專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗傾覆水輪機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種抗傾覆水輪機(jī)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于利用潮流能的發(fā)電設(shè)備，尤其涉及一種適合用于海流速度不高且來(lái)流方向頻繁變化海域的抗傾覆水輪機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
[0002]潮流能是因潮汐漲落引起海水流動(dòng)而產(chǎn)生的循環(huán)可再生的能量形式。潮流能的利用原理與風(fēng)力發(fā)電相似，其發(fā)電裝置被形象地比喻為“水下風(fēng)車(chē)”。由于海水的密度為空氣的800多倍，較為常見(jiàn)的2m/s的海流能流密度便相當(dāng)于風(fēng)速為18.8m/s的8級(jí)大風(fēng)。而且潮流主要是由月球引力作用引起，比太陽(yáng)輻射不均引起的風(fēng)能更有規(guī)律性。另外與潮汐能相比，潮流能利用還具有投資小、無(wú)需建造堤壩、環(huán)境負(fù)面影響小等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)發(fā)潮流能，發(fā)展可再生能源不僅是未來(lái)能源技術(shù)儲(chǔ)備的戰(zhàn)略需要，也是解決海島地區(qū)能源供應(yīng)短缺的不二選擇。[0003]英國(guó)的SMD Hydrovision公司設(shè)計(jì)了一種水下錨泊式的軸流水輪機(jī)，命名為T(mén)idEL0該水輪機(jī)通過(guò)兩條緊繃的錨系纜線固定于海底，翼形室和轉(zhuǎn)子的浮力提供豎向纜線的張力，使系統(tǒng)在水下保持懸浮狀態(tài)。特殊設(shè)計(jì)的變速恒頻技術(shù)使TidEL在各流速段均能達(dá)到最佳水動(dòng)力性能；其葉片定傾角設(shè)計(jì)可有效簡(jiǎn)化渦輪結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)總體成本降低；空心、密封翼形室既可為懸浮裝置提供浮力，又可為保持系統(tǒng)平衡提供抗傾覆力矩；錨泊固定方式，使整套裝置的柔性增強(qiáng)，易裝易挪，且可以完全淹沒(méi)于水中。然而該系統(tǒng)抵御海洋惡劣環(huán)境的能力相對(duì)較弱，主要體現(xiàn)為:一、渦輪葉片外圍無(wú)防護(hù)設(shè)施，在高速潮流下，旋轉(zhuǎn)葉片有碰觸錨系纜線的危險(xiǎn)；二、主要依靠翼形室和轉(zhuǎn)子提供的浮力難以抵抗水流沖擊造成的傾覆力矩，在海洋復(fù)雜環(huán)境中，其自調(diào)性能力較差。[0004]為此，本申請(qǐng)人提出了一種改進(jìn)的懸浮發(fā)電機(jī)，參考專(zhuān)利號(hào)為ZL201120112764.1 (授權(quán)公告號(hào)為CN201963461U)的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利《多向適應(yīng)懸浮型潮流能水輪機(jī)》。[0005]水輪機(jī)的重心就是裝置各部分及作用于裝置的配重的重力的合力的作用點(diǎn)。水輪機(jī)的浮心，是水輪機(jī)浸入水中部分的體積中心，相當(dāng)于浮力的作用點(diǎn)，浮漂上部分的體積越大則浮心位置越高。經(jīng)研究得出，漂浮心在上重心在下，重浮心距離大，則水輪機(jī)的穩(wěn)定性很好。和上述情況相反，自重大、體積小、負(fù)重小、浮力位置低的水輪機(jī)，浮心和重心位置相距很近，穩(wěn)定性降低，靈敏度變高，不利于潮流發(fā)電。[0006]為實(shí)現(xiàn)漂浮心在上重心在下，重浮心距離大這樣目的，而對(duì)比文件由于整個(gè)裝置為對(duì)稱(chēng)設(shè)置，因此浮心位置和重心位置基本接近，故前述專(zhuān)利所涉及的水輪機(jī)還可作進(jìn)一步改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能使水輪機(jī)浮心上移至高于重心位置的抗傾覆水輪機(jī)裝置。