CN113623114B - 一种水下叶片式发电装置 - Google Patents

一种水下叶片式发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113623114B
CN113623114B CN202111059870.2A CN202111059870A CN113623114B CN 113623114 B CN113623114 B CN 113623114B CN 202111059870 A CN202111059870 A CN 202111059870A CN 113623114 B CN113623114 B CN 113623114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blades
guide plate
thickness
power generation
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111059870.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113623114A (zh
Inventor
申正精
崔振涛
吴江波
马登学
郭荣
权辉
李仁年
韩伟
赵伟国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University of Technology
Original Assignee
Lanzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University of Technology filed Critical Lanzhou University of Technology
Priority to CN202111059870.2A priority Critical patent/CN113623114B/zh
Publication of CN113623114A publication Critical patent/CN113623114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113623114B publication Critical patent/CN113623114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水下叶片式发电装置，包括底板，在底板的前端，位于两个挡板之间设有弧形的导流板，在导流板上垂直设有导流小翼，在导流板后方的挡板之间设有转轴，在转轴中间设有隔板，在隔板两侧的转轴上均设有弧形的叶片，在转轴的一端连接有发电机，发电机通过导线与外部连接，通过使用本发明水下发电装置，可以在无外部电源供应的环境下，将该装置放置于任何流动的天然河流、湖泊以及人工渠道底部，利用水流对转轮的冲击作用，实现将水流能量转化为叶片旋转动能的过程，从而产生电能完成发电，在获得低成本电能的同时，不会对周围环境产生额外影响，可广泛应用于应急抢险、偏远地区能源供给，以及军事领域。

