CN114233555B - 一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站及应用 - Google Patents

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Abstract

一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站及应用，包括复合襟翼海流轮机和供电装置，复合襟翼海流轮机设置在供电装置上；复合襟翼海流轮机包括襟翼叶片、轮机圆盘和轮机中心轴；若干轮机圆盘同轴套设在轮机中心轴上；每个轮机圆盘上均设置有襟翼叶片；本发明复合襟翼海流轮机有多个垂直同轴放置的圆盘构成，每个圆盘的上表面都安装有圆周对称的单向开口的襟翼叶片，水流流过圆盘时，动力面的襟翼叶片张开产生动力驱动轮机旋转，阻力面的襟翼叶片闭合减少形成的阻力，形成力矩差，从而使得轮机旋转，带动供电装置产生电能，给无线充电喇叭接口供电。

Description

一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站及应用
技术领域
本发明属于海流轮机技术领域，特别涉及一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站及应用。
背景技术
随着人类对于海洋探索的需求的不断增加，出现了由深海声纳无人潜航器组成的深海观测网，现阶段的深海观测网主要是以陆基供电，船基供电为主的，但是陆基供电面临着高昂的铺设维修费用，同时船基供电也要面临高昂的维护费用。在水下攻防体系中，以陆基供电为主的深海监测网，同样面临着主电网破坏后系统面临瘫痪的风险。
利用深海海流能的水下供电站可以很好的解决这一问题，所以这类充电站有着很广阔的应用前景。
但是深海的流速较低，其流速在0.1m/s-0.5m/s之间，所以此类供电站采用的海流轮机需要解决低速启动问题。根据行业报告显示，升力型水平轴海流轮机，并没有办法很好的解决这样的一个问题。除此之外升力型水平轴海流轮机等固定翼叶片会产生生物附着的问题，从而降低海流轮机的可靠性和效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站及应用，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，包括复合襟翼海流轮机和供电装置，复合襟翼海流轮机设置在供电装置上；
复合襟翼海流轮机包括襟翼叶片、轮机圆盘和轮机中心轴；若干轮机圆盘同轴套设在轮机中心轴上；每个轮机圆盘上均设置有襟翼叶片；
襟翼叶片为十字交叉结构。
进一步的，襟翼叶片包括襟翼和密封装置；两个襟翼垂直交叉设置，交叉点固定设置在轮机圆盘的几何中心，形成四个方向的襟翼，每个方向的襟翼远端以及一个侧边均通过密封装置固定在轮机圆盘上。
进一步的，每个方向的襟翼形成开口朝向同侧的口袋结构。
进一步的，襟翼为长条状结构。
进一步的，每个轮机圆盘彼此保持平行且同心的位置关系。
进一步的，供电装置包括充电站腔体、增速齿轮组、转轴、发电机和储能装置；增速齿轮组的一端设置在转轴上，另一端连接发电机，发电机连接储能装置；增速齿轮组、转轴、发电机和储能装置均设置在充电站腔体内。
进一步的，转轴与轮机中心轴连接；发电机通过电线连接储能装置。
进一步的，储能装置连接无线充电喇叭接口，无线充电喇叭接口设置在充电站腔体上；充电站腔体底部设置有海底支架。
进一步的，一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站的应用，用于海洋海流发电及水下航行器充电。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明复合襟翼海流轮机有多个垂直同轴放置的圆盘构成，每个圆盘的上表面都安装有圆周对称的单向开口的襟翼叶片，水流流过圆盘时，动力面的襟翼叶片张开产生动力驱动轮机旋转，阻力面的襟翼叶片闭合减少形成的阻力，形成力矩差，从而使得轮机旋转，解决低速启动问题，带动供电装置产生电能，给无线充电喇叭接口供电。
本发明襟翼叶片为十字交叉结构，接触面积大，发电效率高。
本发明发电装置和储能装置连接，进而连接无线充电装置，实现海底发电充电。
附图说明
图1一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站主视图；
图2一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站轴测图；
图3一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站放大俯视图；
图4来流叶片姿态图。
其中：1襟翼叶片，2轮机圆盘，3轮机中心轴，4充电站腔体，5增速齿轮组，6发电机，7电线，8蓄能装置，9无线充电喇叭接口，10海底支架，11襟翼,12密封装置。
具体实施方式
本发明的核心在于设计了一种新型的复合襟翼海流轮机，并且设计了一套分布式供电系统和无线充电系统，使其组成一个深海充电站，用于给无人航行器充电。
其中复合襟翼海流轮机有多个垂直同轴放置的圆盘构成，每个圆盘的上表面都安装有圆周对称的单向开口的襟翼叶片。
到水流流过圆盘时，动力面的襟翼叶片张开产生动力驱动轮机旋转，阻力面的襟翼叶片闭合减少形成的阻力，形成力矩差，从而使得轮机旋转。
图1与图2分别为海洋充电站的主视图和轴测图。
如图所示一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站由襟翼叶片1，轮机圆盘2，轮机中心轴3，充电站腔体4，增速齿轮组5，发电机6，电线7，蓄能装置8，无线充电喇叭接口9和海底支架10组成。每个襟翼叶片1的三条边固定在轮机圆盘2上，其安装方式为中心对称。每个轮机圆盘2彼此保持平行且同心的位置关系，垂直安装于轮机中心轴3。轮机中心轴3通过充电站腔体4上底面的开口与增速齿轮组5的低速大齿轮连接。增速齿轮组5的高速小齿轮与发电机6相连，实现力矩的变速传递。电线7连接发电机6蓄能装置8和无线充电喇叭接口9实现能量传递储存的功能。无线充电喇叭接口9通过充电站腔体4的侧面开孔与充电站腔体4相连。充电站腔体4的下底面与海底支架10相连，起到固定的作用，
图3为海洋充电站的放大俯视图，其中襟翼叶片1由襟翼11和密封装置12组成。密封装置12将襟翼11的三边安装于轮机圆盘2，当来流方向靠近开口，襟翼11会张开与水流产生作用力。
图4为来流方向自上而下时襟翼叶片1的姿态，此时左侧的叶片张开产生逆时针的力矩，其他襟翼叶片1保持闭合不受力，合力矩方向为逆时针，从而推动轮机圆盘2和轮机中心轴3转动产生能量。