[0008]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種抗傾覆水輪機(jī)裝置，包括上平衡翼、下平衡翼及設(shè)于前述上平衡翼和下平衡翼之間的導(dǎo)流罩，所述導(dǎo)流罩內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的定子固定在位于導(dǎo)流罩內(nèi)的安裝架上，而發(fā)電機(jī)的葉輪能在導(dǎo)流罩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于:所述上平衡翼的橫截面積大于下平衡翼的橫截面積。[0009]上述上平衡翼的長(zhǎng)度和下平衡翼的長(zhǎng)度相同，而上平衡翼的寬度大于下平衡翼的寬度。其為一種讓上平衡翼的橫截面積大于下平衡翼的橫截面積的形成方式，該方式能是上平衡翼和下平衡翼位于導(dǎo)流罩所在的范圍內(nèi)。[0010]上述導(dǎo)流罩有兩個(gè)且并排間隔設(shè)置，兩導(dǎo)流罩之間通過(guò)連接桿連接在一起。設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)流罩能加強(qiáng)裝置的發(fā)電效率，而且經(jīng)試驗(yàn)得知這種導(dǎo)流罩的布局方式更為合理。[0011]上述上平衡翼和下平衡翼為記憶鈦合金或玻璃鋼材質(zhì)的空心體。[0012]作為改進(jìn)，上導(dǎo)流罩為空心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩的上部設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)，導(dǎo)流罩的下部設(shè)有出水閥門(mén)。如果將水從進(jìn)水閥門(mén)注入導(dǎo)流罩內(nèi)，能增加導(dǎo)流罩的下部重量，使整體裝置的重心下移，增加與浮心之間的間距，如果注入水過(guò)多，還可從出水閥門(mén)排出，使整體裝置的重心上移，通過(guò)該結(jié)構(gòu)設(shè)置能起到調(diào)節(jié)重心的位置，使重心和浮心達(dá)到最合適的間距。[0013]本水輪機(jī)裝置是通過(guò)錨系繩固定在水底進(jìn)行使用，當(dāng)水流較大時(shí)，水輪機(jī)裝置可能會(huì)以錨系繩的固定點(diǎn)作為傾覆力矩的原點(diǎn)，那么在水流沖擊力的作用下，將使得水輪機(jī)裝置的傾覆力矩增大，而此時(shí)的抗傾覆力矩不變，使水輪機(jī)裝置向水下運(yùn)動(dòng)，隨著水深的增力口，水流速度會(huì)成梯度遞減，以至于發(fā)電效率降低，同時(shí)還可能伴隨著產(chǎn)生傾覆的危險(xiǎn)。為解決這一技術(shù)問(wèn)題:[0014]上述上平衡翼與導(dǎo)流罩的上部之間通過(guò)燕尾槽結(jié)構(gòu)連接在一起，上平衡翼能相對(duì)導(dǎo)流罩軸向滑移，同時(shí)，上平衡翼和導(dǎo)流罩之間通過(guò)彈簧連接在一起。[0015]在靜止的水流中，上平衡水翼處于兩導(dǎo)流罩的中間位置，此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，如遇到較大水流沖擊水輪機(jī)時(shí)，在水流沖擊力的作用下，上平衡水翼開(kāi)始向右滑動(dòng)，彈簧伸長(zhǎng)，使得裝置浮心位置向后移動(dòng)，抗傾覆力矩增大，以抵抗由于水流作用增大的傾覆力矩，降低水輪機(jī)裝置傾覆的機(jī)率，并使得水輪機(jī)裝置向上移動(dòng)，以恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，達(dá)到最大的發(fā)電效率。[0016]上述燕尾槽結(jié)構(gòu)為，所述上平衡翼的下端面固定有連接塊，連接塊上開(kāi)有沿軸向設(shè)置的燕尾槽，燕尾槽的開(kāi)口朝下且前后貫穿設(shè)置，導(dǎo)流罩上部固定有呈T形的滑塊，滑塊約束在所述燕尾槽內(nèi)僅能沿軸向前后滑移，滑塊的后部具有向上延伸的連接柱，所述彈簧連接在連接柱和連接塊之間。當(dāng)然連接塊和滑塊的位置可以互換。[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:由于上平衡翼的橫截面積大于下平衡翼的橫截面積，這樣上平衡翼受到的浮力大于下平衡翼受到的浮力，使水輪機(jī)裝置浮心位置上移，高于重心，具有較強(qiáng)的抗傾覆性，整個(gè)水輪機(jī)裝置在潮流中能更為穩(wěn)定的發(fā)電。


