CN102837966B - 一种输送物质的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体输送物质的载体，其特征在于，包括密封设置的罐体容器，所述罐体容器两端的形状与输送的通道适配，所述罐体容器上开设有用于装卸物质的能密封的开口，所述罐体容器内底部设有配重体，装有物质的所述罐体容器与所述流体比重相同从而在所述流体中处于悬浮状态。一种输送物质的系统，包括连接在两个经度不同的地点之间的水流通道，和在所述水流通道内随着潮水涨落形成的势能移动的如上所述的载体。经过装好物质的载体再进行配重。改变了以往管道输送只限于液体、气体及粉料浆料的局限及一根管道只限于运送一种物质局面。也改变了以往潮汐能只用于发电，是一种新能源创新使用的方法，尤其是潮汐能直接跟物流系统的结合。

Description

一种输送物质的系统

技术领域

本发明涉及物质的输送，尤其是一种利用流体运动输送物质的载体，利用自然有规律的能源流体，尤其是潮波能作为动力源的输送系统。

背景技术

现有的物质运输方式主要有陆运、空运、水运和管道运输，其中陆运又包括铁路运输和公路运输。

铁路运输运行速度快、运输能力大，受自然条件限制较小，连续性强，运输到发时间准确性高，运行比较平稳、安全可靠，然而，铁路运输投资大，回收慢；公路运输机动灵活、运输速度快、投资少，然而公路运输的运输能力小，运输能耗高，运输成本高；水运的运输能力最大，在运输条件良好的航道，通过能力几乎不受限制，建设投资省，运输成本低，平均运距长，然而，水运受自然条件影响较大，难以保证全年通航；民航空运的运输速度快，机动性能好，然而飞机造价高、能耗大、运输能力小、成本很高、技术复杂；管道运输的运输量大，运输工程量小、占地少、能耗小，安全可靠，不受气候影响，可以实现封闭运输、损耗少，然而管道运输专用性强，只能运输石油、天然气及固体料浆。

上述几种运输方式多采用石油等不可再生资源作为能源，人类对不可再生资源的开发和利用，只会消耗，而不可能保持原有储量或再生。并且在开采和利用的过程中，不可避免地造成环境污染，导致了不可持续的发展。

近年来，清洁的可再生资源的利用越来越引起了注意。其中，太阳能和风能的利用占据了相当大的比例，而潮汐能目前仅局限于少量发电。潮波能是指月球引力引起的海水潮涨和潮落形成的水的势能，包括潮汐和潮流两种分别为垂直和水平运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的清洁能量。因此，有效地利用潮汐能成为未来的一个发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种运输便捷、成本较低、污染小的利用潮波能运输物质的系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种输送物质的系统，包括连接在两个经度不同的地点之间的水流通道，和在所述水流通道内随着潮水涨落形成的势能移动的如上所述的载体，所述载体包括密封设置的罐体容器，所述罐体容器两端的形状与输送的通道适配，所述罐体容器上开设有用于装卸物质的能密封的开口，所述罐体容器内底部设有配重体，装有物质的所述罐体容器与所述流体比重相同从而在所述流体中处于悬浮状态。

所述罐体容器外侧壁上对称设置有导轮，所述罐体容器两端设有防撞塞，为了避免输送时因流体运动方向的改变使载体因惯性而产生的对运输管道的冲击摩擦，损坏载体从而导致物质的损毁，可以导引惯性力量的方向，以保持于流体的速度相同并延长系统的使用寿命。