Description

一种水下叶片式发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其是一种水下叶片式发电装置。
背景技术
发电机作为一种发电装置，在生活和工作中都很常见，对于那些常年在野外工作的工人，或者是电力无法到达的地方，都需要用一些小型的发电机来发电，从而提供生活工作所需的电源，在现有的一些小型发电机装置中，基本都采用柴油发电，这类发电装置都需要额外携带燃料，这不仅增加了野外工作生活的负担，而且还导致能源的浪费以及环境的污染。而那些能利用自然资源进行发电的又是一些大型的发电机构，其位置是固定在某个地方，并且修建成本高，因此设计一种能够利用自然资源就可以进行发电的小型发电装置就显得很有必要。以风力、光伏和水力为主的新能源发电近年来获得了迅速发展，然而，受限于风源和太阳能源对气候环境的依赖，两种方式均无法输出稳定和可持续电能。相比之下，当前水力发电占比最高，达到全国发电总量的17％。然而水力发电机构的建设，特别是大型水库的建设成本较高，且会产生泥沙淤积，对河流生态以及生物和周围环境产生负面效应，如何在充分利用水能发电的前提下，兼顾环境效应显得尤为必要。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种水下叶片式发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下叶片式发电装置，包括底板，其中在所述底板两侧设有挡板，在所述底板的前端，位于两个挡板之间设有弧形的导流板，在所述导流板上垂直设有导流小翼，在所述导流板后方的挡板之间设有转轴，在所述转轴中间设有隔板，在所述隔板两侧的转轴上均设有弧形的叶片，在所述转轴的一端连接有发电机，所述发电机通过导线与外部连接。
进一步改进：所述导流板的入口处呈水平状态，所述导流板的出口处安放角的角度为α2，其中α2＝30～40度，所述导流板的截面厚度采用非均匀的流线型设计，所述导流板的厚度为5～7mm，设导流板的展向长度为C，导流板的最大厚度为emax，此时emax位于导流板入口处的3/5处，即emax＝3/5C。
进一步改进：所述导流小翼的高度沿进口水流方向逐渐升高，设导流小翼的长度为L，导流小翼的最大高度为H，相邻两个导流小翼之间的距离为D，导流小翼的厚度为B，其中H/L＝0.23，D＝1.5H，B＝0.03H。
进一步改进：位于隔板一侧的叶片数量为3～6个，所述隔板两侧的叶片相位差为30～60度，所述叶片的厚度从叶片的根部到叶片的顶部呈线性减小，叶片出口安放角为β2，其中β2＝23～30度，设叶片根部的厚度为S0，叶片上某一径向位置处的厚度为S，则S0＝7～10mm，S＝S0-kRi 2，其中k为经验系数k＝0.03-0.045，Ri为叶片上某一弦长处的径向高度。
进一步改进：在所述底板的下方设有底座，在所述底座上设有从动齿轮，所述从动齿轮通过支撑轴与底板连接，在所述挡板的外侧设有偏航电机，所述偏航电机连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述偏航电机通过导线与发电机连接。
本发明的优点：通过使用本发明水下发电装置，可以在无外部电源供应的环境下，将该装置放置于任何流动的天然河流、湖泊以及人工渠道底部，利用水流对转轮的冲击作用，实现将水流能量转化为叶片旋转动能的过程，从而产生电能完成发电，并且该装置的运行对水流的流速以及水位的高度差无需特殊要求，在获得低成本电能的同时，不会对周围环境产生额外影响；其次，本装置安装便利、结构紧凑，可广泛应用于海上石油勘探、高程农业灌溉、偏远地区供电、抢险救灾以及军事等用途，可为水力发电这种清洁可再生能源在工业生产和社会的可持续发展提供崭新的思路和强劲的动力。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明导流板与导流小翼的尺寸示意图。
图3是本发明叶片与转轴的连接示意图。
图4是本发明叶片的尺寸示意图。
图5是本发明底座与偏航电机之间的连接示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做以下详细说明。
如图1～5所示，一种水下叶片式发电装置，包括底板1，其中在所述底板1两侧设有挡板2，在所述底板1的前端，位于两个挡板2之间设有弧形的导流板3，在所述导流板3上垂直设有导流小翼4，在所述导流板3后方的挡板2之间设有转轴5，在所述转轴5中间设有隔板7，在所述隔板7两侧的转轴5上均设有弧形的叶片6，在所述转轴5的一端连接有发电机21，所述发电机21通过导线与外部连接。
为降低水流与导流板3进口冲击角度，从而降低撞击损失，所述导流板的入口31处呈水平状态，导流板的出口32处安放角的角度为α2，其中α2＝30～40度，所述导流板3的截面厚度采用非均匀的流线型设计，这样可以充分发挥导流效果的同时，降低涡激振动，所述导流板3的厚度为5～7mm，设导流板3的展向长度为C，导流板3的最大厚度为emax，此时emax位于导流板入口处的3/5处，即emax＝3/5C，这样可以有效提高导流板3抗冲击强度的同时降低机身重量，并保持机身重心位置靠中，提高机身结构稳定性。
所述导流小翼4的高度沿进口水流方向逐渐升高，设导流小翼4的长度为L，导流小翼4的最大高度为H，相邻两个导流小翼4之间的距离为D，导流小翼4的厚度为B，其中H/L＝0.23，D＝1.5H，B＝0.03H。
位于隔板7一侧的叶片数量为3～6个，所述隔板7两侧的叶片6相位差为30～60度，所述叶片6的厚度从叶片6的根部到叶片6的顶部呈线性减小，叶片出口安放角为β2，其中β2＝23～30度，设叶片6根部的厚度为S0，叶片6上某一径向位置处的厚度为S，则S0＝7～10mm，S＝S0-kRi 2，其中k为经验系数k＝0.03-0.045，Ri为叶片6上某一弦长处的径向高度。
在所述底板1的下方设有底座8，在所述底座8上设有从动齿轮81，所述从动齿轮81通过支撑轴83与底板1连接，在所述挡板2的外侧设有偏航电机22，所述偏航电机22连接有主动齿轮82，所述主动齿轮82与从动齿轮81啮合，所述偏航电机22通过导线与发电机21连接。
其工作原理是：首先在底座8的四个角上均设置有地脚螺栓孔80，使用时首先将整个装置放置在水下，然后利用地脚螺栓孔80将装置固定住，在安装好整个装置后，此时水流从导流板3的入口处进入，通过导流小翼4将水流均匀的分割开，使得每个区域的水流都能以最大的冲击力撞击到叶片6上，从提高转轴5的转速，转轴5的转动将带动发电机21进行发电，然后通过外接的导线将电能存储起来备用，当水流的流向与导流板3的位置产生偏差时，此时可以控制偏航电机22的转动来带动底板1偏转，从而使得导流板3与水流方向一致。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种水下叶片式发电装置，包括底板，其特征在于：在所述底板两侧设有挡板，在所述底板的前端，位于两个挡板之间设有弧形的导流板，在所述导流板上垂直设有导流小翼，在所述导流板后方的挡板之间设有转轴，在所述转轴中间设有隔板，在所述隔板两侧的转轴上均设有弧形的叶片，在所述转轴的一端连接有发电机，所述发电机通过导线与外部连接；
所述导流小翼的高度沿进口水流方向逐渐升高，设导流小翼的长度为L，导流小翼的最大高度为H，相邻两个导流小翼之间的距离为D，导流小翼的厚度为B，其中H/L＝0.23，D＝1.5H，B＝0.03H；
位于隔板一侧的叶片数量为3～6个，所述隔板两侧的叶片相位差为30～60度，所述叶片的厚度从叶片的根部到叶片的顶部呈线性减小，叶片出口安放角为β2，其中β2＝23～30度，设叶片根部的厚度为S0，叶片上某一径向位置处的厚度为S，则S0＝7～10mm，S＝S0-kRi 2，其中k为经验系数k＝0.03-0.045，Ri为叶片上某一弦长处的径向高度。
2.根据权利要求1所述的一种水下叶片式发电装置，其特征在于：所述导流板的入口处呈水平状态，所述导流板的出口处安放角的角度为α2，其中α2＝30～40度，所述导流板的截面厚度采用非均匀的流线型设计，所述导流板的厚度为5～7mm，设导流板的展向长度为C，导流板的最大厚度为emax，此时emax位于导流板入口处的3/5处，即emax＝3/5C。
3.根据权利要求1或2其中任意一项所述的一种水下叶片式发电装置，其特征在于：在所述底板的下方设有底座，在所述底座上设有从动齿轮，所述从动齿轮通过支撑轴与底板连接，在所述挡板的外侧设有偏航电机，所述偏航电机连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述偏航电机通过导线与发电机连接。
CN202111059870.2A 2021-09-10 2021-09-10 一种水下叶片式发电装置 Active CN113623114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111059870.2A CN113623114B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种水下叶片式发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111059870.2A CN113623114B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种水下叶片式发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113623114A CN113623114A (zh) 2021-11-09
CN113623114B true CN113623114B (zh) 2024-05-10

