CN204572325U - 一种波浪能水轮机结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种波浪能水轮机结构，解决现有波浪能发电大多采用摆动往复，效率低，对发电机损耗大的问题。本装置设置在海面上的船体上，船体内设有发电机，发电机连接有从侧面水平伸出船体的叶轮，其特征在于：所述叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。本实用新型水轮机的叶轮在波浪起伏过程中能始终保持一个方向旋转；本实用新型还能在利用波浪能的同时利用洋流的能量推动叶轮。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用海洋洋流的发电装置，特别涉及一种波浪能水轮机结构。
背景技术
海洋中潮起潮落、洋流流动、波浪起伏都蕴含着巨大的能源，在能源日益紧张的今日，海洋能源是一个巨大的宝库，海洋潮汐能、波浪能清洁无污染，且潜能巨大，而目前人们对海洋能源的开发还只是沧海一粟。
目前针对海洋波浪能的利用，传统思路是设置带发电装置的浮子，利用波浪的起伏驱动摆锤摆动，来驱动发电机工作。如中国专利局2013年7月17日公开的CN103206338A号专利申请文件，记载了一种波浪能发电装置，该装置就是利用浮子内的摆锤随波浪起伏而摆动，利用摆动带动转轴转动进行发电。波浪起伏可视为一种往复运动，摆锤摆动也是一种往复运动，往复运动在转向的过程中需要消耗大量的能量，也就是说，大量的波浪能在摆锤往复运动过程中被转向所消耗，而且，摆锤摆动-停止-转向的过程中，发电机转速变化大，对机体寿命也有影响。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有波浪能发电大多采用摆动往复，效率低，对发电机损耗大的问题，提供一种利用叶轮保持一个方向转动的波浪能水轮机结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种波浪能水轮机结构，设置在海面上的船体上，船体内设有发电机，发电机连接有从侧面水平伸出船体的叶轮，所述叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。上述结构保证叶轮贴靠扣合面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最小，叶轮贴合展开面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最大。船体在海面上行驶，叶轮从侧面水平伸出，叶轮可以半露在水面以上，也可以在海水平面以下，叶轮旋转过程中，一侧为上升侧，一侧为下降侧，受波浪和洋流驱动分为三种情况：1、波浪上升过程中，叶轮上升侧的叶片被上升的波浪推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受波浪的浮力；而下降侧的叶片则被上升的波浪反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对上升的波浪形成阻挡；2、波浪下降过程中，叶轮下降侧的叶片被落下的波浪推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受波浪落下的重力；而上升侧的叶片则被落下的波浪反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对落下的波浪形成阻挡；3、洋流的作用，如果叶轮半露在水面上，当叶轮转动方向顺着洋流方向，叶轮底侧的叶片被洋流推动展开，当叶轮转动方向逆着洋流方向，则叶轮底侧的叶片被洋流推动扣合；如果叶轮完全没入水面以下，则无论叶轮转动方向如何，顺着洋流方向的叶片被洋流推动展开，逆着洋流方向的叶片被洋流推动扣合。海面上波浪和洋流情况复杂，但是无论以上三种状态如何结合，本装置的叶轮总是保持一个旋转方向，减少了转向的能量损失和对机体的冲击。
作为优选，以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。叶片展开时和扣合时均位于基准线同一侧，没有越过径向临界点，使扣合和展开状态变换时冲击小，损失的能量也小。同时，叶轮展开状态的工作面与叶轮切线夹角小于90度，起到聚流作用，充分利用水流冲击力。
作为优选，所述叶片贴合扣合面时，叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线之外。叶片外端在扣合时略为突出叶轮表面，使叶片转动到顺流方向时，能借助海水推动迅速展开。
作为优选，所述叶片为弧形，叶片内弧面朝向扣合面，扣合面为凸起外弧面，所述扣合面的弧面半径小于叶片的弧面半径。使叶片扣合状态时不会与扣合面完全贴合造成展开阻力过大。
作为优选，所述展开面的表面与叶片对应位置的表面形状适配。展开状态的叶片所受压力较大，因此展开面设计为与叶片适配的平面或者弧度相同的弧面，形成大面积的稳定支撑。
作为优选，所述叶片的根部与展开面贴合的位置开设有排水孔。在叶片展开到扣合转换过程中，V形槽中的水可以从排水孔流出，避免形成过大的阻力
作为优选，所述叶片为中部折弯的V形叶片，弯折线与摆动轴垂直，叶片从根部到端部V形弯折程度逐渐加大。V形叶片形成聚流作用，最先限度利用水流冲力。
作为优选，所述发电机和叶轮之间通过单向传动的棘轮连接，所述发电机的另一侧还连接有飞轮。波浪和洋流变化不定，在叶轮转速小于飞轮转速时，棘轮脱开，飞轮利用惯性带动发电机发电，当飞轮转速下降到叶轮转速时，棘轮又重新连接传动。