[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的正視圖；[0020]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的側(cè)視圖；[0021]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中燕尾槽結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中燕尾槽結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施方式
[0023]
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。[0024]如圖1 5所示，為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。[0025]一種抗傾覆水輪機(jī)裝置，包括上平衡翼1、下平衡翼2及設(shè)于前述上平衡翼I和下平衡翼2之間的導(dǎo)流罩3，其中，上平衡翼I和下平衡翼2為記憶鈦合金或玻璃鋼材質(zhì)的空心體。導(dǎo)流罩3有兩個(gè)且并排間隔設(shè)置，兩導(dǎo)流罩3之間通過(guò)連接桿31連接在一起，導(dǎo)流罩3內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)5，發(fā)電機(jī)4的定子固定在位于導(dǎo)流罩3內(nèi)的安裝架4上，安裝架4為三根連接固定桿，各連接固定桿的橫斷面為NACA-0012翼型，連接固定桿以發(fā)電機(jī)的軸線為中心呈輻射狀均勻間隔設(shè)置，各連接固定桿的夾角為120°，而發(fā)電機(jī)5的葉輪51能在導(dǎo)流罩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。以上結(jié)構(gòu)可參考背景專(zhuān)利。[0026]本實(shí)用新型的改進(jìn)點(diǎn)在于:上平衡翼I的橫截面積大于下平衡翼2的橫截面積。即上平衡翼I的長(zhǎng)度LI和下平衡翼2的長(zhǎng)度L2相同，而上平衡翼I的寬度Dl大于下平衡翼2的寬度D2。[0027]導(dǎo)流罩3為空心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩3的上部設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)32，導(dǎo)流罩3的下部設(shè)有出水閥門(mén)33。[0028]上平衡翼I與導(dǎo)流罩3的上部之間通過(guò)燕尾槽結(jié)構(gòu)連接在一起，上平衡翼I能相對(duì)導(dǎo)流罩3軸向滑移，同時(shí)，上平衡翼I和導(dǎo)流罩3之間通過(guò)彈簧6連接在一起。下平衡翼2直接與導(dǎo)流罩固定在一起。[0029]如圖4、5所示，燕尾槽結(jié)構(gòu)為，在上平衡翼I的下端面固定有連接塊7，該連接塊7上開(kāi)有沿軸向設(shè)置的燕尾槽71，燕尾槽71的開(kāi)口朝下且前后貫穿設(shè)置，導(dǎo)流罩3上部固定有呈T形的滑塊8，滑塊8約束在所述燕尾槽71內(nèi)僅能沿軸向前后滑移，滑塊8的后部具有向上延伸的連接柱81，彈簧6連接在連接柱81和連接塊7之間。[0030]本水輪機(jī)裝置在洋流的沖擊下，發(fā)電機(jī)的葉輪51旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)5發(fā)電。使用時(shí)水輪機(jī)裝置通過(guò)水下錨系纜繩來(lái)實(shí)現(xiàn)軟連接，而且纜線下端連接的套環(huán)可沿樁基軸線做360度自由轉(zhuǎn)動(dòng)，因此當(dāng)水流方向發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)水輪機(jī)裝置就會(huì)自動(dòng)隨著水流方向在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)的葉輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)平面始終與水流方向垂直，這樣就可實(shí)現(xiàn)在任何流速下都保持最大的發(fā)電效率。[0031]由于上平衡翼I的橫截面積大于下平衡翼2的橫截面積，這樣上平衡翼I受到的浮力大于下平衡翼2受到的浮力，使水輪機(jī)裝置浮心位置上移，高于重心，具有較強(qiáng)的抗傾覆性，整個(gè)水輪機(jī)裝置在潮流中能更為穩(wěn)定的發(fā)電。
