面積可達數(shù)平方公里的能提供居民生活及從事工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)電源的海上浮城。

實施例三。

如圖7-11所示。

本發(fā)明與實施例一、二的區(qū)別在于對水洞管的結構作進一步限定以實現(xiàn)水洞管9底部的流速從0快速增加到200米。

水洞管9的受力狀態(tài)及結構：

a.壁外靜壓p_外從零隨深度H的增加面呈線性增加到p_max，壁內(nèi)上下都處于p_max的最大壓力狀態(tài)，故上部受力狀態(tài)劣于下部，各斷面的實際受力為p_內(nèi)-p_外(kg/m²)作為圓柱形殼體，其軸向應力周向應力式中R為水洞管9該斷面的半徑，cm,h為壁厚，cm,p為壓強kg/cm²。

b.水洞管9的壁可以作成實心體，上、下等厚或等強度，實心體上厚下薄的梯形斷面，上部為雙層復合體，下部為實心體；上、下為雙層復合體，徑賂總厚度下薄上厚梯形斷面。

c.水洞管9的深度很長，須要分段作預制件時每段設置防銹法蘭，兩法蘭均設置靜態(tài)密封及防銹聯(lián)接零件。

d.在具有水平流動的江河湖海中，水洞管9的外壁分段套以能圍繞水管外壁自動旋轉(zhuǎn)的導流型套管，該套管的銳角≤20°。套管為徑向?qū)﹂_的2件組合件以備拆裝，可使阻力系統(tǒng)從0.75降到0.16?？v向總長度與水洞管9相同分段設置。

e.固結于海底的水洞管9下部的牽引樁以砼構件為宜，并埋于海底平面以下以免受水流影響，該牽引樁與水洞管9下端的聯(lián)結方式可以是鋼繩。也可以是帶徑向窗口的砼件的剛性聯(lián)接。

對于水洞管9的深度H特深時，在流動水域環(huán)境中，在水洞管9的預置件結合處的周向設置一群具有周向等角、縱向俯角的牽引鋼繩30，鋼繩30的另一端以牽引樁28埋設于海底。水洞管9的下端固結在具有徑向進水孔27的地樁29上。

f.水洞管9上部的噴嘴，當與透平相匹配時，采用傳統(tǒng)的徑流或軸流噴嘴。

g.在淺湖、海中設置的水洞管9大于自然水深時(如中國的太湖4-5米深，洞庭湖30米深，渤海50米深)可在水底挖深水井，井底鋪以鵝卵石或砼構件。

h.本發(fā)明的作為水力發(fā)電站裝置可以設置于現(xiàn)有水力發(fā)電站的水庫的攔河壩內(nèi)側，水洞管9上部出口驅(qū)動的高位透平31與現(xiàn)有水電站的發(fā)電機的上部同軸32(對現(xiàn)有技術進行改選)形成上(本發(fā)明水洞管9驅(qū)動的新增高位透平31)下(現(xiàn)有水電站水力透平34中)為發(fā)電機33的雙驅(qū)動式發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明透平的出水可重新回到水庫內(nèi)，也可以單獨驅(qū)動各自的發(fā)電機形成增容電站，這樣本發(fā)明可以調(diào)整枯水期的缺損，水庫深度不夠可以挖井。這樣可以不須新增并網(wǎng)及輸電系統(tǒng)，現(xiàn)有水電站的枯水期的時間較長，一般為50％以上，采用本發(fā)明進行并聯(lián)發(fā)電或單獨增容可使發(fā)電量增加一倍以上，而且可使水庫始終保持高水位狀態(tài)，如我國三峽水電站水位的175米高位。由于本發(fā)明的透平及發(fā)電機處于高位狀態(tài)，透平的排出水又可以回到水庫中，這樣如采用單獨增容方案，則現(xiàn)有水電站的裝機容量至少可以增加一位以上，而且是靜水對水洞管9沒有側流壓力影響，新增攔河壩結構件44將水洞管9固結在攔河壩的內(nèi)側用以支承水洞管9的重量和水洞管9內(nèi)向上的靜壓力，水洞管9上端的帶調(diào)節(jié)閥的密封頂蓋23的開口速度和大小，根據(jù)橫向水洞管10內(nèi)的流速和壓力表發(fā)出的信號進行計算機自動控制，從全封閉到全打開的時間進行全程控制(緩慢啟動)。

如圖11所示。位于水平面56以下的密封頂蓋23的中部安裝一根下端帶錐管的內(nèi)套管49，該錐管大徑D2小于水洞管9內(nèi)徑10-20％，內(nèi)套管49的直徑d與密封頂蓋23的直徑D₂之比在0.8-0.4之間，它們的長度比l/H在0.05-0.2左右，形成的在內(nèi)套管49的外壁，水洞管9的內(nèi)壁，加密封頂蓋23的下面的渦流空間55，該渦流空氣55使水洞管9的上端內(nèi)始終保持高壓強度。它的頂部安設壓力傳感器47，內(nèi)套管49的水平面56的上部安設可調(diào)閥門50，它的兩端立軸支撐在2軸承座51內(nèi)，其一端以聯(lián)軸器與帶自鎖性的減速機52相聯(lián)接，減速機52的另一端與電動機53相聯(lián)接，可調(diào)閥門50的出口處安裝速度傳感器48可調(diào)閥門的開口度，根據(jù)2個傳感器的訊號進行計算機自動控制。

當采用圓柱形和小錐度型水洞管9時，封閉頂蓋23內(nèi)設置內(nèi)套管49及相應的控制控制，當大錐度水洞管9封閉頂蓋內(nèi)不設置內(nèi)套管，其內(nèi)側應設置壓力傳感器47，外側應設置閥門50，支承軸承座51、減速機52、電動機53及速度傳感器48以及相應的電腦自動控制控制。

有內(nèi)套管49時，水洞管9在上下相關結構件定位下，內(nèi)套客49與水洞管9上部內(nèi)壁間形成一個渦流空間55，在渦流空間55的作用下，形成一個高壓空間的蓄力器，根據(jù)阿基米德水壓機原理，它的內(nèi)農(nóng)貸壓強相等，其值為H(m)。

打開調(diào)節(jié)閥門50后，內(nèi)套管49的下端壓強為H，該下端平面上方的壓力為l，故內(nèi)套管的噴出壓力為H-l(m)水柱，并且是永恒地存在。

當水洞管9的下端具有水平增速管6并處在動水環(huán)境中時，則它的初速度經(jīng)其本身的增速和水洞管的增速效應后，在水洞管9的增速效應后，在水洞管9的上端轉(zhuǎn)化為出口的增速效應。

當

本發(fā)明的原理：

①啟動階段利用阿基米德水壓機原理，水洞管9處于相對固定狀態(tài)其上部的頂蓋處于全封閉狀態(tài)，水從水洞管9下部敞開的口進入，使水洞管9內(nèi)上部的壓強與下部相等后，根據(jù)伯努利原理，靜壓P(kg/m²可以轉(zhuǎn)化為速度V(m/sec),打開水洞管9上部封閉頂蓋23的調(diào)節(jié)閥門，又根據(jù)流體在管路中的運動轉(zhuǎn)換定律：各個斷面上的流速V1與該處之截面積F的關系為F₁V₁＝F₂V₂＝常數(shù)，這樣具有上部截面小，下部截面大的水洞管9再次獲得增速效應，詳見俄文風力發(fā)電機和風力動力裝置ВЕТРОДАВИГАТЕЛИиВЕТРОУСАНОВКИP19頁中的運動轉(zhuǎn)換定律之闡述，即Законобращениядвижения.Е.М.ФАТЕEВ，1956年著。

②打開水洞管9上部密封頂蓋23的調(diào)節(jié)閥門后，根據(jù)流體力學的貝努利Bernoulli方程的基本原理，

H₁+p₁/ρ+V₁²/(2g)＝H₂+p₂/ρ+V₂²/(2g)

上式中：H1、H2為高度，單位米，ρ1、ρ2為對應高度處的壓力強度，單位為kg/m³,p/ρ和V²/(2g)之總量綱為m。上式的基本概念為在水洞管9中各個斷面的位能、動能和壓能之和是恒等的，而且可以互相轉(zhuǎn)化的(詳見A.水力學止冊，第74而，四川大學吳持恭主編和B.液體力學上冊P.166頁，周光炯等編著，C.FLUID MECHANICS P.105.106頁，PIJUSH K.KUNDE等著，該式4.19亦有錯，在諸項量綱不等)。