本实用新型采用叶轮收集波浪能，波浪驱动展开和扣合叶轮的叶片，使水轮机的叶轮在波浪起伏过程中能始终保持一个方向旋转；同时，本实用新型还能在利用波浪能的同时利用洋流的能量推动叶轮。
附图说明
图1是本实用新型一种结构示意图。
图2是本实用新型波浪上升过程叶轮状态示意图。
图3是本实用新型波浪下降过程叶轮状态示意图。
图4是本实用新型在洋流作用下的叶轮状态示意图。
图5是本实用新型叶片正面结构图。
图6是本实用新型图5中叶片A、B、C位置的弯折程度对比图。
图中：1.飞轮，2.发电机，3.棘轮，4.叶轮，5.叶片，6.展开面，7.扣合面，8.摆动轴，9.排水孔，10.船体。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例：一种波浪能水轮机结构，如图1所示。本装置设置在海面上的船体上10，船体内设有发电机2。发电机的靠船内的一侧设有大惯性的飞轮1，另一侧通过单向传动的棘轮连接发电机的叶轮4，叶轮从侧面水平伸出船体半没入海水中，叶轮也可以设置在完全没入海平面以下。
如图2、3、4所示，叶轮4表面均匀开设V形槽，V形槽沿叶轮轴向设置，V形槽的一侧壁为展开面6，另一侧为扣合面7，展开面与径向的夹角小于扣合面与径向的夹角。且以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。叶片5摆动设置在V形槽内，叶片的摆动轴8沿V形槽的槽底设置。叶片贴靠扣合面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最小，叶轮贴合展开面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最大。叶片4为弧形叶片，叶片内弧面朝向扣合面7。扣合面的弧形半径小于叶片的弧形半径，展开面的弧形半径与叶片弧形半径一致。叶片贴靠扣合面时，不能完全贴合，且叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线。叶片贴合展开面时，叶片根部与展开面完全贴合形成面支撑。叶片根部与展开面贴合位置开设有一列排水孔9。
如图5、6所示，叶片沿中线V形折弯，弯折线与摆动轴8垂直，如图6所示，叶片的弯折程度从根部到端部逐渐加大。
叶轮旋转过程中，一侧为上升侧，一侧为下降侧，受波浪和洋流驱动分为三种情况：1、波浪上升过程中，叶轮上升侧的叶片被上升的波浪推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受波浪的浮力；而下降侧的叶片则被上升的波浪反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对上升的波浪形成阻挡；2、波浪下降过程中，叶轮下降侧的叶片被落下的波浪推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受波浪落下的重力；而上升侧的叶片则被落下的波浪反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对落下的波浪形成阻挡；3、海底洋流的作用，如果叶轮半露在水面上，当叶轮转动方向顺着洋流方向，叶轮底侧的叶片被洋流推动展开，当叶轮转动方向逆着洋流方向，则叶轮底侧的叶片被洋流推动扣合；如果叶轮完全没入水面以下，则无论叶轮转动方向如何，顺着洋流方向的叶片被洋流推动展开，逆着洋流方向的叶片被洋流推动扣合。海面上波浪和洋流情况复杂，但是无论以上三种状态如何结合，本装置的叶轮总是保持一个旋转方向，减少了转向的能量损失和对机体的冲击。
Claims (8)
1.一种波浪能水轮机结构，设置在海面上的船体上，船体内设有发电机，发电机连接有从侧面水平伸出船体的叶轮，其特征在于：所述叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。
3.根据权利要求1所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述叶片贴合扣合面时，叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线之外。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述叶片为弧形，叶片内弧面朝向扣合面，扣合面为凸起外弧面，所述扣合面的弧面半径小于叶片的弧面半径。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述展开面的表面与叶片对应位置的表面形状适配。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述叶片的根部与展开面贴合的位置开设有排水孔。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述叶片为中部折弯的V形叶片，弯折线与摆动轴垂直，叶片从根部到端部V形弯折程度逐渐加大。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种波浪能水轮机结构，其特征在于：所述发电机和叶轮之间通过单向传动的棘轮连接，所述发电机的另一侧还连接有飞轮。
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