Claims (6)

1.一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，其特征在于，包括复合襟翼海流轮机和供电装置，复合襟翼海流轮机设置在供电装置上；
复合襟翼海流轮机包括襟翼叶片(1)、轮机圆盘(2)和轮机中心轴(3)；若干轮机圆盘(2)同轴套设在轮机中心轴(3)上；每个轮机圆盘(2)上均设置有襟翼叶片(1)；襟翼叶片(1)为十字交叉结构；
襟翼叶片(1)包括襟翼(11)和密封装置(12)；两个襟翼(11)垂直交叉设置，交叉点固定设置在轮机圆盘(2)的几何中心，形成四个方向的襟翼，每个方向的襟翼远端以及一个侧边均通过密封装置(12)固定在轮机圆盘(2)上；
每个方向的襟翼形成开口朝向同侧的口袋结构；
襟翼(11)为长条状结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，其特征在于，每个轮机圆盘(2)彼此保持平行且同心的位置关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，其特征在于，供电装置包括充电站腔体(4)、增速齿轮组(5)、转轴、发电机(6)和储能装置(8)；增速齿轮组(5)的一端设置在转轴上，另一端连接发电机(6)，发电机(6)连接储能装置(8)；增速齿轮组(5)、转轴、发电机(6)和储能装置(8)均设置在充电站腔体(4)内。
4.根据权利要求3所述的一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，其特征在于，转轴与轮机中心轴(3)连接；发电机(6)通过电线(7)连接储能装置(8)。
5.根据权利要求4所述的一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，其特征在于，储能装置(8)连接无线充电喇叭接口(9)，无线充电喇叭接口(9)设置在充电站腔体(4)上；充电站腔体(4)底部设置有海底支架(10)。
6.一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站的应用，其特征在于，基于权利要求1至5任意一项所述的一种基于复合襟翼海流轮机的海洋供电站，用于海洋海流发电及水下航行器充电。
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