CN203130329U - 复合式潮流能垂直轴水轮机 - Google Patents

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史宏达
王俊芳
杨万昌
曲恒良
赵环宇
马哲
曲娜
燕浩然
唐乃成
张莹
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Abstract

本实用新型涉及一种兼具有高效率、快启动性和低成本的复合式潮流能垂直轴水轮机。其包括外部H结构、内部S结构、传动结构，外部框架支撑结构。S叶片嵌套在H叶片的内部，通过H结构的展臂与轴承结构连接在一起，S叶片直接固定在轴承上，两种叶片以相同的转速运动，没有运动位移差，这样可以使S叶片的高启动性能带动H轮，提高能量的利用率。本实用新型潮流能转换效率高，整体稳定性好，可靠性高。

Description

复合式潮流能垂直轴水轮机
技术领域
本实用新型属于水轮机机械领域，具体涉及一种复合式潮流能垂直轴水轮机。
背景技术
潮流能是一种清洁的可再生新能源，我国的潮流能资源丰富居世界首位。水轮机作为海洋潮流能动能的转换装置，是潮流能开发利用的核心组成部分，其水动力性能的优劣是潮流能能否有效开发利用的关键，垂直轴水轮机因其不受来流方向的影响，结构简单，是国内外研究的热点，但固定式垂直轴水轮机虽转换效率高，但启动性能低。
未来潮流能水轮机的发展趋势为：研制高效率、高可靠性、低成本的潮流能垂直轴水轮机，这就要求潮流能水轮机兼顾启动性能、高效的潮流能转换率及结构的可靠性，现在很多潮流能技术还不成熟。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种启动快、转换效率高的复合式潮流能垂直轴水轮机。
本实用新型的技术方案是：一种潮流能发电装置，包括外部H结构，内部S结构、传动结构、外部支撑框架结构；S轮结构嵌套在H轮的内部，组成复合式的水轮机。
所述的H型结构有三个叶片，翼型选择的是NACA0018（也可以选择其他叶片形式），三个叶片之间的角度均为120度，三个叶片通过连接槽与展臂的槽连接口固定，叶片通过旋转半径展臂与轴相连，尽可能提高潮流能的利用率。
所述的S型结构上下面的叶片数为2个，结构级数为2，提高S轮的启动性能，将S式做成以研发成功的EXIM扭曲形式的水轮机（可以选择其他形式的S式）。
所述传动结构一端与固定在框架结构横梁上的，另一端与发电装置相连。
锚固结构的外部框架支撑加固定结构，长宽高上下横梁分别处在位置的中间。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型属于靠重力固定式潮流能发电装置，潮流能的利用效率较高，可以适用于不同的海况条件，可以实现商业化生产，降低发电成本；
2、本实用新型将启动性能好的S型结构与工作性能较好的H型结构相结合，能够优势互补，提高潮流能的能量利用率；
3、本实用新型活动部件较少，可靠性高，整体稳定性好，能兼顾结构的可靠性和潮流能的转换率；
4、本实用新型结构简单并且耐久性较好，造价便宜，便于实现规模生产与阵列布置。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的外部H结构示意图
图3是本实用新型的外部H结构的部分示意图
图4是本实用新型的外部H结构的部分示意图
图5是本实用新型的内部S结构示意图
图6是本实用新型的外部框架支撑结构
其中，1-外部H结构，2-内部S结构，3-传动结构，4-外部框架支撑结构，101-H型结构的展臂，102-H型结构的叶片，103—连接槽，104—曹连接口，201-S型结构叶片，301-轴承，401-框架结构的下横梁，402-框架结构的上横梁，403—底座。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本实用新型。
参见图1-图6，本实用新型包括外部H结构1、内部S结构2、传动结构3、外部支撑框架结构4。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部H结构1和内部S结构2，H结构1包括展臂102和三个NACA0018型的叶片101，三个叶片的间隔120度，潮流能利用率高；S结构2的叶片201数为2个，结构级数为2，S轮高度与叶片直径的比值高经比为4，两叶片之间交叠部分宽度与叶片直径的比值折叠率为0.1；H结构的上下展臂用螺丝固定在传动结构上，H型结构的叶片用钢丝固定在上下展臂上，S结构通过传动结构3嵌套在H型结构的内部，两者高度相同，没有相对运动，这就构成了复合式的水轮机，结合两者的劣势互补，优势叠加，既提高了水轮机的启动性能，又提高了潮流能的能量利用率。
复合式潮流能垂直轴水轮机的传动结构3，固定框架结构的横梁401上，轴承连接H型结构1和S型结构。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部支撑框架结构4，框架结构结构不仅是整套装置的起着连接作用，还有支撑和重力式固定作用，整个框架是四方体，对来流的方向不限制，而且结构简单，造价低廉，牢固可靠性高。

Claims (5)

1.一种复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，包括外部H结构、内部S结构、传动结构和外部框架；其中S结构嵌套在H结构的内部，通过传动结构连接在一起。 
2.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，所述的外部H结构有三个叶片，叶片形状是翼型，三个叶片之间的夹角均为120度，三个叶片上下通过连接槽与展臂的槽连接孔相连，上下展臂分别通过螺栓和轴承连接固定。 
3.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，所述的S型结构的结构级数为2，上下叶片错开角度为900,每层叶片数量为2个，传动结构穿过S结构。 
4.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，所述的传动结构连接H结构和S结构。 
5.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机，其特征在于，所述传动结构底部与外部框架相连，顶部与发电装置相连。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103061951A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 中国海洋大学 复合式潮流能垂直轴水轮机
CN105626349A (zh) * 2015-12-21 2016-06-01 浙江海洋学院 襟翼型垂直轴水轮机
CN109515662A (zh) * 2018-12-21 2019-03-26 哈尔滨工程大学 一种适用于具有永久续航能力的水下无人航行器的充电系统

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