CN114233557A - 基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站及应用 - Google Patents

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Abstract

基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站及应用，包括螺旋叶片和供电站；螺旋叶片的一端连接在供电站上；供电站包括充电站连接部和充电站储能部；充电站连接部设置在充电站储能部上，螺旋叶片连接充电站连接部。本发明采用螺旋叶片作为动力来源，螺旋叶片和海流接触时，海流的水平力转换为螺旋力，通过联轴器和换向器将力矩传递给增速齿轮组和发电机，螺旋叶轮旋转形成向后移动的平面，从而产生正向的力矩推动叶片旋转，解决低速启动的问题。

Description

基于螺旋叶片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，特别涉及基于螺旋叶片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，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。另外了为了防止水蚀现象产生和静音性能，海流水轮机应避免直接切割海流。
为了应对以上的两点需求，本发明提出一种基于螺旋型海流轮机的海洋供电站。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于螺旋叶片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：
基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，包括螺旋叶片和供电站；螺旋叶片的一端连接在供电站上；
供电站包括充电站连接部和充电站储能部；充电站连接部设置在充电站储能部上，螺旋叶片连接充电站连接部。
进一步的，螺旋叶片包括转轴和螺旋叶片，螺旋叶片呈螺旋状设置在转轴上。
进一步的，充电站连接部包括充电站上腔体、联轴器和换向器；联轴器和换向器均设置在充电站上腔体内，联轴器的一端连接转轴，联轴器的另一端连接换向器。
进一步的，充电站储能部包括充电站下腔体、增速齿轮组、传动杆、发电机和蓄能系统；传动杆连接换向器，增速齿轮组一端设置在传动杆上，另一端设置在发电机上，发电机连接储能系统；增速齿轮组、传动杆、发电机和蓄能系统均设置在充电站下腔体内。
进一步的，发电机通过电线连接储能系统。
进一步的，蓄能系统连接有喇叭型无线充电接口，喇叭型无线充电接口设置在充电站下腔体侧壁上。
进一步的，充电站下腔体底部设置有充电站后支架。
进一步的，基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站的应用，用于海底海流供电。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明采用螺旋叶片作为动力来源，螺旋叶片和海流接触时，海流的水平力转换为螺旋力，通过联轴器和换向器将力矩传递给增速齿轮组和发电机，螺旋叶轮旋转形成向后移动的平面，从而产生正向的力矩推动叶片旋转，解决低速启动的问题。
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1一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站主视图；
图2一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站轴测图；
图3一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站上部腔体轴测图；
图4一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站下部腔体轴测图；
其中：
1、螺旋叶片，2、联轴器，3、换向器，4、充电站上腔体，5、充电站下腔体，6、增速齿轮组，7、发电机，8、蓄能系统，9、电线，10、喇叭型无线充电接口，11、海底安装支架
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图4，基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，包括螺旋叶片1和供电站；螺旋叶片1的一端连接在供电站上；
供电站包括充电站连接部和充电站储能部；充电站连接部设置在充电站储能部上，螺旋叶片1连接充电站连接部。
螺旋叶片1包括转轴和螺旋叶片，螺旋叶片呈螺旋状设置在转轴上。
图1和图2分别为一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站的轴测图和主视图，如图1所示一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站由以下部件组成螺旋叶片1，联轴器2，换向器3，海洋供电站上腔体外壁4，海洋供电站下腔体外壁5，增速齿轮组6，发电机7，蓄能系统8，电线9，喇叭型无线充电系统10，海底安装支架11。
螺旋叶片1通过联轴器2与换向器3连接，换向器的一端与增速齿轮组6的低速大齿轮连接，发电机7的轴与增速齿轮组6的高速小齿轮连接。电线9连接发电机7和蓄能系统8。电线9连接蓄能系统8与喇叭型无线充电系统10。联轴器2和换向器3与增速齿轮组6，发电机7，蓄能系统8和电线9分别安装在海洋供电站上腔体外壁4与海洋供电站下腔体外壁5的腔体内。喇叭型无线充电系统10安装于海洋供电站下腔体外壁5的开口处。
图3为一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站上部腔体的轴测图，其中海洋供电站上腔体外壁4由一个无底面和侧面有开孔的圆柱腔体组成，其中侧面的开口配合必要的水密封装置与螺旋叶片1相连接。通过联轴器2和换向器3将力矩传递给增速齿轮组6和发电机7。
图4为一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站下部腔体的轴测图，海洋供电站下腔体外壁5由一个上底面开孔和侧面有开孔的圆柱腔体组成。增速齿轮组6，发电机7，蓄能系统8，电线9，喇叭型无线充电系统10安装在海洋供电站下腔体外壁5的腔体内。
图4是螺旋叶片1的主视图和轴测图。
其中L为螺旋叶片长度，p为叶片间距，α为螺旋叶片椎顶角(螺旋叶片和中轴的夹角)，r为螺旋叶片内径，R为螺旋叶片外径。
螺旋叶片的几何范围为0.5<p/L<3，60°<α<120°，0.05<r/R<0.3。
为了验证一种基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站的实用性，以及其在低速海流的自启动性能和转换能量的性能。团队利用水洞实验的方式，对直径为300mm的海流轮机进行验证，经验证启动流速为0.1m/s，在1m/s的工况下受力为4牛米。
水洞实验中，水流流过轮机内部，螺旋叶轮旋转形成向后移动的平面，，从而产生正向的力矩推动叶片旋转，进而带动发电机7运动，并将能量储藏到蓄能系统8里，通过喇叭型无线充电系统10给无人潜航器充电。

Claims (8)

1.基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，包括螺旋叶片(1)和供电站；螺旋叶片(1)的一端连接在供电站上；
供电站包括充电站连接部和充电站储能部；充电站连接部设置在充电站储能部上，螺旋叶片(1)连接充电站连接部。
2.根据权利要求1所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，螺旋叶片(1)包括转轴和螺旋叶片，螺旋叶片呈螺旋状设置在转轴上。
3.根据权利要求2所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，充电站连接部包括充电站上腔体(4)、联轴器(2)和换向器(3)；联轴器(2)和换向器(3)均设置在充电站上腔体(4)内，联轴器(2)的一端连接转轴，联轴器(2)的另一端连接换向器(3)。
4.根据权利要求3所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，充电站储能部包括充电站下腔体(5)、增速齿轮组(6)、传动杆、发电机(7)和蓄能系统(8)；传动杆连接换向器(3)，增速齿轮组(6)一端设置在传动杆上，另一端设置在发电机(7)上，发电机(7)连接储能系统(8)；增速齿轮组(6)、传动杆、发电机(7)和蓄能系统(8)均设置在充电站下腔体(5)内。
5.根据权利要求4所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，发电机(7)通过电线(9)连接储能系统(8)。
6.根据权利要求4所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，蓄能系统(8)连接有喇叭型无线充电接口(10)，喇叭型无线充电接口(10)设置在充电站下腔体(5)侧壁上。
7.根据权利要求4所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，其特征在于，充电站下腔体(5)底部设置有充电站后支架(11)。
8.基于螺旋叶片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7任意一项所述的基于螺旋叶片海流轮机的海洋供电站，用于海底海流供电。
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