CN105422361A - 可升降式潮流能导流与遮蔽装置 - Google Patents

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吕俊
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Abstract

本发明公开了可升降式潮流能导流与遮蔽装置，所述的导流罩，具有特殊的型线设计，其上下开有两孔，可注入压载水调节浮力，其整个装置下沉到合适深度后通过可伸缩式桩腿固定在海底。两个襟翼型垂直轴水轮机及其遮蔽导流壳体的对称式分布加强聚流效果，提高能量利用。这种发电装置可以在深水航道作业，提供稳定连续的电能，对潮流能利用率较高。

Description

可升降式潮流能导流与遮蔽装置
技术领域
本发明涉及潮流能发电技术领域，尤其可升降式潮流能导流与遮蔽装置。
背景技术
潮流主要是指伴随潮汐现象而产生的有规律的海水流，潮流每天两次改变其大小和方向。潮流能与潮汐不同，潮汐是涨潮和退潮引起的海水升降，潮流是海水的水平运动，潮汐所携带的能量是势能，可以采用筑坝蓄水发电等方式加以利用，而而潮流能发电则是直接利用潮水水流冲击叶轮等机械装置带动发电机工作进行发电。
与常规能源相比较，潮流能具有以下优点：清洁可再生；能量总储量大；变化有规律可预测；不需要拦海建坝，且发电机组通常都浸没在海水中，对海洋生物影响较小，不会对环境产生三废污染，也不存在常规水电建设中常见的占用农田、移民安置等问题。
由于具备上述优点，潮流能的开发被日益重视。潮流能资源是未来能源的重要补充，特别是在解决海岛的能源供应上意义重大。目前的潮流能发电机组的获能效率较低，而垂直轴发电装置的优点在于可以在潮流方向相反时均能进行发电，具有一定的优势。本项目中的半遮蔽垂直轴潮流能发电机组能有效提高潮流能发电机组的效率，提高潮流能的利用率，促进潮流能这种新能源的开发利用。
目前常规的潮流能发电机组的缺陷在于：采用普通的垂直轴水轮机，潮流流动方向垂直于水轮机轴向的时候，水轮机的叶片转动方向将有一半的时间与来流方向相反，来流反而阻碍水轮机的转动。若水轮机设计工况为顺时针转动，当水轮机叶片转到左侧时，旋转方向将于潮流流动方向相反，阻碍水轮机的转动，降低其获能效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供可升降式潮流能导流与遮蔽装置，这种导流装置对水流具有相当的汇聚作用，能提高潮流能发电装置的获能效率，对潮流能利用率较高。
上述技术问题可以通过如下的技术手段加以解决：一种导流装置，所述导流装置的内部为空腔式浮体结构，，其壳体包括上下两个表面和垂直于水平面设置的侧面，所述导流装置的上、下表面均为平行于水平面的平面结构,上下表面上分别开有两个孔，可注入压载水和空气来调节壳体在水中浮力；导流装置的侧面其中一个壁为包含导流部和叶轮配合部的曲面壁，所述叶轮配合部在水平面上的投影为向内凹进的半圆弧，所述导流部在水平面上的投影为向内凹进的曲线，导流部对称设置在叶轮配合部的两侧并与叶轮配合部相连接。采用空腔式浮体结构，可以实现深水航道作业，充分利用深水区的潮流能。使用中潮流流经导流部时在导流部的引导作用下转向集中冲击叶轮，使叶轮旋转，可以提高潮流能的利用效率。上下开孔可以通过注入压载水以改变浮力条件，增加导流装置在水中的稳定性。
为实际需要，上述导流装置可以设计成两种形式，一种是单边式导流装置，一种是双边式导流装置。其中，单边式导流装置的结构的侧面与曲面壁相对的一个壁是在水平面投影为直线的平面壁，所述平面壁与所述曲面壁相连接。而双边式导流装置的侧面具有两个对称设置的曲面壁，两个曲面壁直接相互连接。
导流装置之间通过设于襟翼型垂直轴水轮机上方的连接板相连接，连接板上设有轴孔，轴孔内设有与襟翼型垂直轴水轮机的转轴相配合的轴承，襟翼型垂直轴水轮机的转轴穿过轴承并通过联轴器与发电装置相连接。连接板可以起到紧固和加强连接强度的作用。
本发明的有益之处在于：与现有技术相比，导流装置采用了空腔式结构，具有浮力，可以在深水航道进行设置和作业，可通过导流装置上下表面的开孔像导流装置内部空腔注入压载水，调节装置在水中的浮力；此外，本装置使用中，潮流经过导流装置的作用，其流动方向将发生改变，水流将更多的垂直冲击水轮机叶片，并且不会有水流方向与水轮机叶片旋转方向相反。本装置型线简单，一方面便于制造，另一方面相邻两个导流装置会产生互相有利的作用，进一步增强水轮机的获能效率。
附图说明
图1是对称式半遮蔽潮流能发电装置的立体图；
图2是单边式导流装置的立体图；
图3是单边式导流装置的俯视图；
图4是双边式导流装置的俯视图；
图5是发电机组的俯视图(仅保留导流装置和叶轮)。
具体实施方式
图1为使用该导流装置的对称式半遮蔽潮流能发电装置的立体图，该装置包括导流装置1、发电装置以及可伸缩式桩腿组成。如图2及图3所示的导流装置1，是单边式的导流装置，其包括导流部111和叶轮配合部112，导流装置具有特色的型线设计，兼具遮蔽和导流作用。其内部为空腔式浮体结构，壳体上下分别开有孔，可注入压载水和空气来控制壳体在水中浮力，包括上下两个表面和垂直于水平面设置的侧面，导流装置1的上、下表面均为平行于水平面的平面结构；导流装置1的侧面有四个壁，其中一个壁为包含导流部和叶轮配合部的曲面壁11，叶轮配合部112在水平面上的投影为向内凹进的半圆弧，导流部111在水平面上的投影为向内凹进的曲线，导流部对称设置在叶轮配合部的两侧并与叶轮配合部相连接，与曲面壁11相对的一个壁是在水平面投影为直线的平面壁12。上述设计已经可以取得理想的导流效果，试验证明，任何曲率的导流部11都可以达到发明目的。但是，如果想要取得更加的导流效果，还可以对导流部111的具体曲率根据需要安置的工作场地的潮流密度和强度以及流向进行计算，本领域内的工作人员可以根据现场采集的数据进行计算，实施例繁多，此处不再赘述。
双边式导流装置2的俯视图如图4所示，两个对称设置的曲面壁11相互直接连接。
导流装置之间通过设于襟翼型垂直轴水轮机上方的连接板相连接，连接板上设有轴孔。连接板可以起到紧固和加强连接强度的作用。
导流装置(包括单边式导流装置1和双边式导流装置2)的下表面到襟翼型垂直轴水轮机3的下表面的高度差为0.5m,即导流装置的下表面比襟翼型垂直轴水轮机的下表面低0.5m。
多组导流装置阵列使用如图5所示，采用中间为双边式导流装置，两侧为单边式导流装置的阵列式排列，导流装置上叶轮配合部的圆心呈整齐阵列式排列，其可以在该装置投入大规模发电项目中运用，提高潮流能利用率。

