CN103061951B - 复合式潮流能垂直轴水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具有高效率、快启动性和低成本的复合式潮流能垂直轴水轮机。其包括外部H结构、内部S结构、传动结构，外部框架支撑结构。S叶片嵌套在H叶片的内部，通过H结构的展臂与轴承结构连接在一起，S叶片直接固定在轴承上，两种叶片以相同的转速运动，没有运动位移差，这样可以使S叶片的高启动性能带动H轮，提高能量的利用率。本发明潮流能转换效率高，整体稳定性好，可靠性高。

Description

复合式潮流能垂直轴水轮机
技术领域
本发明属于水轮机机械领域，具体涉及一种复合式潮流能垂直轴水轮机。
背景技术
潮流能是一种清洁的可再生新能源，我国的潮流能资源丰富居世界首位。水轮机作为海洋潮流能动能的转换装置，是潮流能开发利用的核心组成部分，其水动力性能的优劣是潮流能能否有效开发利用的关键，垂直轴水轮机因其不受来流方向的影响，结构简单，是国内外研究的热点，但固定式垂直轴水轮机虽转换效率高，但启动性能低。
未来潮流能水轮机的发展趋势为：研制高效率、高可靠性、低成本的潮流能垂直轴水轮机，这就要求潮流能水轮机兼顾启动性能、高效的潮流能转换率及结构的可靠性，现在很多潮流能技术还不成熟。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种启动快、转换效率高的复合式潮流能垂直轴水轮机。
本发明的技术方案是：一种潮流能发电装置，包括外部H结构，内部S结构、传动结构、外部支撑框架结构；S轮结构嵌套在H轮的内部，组成复合式的水轮机。
所述的H型结构有三个叶片，翼型选择的是NACA0018（也可以选择其他叶片形式），三个叶片之间的角度均为120度，三个叶片通过连接槽与展臂的槽连接口固定，叶片通过旋转半径展臂与轴相连，尽可能提高潮流能的利用率。
所述的S型结构上下面的叶片数为2个，结构级数为2，提高S轮的启动性能，将S式做成以研发成功的EXIM扭曲形式的水轮机（可以选择其他形式的S式）。
所述传动结构一端与固定在框架结构横梁上的，另一端与发电装置相连。
锚固结构的外部框架支撑加固定结构，长宽高上下横梁分别处在位置的中间。
本发明的有益效果在于：
1、本发明属于靠重力固定式潮流能发电装置，潮流能的利用效率较高，可以适用于不同的海况条件，可以实现商业化生产，降低发电成本；
2、本发明将启动性能好的S型结构与工作性能较好的H型结构相结合，能够优势互补，提高潮流能的能量利用率；
3、本发明活动部件较少，可靠性高，整体稳定性好，能兼顾结构的可靠性和潮流能的转换率；
4、本发明结构简单并且耐久性较好，造价便宜，便于实现规模生产与阵列布置。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的外部H结构示意图
图3是本发明的外部H结构的部分示意图
图4是本发明的外部H结构的部分示意图
图5是本发明的内部S结构示意图
图6是本发明的外部框架支撑结构
其中，1-外部H结构，2-内部S结构，3-传动结构，4-外部框架支撑结构，101-H型结构的展臂，102-H型结构的叶片，103—连接槽，104—曹连接口，201-S型结构叶片，301-轴承，401-框架结构的下横梁，402-框架结构的上横梁，403-底座。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明。
参见图1-图6，本发明包括外部H结构1、内部S结构2、传动结构3、外部支撑框架结构4。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部H结构1和内部S结构2，H结构1包括展臂102和三个NACA0018型的叶片101，三个叶片的间隔120度，潮流能利用率高；S结构2的叶片201数为2个，结构级数为2，S轮高度与叶片直径的比值高经比为4，两叶片之间交叠部分宽度与叶片直径的比值折叠率为0.1；H结构的上下展臂用螺丝固定在传动结构上，H型结构的叶片用钢丝固定在上下展臂上，S结构通过传动结构3嵌套在H型结构的内部，两者高度相同，没有相对运动，这就构成了复合式的水轮机，结合两者的劣势互补，优势叠加，既提高了水轮机的启动性能，又提高了潮流能的能量利用率。
复合式潮流能垂直轴水轮机的传动结构3，固定框架结构的横梁401上，轴承连接H型结构1和S型结构。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部支撑框架结构4，框架结构结构不仅是整套装置的起着连接作用，还有支撑和重力式固定作用，整个框架是四方体，对来流的方向不限制，而且结构简单，造价低廉，牢固可靠性高。

Claims (2)

1.一种复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，包括外部H结构、内部S结构、传动结构和外部支撑框架结构；其中内部S结构嵌套在外部H结构的内部，通过传动结构连接在一起；
所述外部H结构包括三个叶片和上下展臂，叶片形状是翼型，三个叶片之间的夹角均为120度，三个叶片的上端通过连接槽与上展臂的槽连接口固定，三个叶片的下端通过连接槽与下展臂的槽连接口固定，所述上下展臂用螺丝固定在传动结构上；
所述内部S结构为两层，每层叶片数量为2个，上下叶片错开角度为90度，传动结构穿过S结构，S结构中每层的两叶片之间交叠部分宽度与叶片直径的比值为0.1,外部支撑框架结构为长方体，所述外部支撑框架结构的上面和下面的中间位置处分别设置一根横梁。
2.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，所述传动结构的底部与外部支撑框架结构相连，传动结构的顶部与发电装置相连。
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