Family

ID=78389735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111059870.2A Active CN113623114B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种水下叶片式发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113623114B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100843752B1 (ko) * 2007-05-16 2008-07-07 주식회사 금성이앤씨 소수력 발전장치
KR20100104694A (ko) * 2009-03-18 2010-09-29 이은관 수평식 수력발전시스템
KR20100111397A (ko) * 2009-04-07 2010-10-15 이준열 조류 발전장치
KR20100135579A (ko) * 2009-06-17 2010-12-27 허일순 소수력 발전장치
CN105484930A (zh) * 2015-12-31 2016-04-13 长沙理工大学 一种阻力型水轮机及水力发电系统
CN106917717A (zh) * 2017-04-28 2017-07-04 谢志勤 一种流水高效拾能水轮机
WO2021022980A1 (zh) * 2019-11-05 2021-02-11 浙江大学 一种用于水下航行器的水平轴海流发电装置
CN112664389A (zh) * 2020-12-04 2021-04-16 华能新疆三塘湖风力发电有限责任公司 一种风力发电机的偏航控制装置
US11060501B1 (en) * 2012-01-30 2021-07-13 Elihu McMahon Turbovane wind turbine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI624589B (zh) * 2016-07-21 2018-05-21 Lai Rong Yi Low head large flow channel turbine
US10704530B2 (en) * 2017-12-01 2020-07-07 Robert G. Dickie Method and apparatus for generating electricity
CN111188815B (zh) * 2020-02-08 2021-11-23 西南石油大学 一种大头鱼形开槽导流喷射与摆尾的抑振装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100843752B1 (ko) * 2007-05-16 2008-07-07 주식회사 금성이앤씨 소수력 발전장치
KR20100104694A (ko) * 2009-03-18 2010-09-29 이은관 수평식 수력발전시스템
KR20100111397A (ko) * 2009-04-07 2010-10-15 이준열 조류 발전장치
KR20100135579A (ko) * 2009-06-17 2010-12-27 허일순 소수력 발전장치
US11060501B1 (en) * 2012-01-30 2021-07-13 Elihu McMahon Turbovane wind turbine
CN105484930A (zh) * 2015-12-31 2016-04-13 长沙理工大学 一种阻力型水轮机及水力发电系统
CN106917717A (zh) * 2017-04-28 2017-07-04 谢志勤 一种流水高效拾能水轮机
WO2021022980A1 (zh) * 2019-11-05 2021-02-11 浙江大学 一种用于水下航行器的水平轴海流发电装置
CN112664389A (zh) * 2020-12-04 2021-04-16 华能新疆三塘湖风力发电有限责任公司 一种风力发电机的偏航控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113623114A (zh) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203412693U (zh) 一种潮流能发电装置
Sayais et al. Power generation on highway by using vertical axis wind turbine & solar system
CN210087532U (zh) 一种海洋能水轮机发电系统
CN112124507A (zh) 一种风能波浪光伏发电浮式平台及其使用方法
CN102359091A (zh) 自然落差水流发电系统
CN215907989U (zh) 一种建造于围垦滩涂闸口的潮汐发电装置
WO2013044421A1 (zh) 一种风力发电系统
CN101083441A (zh) 一种能利用太阳能、风力、水力发电的浮板式发电装置
Arifin et al. The Design and Fabrication of Waterwheels with System Floating Pontoon
CN111022242B (zh) 一种综合利用波浪能与海流能的发电装置
CN203230525U (zh) 海洋能发电装置及其框架
CN113623114B (zh) 一种水下叶片式发电装置
CN101892940A (zh) 一种利用潮汐能的双向发电装置
CN111271212A (zh) 一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置
CN215804932U (zh) 一种海浪发电装置
CN201884191U (zh) 漂浮式自然水流发电设备
CN103967697A (zh) 一种海流能发电装置及其机组
CN211082138U (zh) 一种用于风力发电机的专用调向机构
CN104564486B (zh) 一种用链条来同步垂直水车叶片的水车发电装置
CN203594557U (zh) 海滩潮汐发电箱
CN207526639U (zh) 一种利用风能太阳能抽水蓄能的水力发电设备
CN102155347B (zh) 活板箱式平流水轮发电装置
CN113236479B (zh) 一种新能源混合发电装置及使用方法
CN201103508Y (zh) 一种流线体叶片水轮机
CN213270140U (zh) 一种风力水力及太阳能发电组合装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant