[go: up one dir, main page]

CN105736229A - 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机 - Google Patents

一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机 Download PDF

Info

Publication number
CN105736229A
CN105736229A CN201610073228.2A CN201610073228A CN105736229A CN 105736229 A CN105736229 A CN 105736229A CN 201610073228 A CN201610073228 A CN 201610073228A CN 105736229 A CN105736229 A CN 105736229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
horn
quasi
conical hub
helical blade
helical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610073228.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105736229B (zh
Inventor
付士凤
郑源
阚阚
何中伟
芦月
张伟婷
刘惠文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN201610073228.2A priority Critical patent/CN105736229B/zh
Publication of CN105736229A publication Critical patent/CN105736229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105736229B publication Critical patent/CN105736229B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/006—Sealing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/126—Rotors for essentially axial flow, e.g. for propeller turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2200/00—Mathematical features
    • F05B2200/20—Special functions
    • F05B2200/23—Logarithm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，包括主轴、机箱、推力轴承、联轴器、发电机、机架、底座、导水锥，所述机箱下方分别以机架和底座支撑；其特征在于，还包括呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片、浸入水潮流中的类锥形轮毂、密封罩；所述发电机通过联轴器及主轴与类锥形轮毂联接，在主轴与类锥形轮毂连接处设置密封罩，在类锥形轮毂后侧的机箱尾部设置导水锥，所述喇叭螺旋形叶片通过推力轴承以沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上做匀速旋转运动。本发明大大减少了水力摩擦碰撞，降低了入口水头损失，从而提高了水轮机获能功效并很好地解决了使海洋鱼群顺利通过等难题。