所述罐体容器内设有备用动力推进系统，以应对意外事件发生。

在本发明的一个实施例中，所述水流通道为轨道，所述轨道的两端均位于蓄水体中，所述载体可滑动地设置在所述轨道上。

在本发明的一个实施例中，所述水流通道为渠道，所述渠道的两端均位于蓄水体中，所述载体置于所述渠道内。

进一步地，所述渠道上设置有至少一个出水渠道，所述出水渠道和所述渠道之间设置有水阀，以便物质在沿途需要的地点装卸。

在本发明的一个实施例中，所述水流通道为铺设在地表下或地表的管道，所述管道的两端均位于蓄水体中，所述载体置于所述管道内。

其中，所述渠道或管道具有变径的部分，由此可以通过控制单位时间的水流量来控制水流速度，即载体的移动速度。

根据本发明的另一个方面，一种输送物质的系统，其特征在于，包括连接在两个经度相同的地点之间的水流通道，和在所述水流通道内随着潮水涨落移动的装载有物质的载体，所述载体，所述载体包括密封设置的罐体容器，所述罐体容器两端的形状与输送的通道适配，所述罐体容器上开设有用于装卸物质的能密封的开口，所述罐体容器内底部设有配重体，装有物质的所述罐体容器与所述流体比重相同从而在所述流体中处于悬浮状态，所述水流通道上各沿海口岸设置多个蓄水站。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用调整载体满载时的比重与流体相同，用浮力来抵消装载物质载体的总重量，使其处于悬浮状态，从而减少摩擦带来的阻力，使其同步于流体运动方向及运动速度。从而达到随流体运动而运送几乎包括人员及各种可装载的任何物质；改变了以往管道输送只限于液体、气体及粉料浆料的局限及一根管道只能输送一种物质的局限，这种模块化的载体在管道中输送，发生意外对环境的污染面易于控制，损失也小；特别是地埋的管道，对军队物质兵员的调动的隐蔽性，其战略意义重大；利用轨道、渠道、管道，以及采用随流式和蓄能式多种复合应用，根据不同的地势、地理位置灵活应用，最大化地直接利用了潮汐能来输送物质，避免了因能源转换方式而带来的能源损耗，减少了对石油等不可再生能源的依赖，不仅节约能源，保护环境，而且其投入成本和运行成本低廉，可反复使用。

附图说明

图1为本发明的第一个实施例的示意图；

图2为本发明的第二个实施例的示意图；

图3为本发明的第三个实施例的示意图；

图4为本发明的载体的示意图；

图5为本发明的载体的侧视图；

图6为本发明的第四个实施例的示意图；

图7为本发明的第五个实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

利用潮汐能来输送物质的方法主要有两种，随流式和蓄能式，利用轨道、渠道或管道来改变水流方向，用管道、渠道的大小来改变流速，针对不同的水流通道，来设计相应的载体承载物质，从而达到输送物质的目的。

随流式的输送方法如下：

实施例1

参见图1，为本发明的第一个实施例，轨道式。在两个沿海的经度不同的地点之间，如在本实施例中，为宁波和舟山，架设轨道1，两端均在海洋中，装有需要输送的物质的载体2可滑动地设置在轨道1上，参见图4，载体2包括密封设置的罐体容器21，由复合材料玻璃钢制成，其必须进行配重，如一立方体积装载一吨左右物质，与水的比重相同，从而在所述液体中处于悬浮状态。参见图5，物质从开口22装卸，开口22可以密封，罐体容器21内底部设有配重体23，由此便于罐体容器21的配重。载体2在水中能产生悬浮状态，并且密封、防水，由此可以随着水流的移动而移动。载体2的两端呈卵形，以减少在水流中移动时的阻力。由于宁波和舟山之间具有经度差，因此两个地点的涨潮、落潮时间不相同。当涨潮时，舟山先涨，宁波后涨，由此在两个地点之间形成一定的水位差引起的势能，潮水有从舟山流向宁波的趋势。载体2位于潮水中，在潮水流动的推动下，沿着轨道1从舟山移动到宁波；反之，当落潮时，载体2则可从宁波移动到舟山。

以潮汐能形成的位差为ΔZ=0.35为例，由伯努利方程，得

${\mathrm{\Δz}}_1+\frac{P_1}{\mathrm{\ρg}}+\frac{{v_1}^2}{2g}={\mathrm{\Δz}}_2+\frac{P_2}{\mathrm{\ρg}}+\frac{{v_2}^2}{2g}+f,$

式中，Δz₁=0.35m，Δz₂=0

P₁=P₂=1atm，

v₁=0，

g=9.81m/s²，

在水力摩阻为零的情况下，代入上式，可得

v₂=8.21m/s

由上述计算结果可知，潮汐能形成的势能可以快速有效地输送物质。

轨道1的两端也可以架设在其他蓄水体，如人工、天然湖泊或河道等，湖泊或河道中的水同样蕴藏着丰富的潮汐能，由此形成巨大的势能。只要两个蓄水体之间连通，并存在经度差即可。

实施例2

参见图2，为本发明的第二个实施例，渠道式。同样在两个经度不同的地点之间，其中一个地点沿海，开设渠道3，连通地点甲和地点乙。地点乙位于海边，地点甲处设有蓄水池4，渠道3的两端分别连接到地点乙处的海洋和地点甲处的蓄水池4。当潮水涨时，由于地点乙的水位高于地点甲的蓄水池4的水位，装有需要输送的物质的载体2随着水流移动到地点甲；当潮水落时，则地点甲的蓄水池4的水位高于地点乙的水位，载体2随着水流移动到地点乙。

由图2可知，渠道3的至少一段可以与其他部分具有不同的直径，改变单位时间通过的水流量，由此控制载体2移动的速度。

根据需要，可以在渠道3上设置有至少一个出水渠道31，出水渠道31和渠道3之间设置有水阀。出水渠道31设置在需要取出物质或装入物质的地点。

渠道3的两端也可以设在其他蓄水体，如人工、天然湖泊或河道等，只要两个蓄水体存在经度差。

实施例3

参见图3，本发明的第三个实施例，管道式，管道式分为地理式和虹吸式，本实施例为地理式。其与实施例2的不同之处在于，用铺设在地表下的管道5替代渠道3。管道5中，具有输送物质的载体2，参见图4，为了能在水中运行，必须密封、防水；为了运行方便，载体2的两端设计成卵形，也可以是圆形，根据管道5形状的不同而相应改变。

参见图5，为了避免流动时的摩擦损坏载体2从而导致物质的损毁，罐体容器21外侧壁上对称设置有导轮24，导轮24为轨道导轮和弹性导轮，或轨道导轮和非弹性导轮；罐体容器21两端设有防撞塞25。

当潮水涨时，由于地点乙的水位高于地点甲的蓄水池4的水位，装有需要输送的物质的载体2随着水流移动到地点甲；当潮水落时，则地点甲的蓄水池4的水位高于地点乙的水位，载体2随着水流移动到地点乙。

与实施例2相同，管道5也可以如渠道3那样，至少有一段的直径不同于其他部分，管道5的两端也可以设在其他蓄水体，如人工、天然湖泊或河道等，只要两个蓄水体存在经度差。

实施例4

参见图6，为本发明的第四个实施例，虹吸式。其与实施例3的区别在于，管道5铺设在地表，解决穿越高山等高于海平面的区域，克服地理情况形成的施工难度，可以大大减少工程量，减少建设成本。由于大气的压强只能把水虹吸到十米左右，因此在蓄水池4内，管道5的两端设置浮塞6，靠浮塞6升降产生的压力和吸力解决虹吸的不足。浮塞6可以模块化组合，增加能量提高提高速度以利于工程的实现。

利用虹吸原理，当潮水涨时，由于地点乙的水位高于地点甲的蓄水池4的水位，两端的液体压强差能够推动液体越过途中的最高点，如本实施例中所示的山体，装有需要输送的物质的载体2随着水流能够移动到地点甲；当潮水落时，则地点甲的蓄水池4的水位高于地点乙的水位，载体2随着水流移动到地点乙。

虹吸式的输送系统，可以直接输送石油。

管道5也可以如渠道3那样，至少有一段的直径不同于其他部分，管道5的两端也可以设在其他蓄水体，如人工、天然湖泊或河道等，只要两个蓄水体存在经度差。

实施例5

参见图7，为本发明的第五个实施例，蓄能式。蓄能式主要用于同经度的两个地点，地点丙和地点丁，如上海和北京，地点丁处设有蓄水池4。在地表下铺设管道5连通两个地点，地点丙的海洋和地点丁的蓄水池4。在管道5上各沿海口岸设置多个用于储存潮水的蓄水站7，蓄水站7和管道5之间设有水阀，蓄水站7可根据实际情况在涨潮或落潮时蓄水储能。当潮水涨时，水位升高，管道5内的载体2随水流从上海移动到北京；当潮水落时，水位下降，从蓄水池4放水至管道5中，管道5内的载体2随水流从上海移动到北京。当中途水流的运送能力下降时，各个蓄水站7可将储存的水放至管道5中，以增加流速。

当然，也可以将随流式的输送水流通道上设置蓄水站7，以更有效地利用潮汐能。同样的，管道5的两端也可以设在其他蓄水体，如人工、天然湖泊或河道等。

上述的蓄水体，必须满足在两地之间输运的储水容量。

在上述的实施例中，采用的是潮汐能作为动力，也可以在罐体容器21内设置单独的动力推进系统。

上述实施例中描述了利用潮汐能输送物质的系统，其中所提及的载体2，也可以使用在其他流体，如气体中，通过配重后与流体、如气体同步运动，也同样可以进行物质的输送；又如应用在利用高地流水如江、河等的源头与出海口之间的高低落差形成的势能作为动力将物质从南往北或从东往西运输的系统中。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种输送物质的系统，其特征在于，包括连接在两个经度不同的地点之间的水流通道，和在所述水流通道内随着潮水涨落形成的势能移动的载体，所述载体包括密封设置的罐体容器(21)，所述罐体容器(21)两端的形状与输送的通道适配，所述罐体容器(21)上开设有用于装卸物质的能密封的开口(22)，所述罐体容器(21)内底部设有配重体(23)，装有物质的所述罐体容器(21)与所述潮水比重相同从而在所述潮水中处于悬浮状态。

2.如权利要求1所述的输送物质的系统，其特征在于，所述罐体容器(21)外侧壁上对称设置有导轮(24)，所述罐体容器(21)两端设有防撞塞(25)。

3.如权利要求1或2所述的输送物质的系统，其特征在于，所述罐体容器(21)内设有动力推进系统。

4.如权利要求1所述的输送物质的系统，其特征在于，所述水流通道为轨道(1)，所述轨道(1)的两端均位于蓄水体中，所述载体可滑动地设置在所述轨道(1)上。

5.如权利要求4所述的输送物质的系统，其特征在于，所述水流通道为渠道(3)，所述渠道(3)的两端均位于蓄水体中，所述载体置于所述渠道(3)内。

6.如权利要求5所述的输送物质的系统，其特征在于，所述渠道(3)上设置有至少一个出水渠道(31)，所述出水渠道(31)和所述渠道(3)之间设置有水阀。

7.如权利要求4所述的输送物质的系统，其特征在于，所述水流通道为铺设在地表下或地表的管道(5)，所述管道(5)的两端均位于蓄水体中，所述载体置于所述管道(5)内。

8.如权利要求5-7中任一项所述的输送物质的系统，其特征在于，所述渠道(3)或管道(5)具有变径的部分。

9.一种输送物质的系统，其特征在于，包括连接在两个经度相同的地点之间的水流通道，和在所述水流通道内随着潮水涨落移动的载体，所述载体包括密封设置的罐体容器(21)，所述罐体容器(21)两端的形状与输送的通道适配，所述罐体容器(21)上开设有用于装卸物质的能密封的开口(22)，所述罐体容器(21)内底部设有配重体(23)，装有物质的所述罐体容器(21)与所述潮水比重相同从而在所述潮水中处于悬浮状态，所述水流通道上设置有多个蓄水站(7)。