[發明專利]一種帶對數螺旋形葉片的水平軸潮流能水輪機

有效

• 申請號: 201610072646.X
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105736228B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭源;何中偉;蘆月;闞闞;付士鳳;陳宇杰;張偉婷
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/04;F03B3/12;F03B11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 吳樹山

技術領域

本發明屬于水輪機發電技術領域，特別是涉及一種帶對數螺旋形葉片的水平軸潮流能水輪機。

背景技術

近些年來，隨著海洋資源以及海洋權益日漸被關注，人類對于潮流能的探索和開發在逐漸地升溫，潮流能作為海洋能的重要組成部分，具有可預測性、功率密度大及能量穩定等突出優點，開發利用備受關注。

潮流能的開發主要集中在發電技術領域，潮流能水輪機便是其核心能量轉換裝置。按照結構分類，現有的潮流能水輪機主要有水平軸水輪機、垂直軸水輪機和振蕩水翼，這些潮流能水輪機各有利弊，水平軸水輪機技術比較成熟，獲能效率較高，但是偏航損失嚴重；垂直軸水輪機雖然結構簡單，易于維修養護，但還存在著自啟動困難、效率低的問題；振蕩水翼的研究起步較晚，還處在探索階段。同時，這些水輪機的振動與噪聲大，對魚類、頭足類等海洋生物所賴以生存的海洋環境均有一定程度的影響與破壞。從已公布的專利技術來看，也因存在前述不足而無法進入實用階段。

中國專利申請201210556394.X公開了“復合式潮流能垂直軸水輪機”，該方案雖然采用了外部H型、內部S型的結構，具有快啟動性能、穩定性較好等優點，但因葉片垂直軸方向布置，使得整機效率較低，且對海洋生物有較大影響。中國專利申請201310291232.2公開了“一種葉片姿勢可變的潮流能獲能水輪機”，該方案通過鏈接方式將弧形葉片布置在主軸上，葉片姿勢可變，周期穩定性較好，但因其結構過于復雜，經濟性較差，不具有實用價值。

綜上所述，如何克服現有技術的不足已成為當今水輪機發電技術領域中亟待解決的重點難題之一。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術所存在的不足而提供一種帶對數螺旋形葉片的水平軸潮流能水輪機，本發明的水輪機巧妙地運用了呈二維對數螺旋線形狀的對數螺旋形葉片，以沿類錐形輪轂的軸向漸變拉伸形成空間扭曲形狀均勻分布設置在類錐形輪轂的外周上做勻速旋轉運動，大大減少了水力摩擦碰撞，降低了入口水頭損失，從而提高了水輪機獲能功效并很好地解決了使海洋魚群順利通過等難題。

根據本發明提出的一種帶對數螺旋形葉片的水平軸潮流能水輪機，包括主軸、機箱、推力軸承、聯軸器、發電機、機架、底座、導水錐，所述機箱下方分別以機架和底座支撐；其特征在于，還包括呈二維對數螺旋線形狀的對數螺旋形葉片、浸入水潮流中的類錐形輪轂、密封罩；所述發電機通過聯軸器及主軸與類錐形輪轂聯接，在主軸與類錐形輪轂連接處設置密封罩，在類錐形輪轂后側的機箱尾部設置導水錐，所述對數螺旋形葉片通過推力軸承以沿類錐形輪轂的軸向漸變拉伸形成空間扭曲形狀均勻分布設置在類錐形輪轂的外周上；所述對數螺旋形葉片在類錐形輪轂外周上的不同軸向距離下的截面翼型曲線上關鍵點的坐標以如下方式表示，X和Y分別代表對數螺旋形葉片截面翼型曲線上關鍵點的空間坐標值，距離類錐形輪轂的前緣軸向55cm處的參數參見表1：

表1