水洞管9上部的高壓靜能轉(zhuǎn)化為高速動能。從貝努利方程的基本原理可以看出，流體在管路中的位能、靜壓能、動能是可以互相轉(zhuǎn)換的。例如一臺500MW的水力透平，其能量E＝500000×102＝51000000kg-m,而另一種表達式為：動能：

$E=\frac{{\mathrm{mv}}^2}{2}=\frac{{\mathrm{\ρF}}_1{V}^3}{2g};$

ρ—比重；V—水的流速m/sec；F₁—出口截面m²,當F＝1m²時的速度這樣當水的流速V₁＝1m/sec(如圖1),水平面的初流速、錐度型水洞管9的增速水洞的增速比i₁＝100,進口面積F2＝100m²；即可達到上述500MW能源，而當從深水處取能時，如深度H＝20m,則出水口的速度則增速型水洞的增速比進口面積F₂＝5.05m²。當水洞管9為圓柱體時，即F1＝F2＝1m²,V＝100m/sec,則水洞管9的濃度H＝V²/(2g)＝100²/(2×9.8)＝509.68m。

根據(jù)阿基米德原理和貝努利方法水洞管9的出口速度P—壓強度kg/m²，ρ為水的密度，則得以及當截面積F＝1m²；出口高Z₂＝0處的動能功率N＝0.4996V³KW,而當水深H₁＝3000m,水平面出口速度可達其功率可達700萬KW,以上統(tǒng)稱為方氏深水動力方程。

當要求水洞管9頂部水的噴出速度V₂≥200m/sec，水洞管9的下端的原始速度V₂＝0的設計程序量：

a.原理及總體設計：

a-1根據(jù)阿基米德水壓機原理，水洞管9頂部密封蓋內(nèi)壁的壓強P_上(kg/m²向上)與水洞管9下端的壓強P_下(kg/m²)相等。

a-2以水洞管9視為自由體，水洞管9上端密封蓋內(nèi)的壓強的合成力P_上(kg/)方向向上，與水洞管9下部固結于海底的結構件的拉力P_下(kg)相等，方向向下，即∑Y＝0，P_上↑＝P_下↓；P_下的力也可由上部船舶產(chǎn)生，即水洞管9的上部固結于船身，下部懸浮。

a-3根據(jù)伯努利方法原理，水洞管9上部的水出口速度V₂可由靜壓強P_上轉(zhuǎn)化而來，因為P_上＝P_下(kg/m²)，而眾所周知的水的壓強ρ與濃度H(m)的關系為ρ＝1000H kg/m²，而由速度當要求V₂＝200m/sec時的水洞管9的深度H＝V²/(2g)＝200²/(2×9.8)＝2038.7m(圓柱形水洞管)。

a-4當水洞管9是具有增速比i的工況下，出口速度仍為200m/sec，這時水洞管98的濃度H＝(V₂/i)²/(2g)，當i＝10時，H＝(200²/10)/(2×9.8)＝20.38m。

b.本發(fā)明的最大工況及實施：

b-1現(xiàn)有潛水作業(yè)工具“蛟龍?zhí)枴弊畲鬂撋顬?000米深，隨著技術進步，這個濃度會繼續(xù)增加；故水洞管9的近期深度H≤3000m。

b-2.水洞管9的深度H大者應以預制件分段拼合，每節(jié)長度以5-30米為宜，單節(jié)重量G≤500噸，這一數(shù)據(jù)是我國目前最大水上浮吊的載重。