Claims (5)

1.一种导流装置，包括导流部和叶轮配合部，其特征在于：所述导流装置的内部为空腔式浮体结构，，其壳体包括上下两个表面和垂直于水平面设置的侧面，所述导流装置的上、下表面均为平行于水平面的平面结构,上下表面上分别开有两个孔，可注入压载水和空气来调节壳体在水中浮力；导流装置的侧面其中一个壁为包含导流部和叶轮配合部的曲面壁，所述叶轮配合部在水平面上的投影为向内凹进的半圆弧，所述导流部在水平面上的投影为向内凹进的曲线，导流部对称设置在叶轮配合部的两侧并与叶轮配合部相连接。
2.根据权利要求1所述的导流装置，其特征在于：所述导流装置为单边式导流装置，其侧面与曲面壁相对的一个壁是在水平面投影为直线的平面壁，所述平面壁与所述曲面壁相连接。
3.根据权利要求1所述的导流装置，其特征在于：所述导流装置为双边式导流装置，其侧面具有两个对称设置的曲面壁，两个曲面壁直接相互连接。
4.可升降式潮流能导流与遮蔽装置，其特征在于：包括权利要求2所述的单边式导流装置和权利要求3所述的双边式导流装置；导流装置上叶轮配合部的轴心与距离其最近的襟翼型垂直轴水轮机的轴心重合，各导流装置都固定在所述底座上。
5.根据权利要求4所述的可升降式潮流能导流与遮蔽装置，其特征在于：所述导流装置的下表面到垂直水轮机的下表面的垂直距离为0.5m。
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