權(quán)利要求1.一種抗傾覆水輪機(jī)裝置，包括上平衡翼(I)、下平衡翼(2)及設(shè)于前述上平衡翼(I)和下平衡翼⑵之間的導(dǎo)流罩(3)，所述導(dǎo)流罩(3)內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)(5)，發(fā)電機(jī)(4)的定子固定在位于導(dǎo)流罩⑶內(nèi)的安裝架⑷上，而發(fā)電機(jī)(5)的葉輪(51)能在導(dǎo)流罩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于:所述上平衡翼(I)的橫截面積大于下平衡翼(2)的橫截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述上平衡翼(I)的長(zhǎng)度(LI)和下平衡翼(2)的長(zhǎng)度(L2)相同，而上平衡翼⑴的寬度(Dl)大于下平衡翼(2)的寬度(D2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(3)有兩個(gè)且并排間隔設(shè)置，兩導(dǎo)流罩(3)之間通過(guò)連接桿(31)連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述上平衡翼(I)和下平衡翼(2)為記憶鈦合金或玻璃鋼材質(zhì)的空心體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(3)為空心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩(3)的上部設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)(3)，導(dǎo)流罩(32)的下部設(shè)有出水閥門(mén)(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述上平衡翼(I)與導(dǎo)流罩(3)的上部之間通過(guò)燕尾槽結(jié)構(gòu)連接在一起，上平衡翼(I)能相對(duì)導(dǎo)流罩(3)軸向滑移，同時(shí)，上平衡翼⑴和導(dǎo)流罩⑶之間通過(guò)彈簧(6)連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗傾覆水輪機(jī)裝置，其特征在于:所述燕尾槽結(jié)構(gòu)為，所述上平衡翼(I)的下端面固定有連接塊(7)，該連接塊(7)上開(kāi)有沿軸向設(shè)置的燕尾槽(71)，燕尾槽(71)的開(kāi)口朝下且前后貫穿設(shè)置，所述導(dǎo)流罩(3)上部固定有呈T形的滑塊(8)，所述滑塊(8)約束在所述燕尾槽(71)內(nèi)僅能沿軸向前后滑移，滑塊(8)的后部具有向上延伸的連接柱(81)，所述彈簧(6)連接在連接柱(81)和連接塊(7)之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種抗傾覆水輪機(jī)裝置，包括上平衡翼(1)、下平衡翼(2)及設(shè)于前述上平衡翼(1)和下平衡翼(2)之間的導(dǎo)流罩(3)，所述導(dǎo)流罩(3)內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)(5)，發(fā)電機(jī)(4)的定子固定在位于導(dǎo)流罩(3)內(nèi)的安裝架(4)上，而發(fā)電機(jī)(5)的葉輪(51)能在導(dǎo)流罩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述上平衡翼(1)的橫截面積大于下平衡翼(2)的橫截面積。由于上平衡翼的橫截面積大于下平衡翼的橫截面積，這樣上平衡翼受到的浮力大于下平衡翼受到的浮力，使水輪機(jī)裝置浮心位置上移，高于重心，具有較強(qiáng)的抗傾覆性，整個(gè)水輪機(jī)裝置在潮流中能更為穩(wěn)定的發(fā)電。
文檔編號(hào)F03B3/00GK202991321SQ201220674648
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者陳正壽, 段自豪, 王晉寶, 方煒, 朱旭林, 郭欣, 孫孟 申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院