b-3水洞管9的最大深度H為10000米，是以太平洋底的最大深度為目標。

b-4水洞管9的最大深度H為10000米時的圓柱形管出口速度

b-5.錐形水洞管9的最在深度為H＝10000米(太平陽最深處)，它的上部出口速度圓柱管可達：

當水洞管9為錐菜管時，長度H＝10000米，它的下、上口的面積比(即增速比)i＝10000,則出口速度：

V_max(圓錐)＝442.9×10000＝442.9×10⁴m/sec

這種工況下的出口射程：

億公里，功率視出口面積大小而定，當出口面積F₁＝1m²時的能量

功率為N＝(4.418×10²¹)/10²＝4.34×10¹⁹kW＝萬萬萬億千瓦級功率。

水洞管9的受力狀態(tài)及結構：

a.壁外靜壓p_外從零隨深度H的增加面呈線性增加到p_max，壁內(nèi)上下都處于p_max的最大壓力狀態(tài)，故上部受力狀態(tài)劣于下部，各斷面的實際受力為p_內(nèi)-p_外(kg/m²)作為圓柱形殼體，其軸向應力周向應力式中R為水洞管9該斷面的半徑，cm,h為壁厚，cm,p為壓強kg/cm²。

b.水洞管9的壁可以作成實心體，上、下等厚或等強度，實心體上厚下薄的梯形斷面，上部為雙層復合體，下部為實心體；上、下為雙層復合體，徑賂總厚度下薄上厚梯形斷面。

c.水洞管9的深度很長，須要分段作預制件時每段設置防銹法蘭，兩法蘭均設置靜態(tài)密封及防銹聯(lián)接零件。

d.在具有水平流動的江河湖海中，水洞管9的外壁分段套以能圍繞水管外壁自動旋轉(zhuǎn)的導流型套管，該套管的銳角≤20°。套管為徑向?qū)﹂_的2件組合件以備拆裝，可使阻力系統(tǒng)從0.75降到0.16?？v向總長度與水洞管9相同分段設置。

e.固結于海底的水洞管9下部的牽引樁以砼構件為宜，并埋于海底平面以下以免受水流影響，該牽引樁與水洞管9下端的聯(lián)結方式可以是鋼繩。也可以是帶徑向窗口的砼件的剛性聯(lián)接。

對于水洞管9的深度H特深時，在流動水域環(huán)境中，在水洞管9的預置件結合處的周向設置一群具有周向等角、縱向俯角的牽引鋼繩30，鋼繩30的另一端以牽引樁28埋設于海底。水洞管9的下端固結在具有徑向進水孔27的地樁29上。

f.水洞管9上部的噴嘴，當與透平相匹配時，采用傳統(tǒng)的徑流或軸流噴嘴。

g.在淺湖、海中設置的水洞管9大于自然水深時(如中國的太湖4-5米深，洞庭湖30米深，渤海50米深)可在水底挖深水井，井底鋪以鵝卵石或砼構件。

h.本發(fā)明的作為水力發(fā)電站裝置可以設置于現(xiàn)有水力發(fā)電站的水庫的攔河壩內(nèi)側，水洞管9上部出口驅(qū)動的高位透平31與現(xiàn)有水電站的發(fā)電機的上部同軸32(對現(xiàn)有技術進行改選)形成上(本發(fā)明水洞管9驅(qū)動的新增高位透平31)下(現(xiàn)有水電站水力透平34中)為發(fā)電機33的雙驅(qū)動式發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明透平的出水可重新回到水庫內(nèi)，也可以單獨驅(qū)動各自的發(fā)電機形成增容電站，這樣本發(fā)明可以調(diào)整枯水期的缺損，水庫深度不夠可以挖井。這樣可以不須新增并網(wǎng)及輸電系統(tǒng)，現(xiàn)有水電站的枯水期的時間較長，一般為50％以上，采用本發(fā)明進行并聯(lián)發(fā)電或單獨增容可使發(fā)電量增加一倍以上，而且可使水庫始終保持高水位狀態(tài)，如我國三峽水電站水位的175米高位。由于本發(fā)明的透平及發(fā)電機處于高位狀態(tài)，透平的排出水又可以回到水庫中，這樣如采用單獨增容方案，則現(xiàn)有水電站的裝機容量至少可以增加一位以上，而且是靜水對水洞管9沒有側流壓力影響，新增攔河壩結構件44將水洞管9固結在攔河壩的內(nèi)側用以支承水洞管9的重量和水洞管9內(nèi)向上的靜壓力，水洞管9上端的帶調(diào)節(jié)閥的密封頂蓋23的開口速度和大小，根據(jù)橫向水洞管10內(nèi)的流速和壓力表發(fā)出的信號進行計算機自動控制，從全封閉到全打開的時間進行全程控制(緩慢啟動)。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。