Description

一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
技术领域
本发明属于水轮机发电技术领域，特别是涉及一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机。
背景技术
近些年来，随着海洋资源以及海洋权益日渐被关注，人类对于潮流能的探索和开发在逐渐地升温，潮流能作为海洋能的重要组成部分，具有可预测性、功率密度大及能量稳定等突出优点，开发利用备受关注。
潮流能的开发主要集中在发电技术领域，潮流能水轮机便是其核心能量转换装置。按照结构分类，现有的潮流能水轮机主要有水平轴水轮机、垂直轴水轮机和振荡水翼，这些潮流能水轮机各有利弊，水平轴水轮机技术比较成熟，获能效率较高，但是偏航损失严重；垂直轴水轮机虽然结构简单，易于维修养护，但还存在着自启动困难、效率低的问题；振荡水翼的研究起步较晚，还处在探索阶段。同时，这些水轮机的振动与噪声大，对鱼类、头足类等海洋生物所赖以生存的海洋环境均有一定程度的影响与破坏。从已公布的专利技术来看，也因存在前述不足而无法进入实用阶段。
中国专利申请201210556394.X公开了“复合式潮流能垂直轴水轮机”，该方案虽然采用了外部H型、内部S型的结构，具有快启动性能、稳定性较好等优点，但因叶片垂直轴方向布置，使得整机效率较低，且对海洋生物有较大影响。中国专利申请201310291232.2公开了“一种叶片姿势可变的潮流能获能水轮机”，该方案通过链接方式将弧形叶片布置在主轴上，叶片姿势可变，周期稳定性较好，但因其结构过于复杂，经济性较差，不具有实用价值。
综上所述，如何克服现有技术的不足已成为当今潮流能水轮机技术领域中亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，本发明的水轮机巧妙地运用了呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片，以沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上做匀速旋转运动，大大减少了水力摩擦碰撞，降低了入口水头损失，从而提高了水轮机获能功效并很好地解决了使海洋鱼群顺利通过等难题。
根据本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，包括主轴、机箱、推力轴承、联轴器、发电机、机架、底座、导水锥，所述机箱下方分别以机架和底座支撑；其特征在于，还包括呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片、浸入水潮流中的类锥形轮毂、密封罩；所述发电机通过联轴器及主轴与类锥形轮毂联接，在主轴与类锥形轮毂连接处设置密封罩，在类锥形轮毂后侧的机箱尾部设置导水锥，所述喇叭螺旋形叶片通过推力轴承以沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上；所述喇叭螺旋形叶片在类锥形轮毂外周上的不同轴向距离下的截面翼型曲线上关键点的坐标以如下方式表示，X和Y分别代表喇叭螺旋形叶片截面翼型曲线上关键点的空间坐标值，距离类锥形轮毂的前缘轴向55cm处的参数参见表1：
表1
序号 X Y 序号 X Y
1 -2.019 0.434 11 -2.019 -9.566
2 -1.907 0.410 12 -1.907 -9.590
3 -1.795 0.386 13 -1.795 -9.615
4 -1.683 0.361 14 -1.683 -9.639
5 -1.571 0.337 15 -1.571 -9.663
6 -1.459 0.313 16 -1.459 -9.687
7 -1.346 0.289 17 -1.346 -9.711
8 -1.234 0.265 18 -1.234 -9.735
9 -1.122 0.241 19 -1.122 -9.759
10 -1.010 0.217 20 -1.010 -9.783
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片的左弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-0.0106；
喇叭螺旋形叶片的右弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-10.0106；
距离类锥形轮毂的前缘轴向110cm处的参数参见表2:
表2
序号 X Y 序号 X Y
1 5.356 -2.358 11 5.356 -12.358
2 5.951 -2.620 12 5.951 -12.620
3 6.546 -2.882 13 6.546 -12.882
4 7.141 -3.144 14 7.141 -13.144
5 7.736 -3.406 15 7.736 -13.406
6 8.332 -3.668 16 8.332 -13.668
7 8.927 -3.930 17 8.927 -13.930
8 9.522 -4.192 18 9.522 -14.192
9 10.117 -4.454 19 10.117 -14.454
10 10.712 -4.716 20 10.712 -14.716
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片的左弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-0.0155；
喇叭螺旋形叶片的右弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-10.0155；
距离类锥形轮毂的前缘轴向165cm处的参数参见表3：
表3
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片的左弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-0.0071；
喇叭螺旋形叶片的右弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-10.0071；
距离类锥形轮毂的前缘轴向220cm处的参数参见表4:
表4
序号 X Y 序号 X Y
1 13.891 30.092 11 18.522 30.123
2 15.435 33.436 12 16.978 26.780
3 16.978 36.780 13 20.065 33.467
4 18.522 40.123 14 24.696 43.498
5 20.065 43.467 15 13.891 20.092
6 21.609 46.810 16 15.435 23.436
7 23.152 50.154 17 27.783 50.185
8 24.696 53.498 18 21.609 36.810
9 26.239 56.841 19 26.239 46.841
10 27.783 60.185 20 23.152 40.154
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片的左弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-0.027；
喇叭螺旋形叶片的右弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-10.027；
距离类锥形轮毂的前缘轴向275cm处的参数参见表5:
表5
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片的左弦：y＝-0.9654x-0.0028；
喇叭螺旋形叶片的左弦：y＝-0.9654x-10.0028。
本发明的实现原理是：本发明的水轮机巧妙地运用了呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片，以沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上，当潮流流经本发明的水轮机时，潮流潮流质点则伴随着绕流喇叭螺旋形叶片做匀速旋转运动，大大减少了水力摩擦碰撞，降低了入口水头损失，从而提高了水轮机获能功效；其中，类锥形轮毂可根据潮流流速不同而设置成不同的高径比，呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片可根据潮流流速不同设置成不同的螺距并调节空间扭曲度；极大的保证了转轮转动的稳定性；喇叭螺旋形叶片所受外力之后旋转，进而带动主轴旋转，然后将力矩传递给与之相连的发电机组发电，将海潮流能转化为电能。
本发明与现有技术相比其显著优点是：
第一，本发明的喇叭螺旋形叶片呈二维喇叭螺旋线形状，以沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上做匀速旋转运动，大大减少了水力摩擦碰撞，降低了入口水头损失，从而提高了水轮机获能功效；
第二，本发明的类锥形轮毂呈所述喇叭螺旋形叶片(1)内缘的三维喇叭螺旋线绕轴向旋转形成的类圆锥形状，与喇叭螺旋形叶片配合并协同作用，不仅大大减小了水轮机机组的振动与噪声，而且可使海洋鱼群顺利通过，有效地解决了现有技术所存在的鱼类难于迁徙、对海洋生态环境造成破坏以及潮流能水轮机与海洋生物难于共存的问题。
第三，本发明的水轮机结构填补了本技术领域的空白，它有效地解决了现有技术所存在的自启动困难的难题，且类锥形轮毂可根据潮流流速不同设置成不同的高径比，喇叭螺旋形叶片的截面形状可呈对称机翼型或非对称机翼型，这种以类锥形轮毂与喇叭螺旋形叶片协同匹配所产生的推力，能够获得更多的潮流能。
第四，本发明的水轮机结构稳定性好、有效工作时间长和效率高，可作为现有技术的升级换代产品，适用于替代本领域中利用潮流能发电的各种水轮机。
附图说明
图1是本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机的结构剖视示意图。
图2是本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机的本体外形结构示意图。
图3是本发明提出的喇叭螺旋形叶片的喇叭螺旋线示意图。
图4是本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机的转轮外形结构示意图。
图5是本发明提出的单喇叭螺旋形叶片的外形结构示意图。
图6是本发明提出的双喇叭螺旋形叶片组合的外形结构示意图。
图7是本发明提出的喇叭螺旋形叶片的轴向不同位置截面示意图。
图8是本发明提出的距离类锥形轮毂前缘轴向55cm处喇叭螺旋形叶片截面型线示意图。
图9是本发明提出的距离类锥形轮毂前缘轴向110cm处喇叭螺旋形叶片截面型线示意图。
图10是本发明提出的距离类锥形轮毂前缘轴向165cm处喇叭螺旋形叶片截面型线示意图。
图11是本发明提出的距离类锥形轮毂前缘轴向200cm处喇叭螺旋形叶片截面型线示意图。
图12是本发明提出的距离类锥形轮毂前缘轴向250cm处喇叭螺旋形叶片截面型线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
结合图1-3，本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，包括主轴(3)、机箱(5)、推力轴承(6)、联轴器(7)、发电机(8)、机架(9)、底座(10)、导水锥(11)，所述机箱(5)下方分别以机架(9)和底座(10)支撑；还包括呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片(1)、浸入水潮流中的类锥形轮毂(2)、密封罩(4)；所述发电机(8)通过联轴器(7)及主轴(3)与类锥形轮毂(2)联接，在主轴(3)与类锥形轮毂(2)连接处设置密封罩(4)，在类锥形轮毂(2)后侧的机箱(5)尾部设置导水锥(11)，所述喇叭螺旋形叶片(1)通过推力轴承(6)以沿类锥形轮毂(2)的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂(2)的外周上。
结合图4-12，本发明所述喇叭螺旋形叶片(1)在类锥形轮毂(2)外周上的不同轴向距离下的截面翼型曲线上关键点的坐标以如下方式表示，X和Y分别代表喇叭螺旋形叶片(1)截面翼型曲线上关键点的空间坐标值，距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向55cm处的参数参见表1：
表1
序号 X Y 序号 X Y
1 -2.019 0.434 11 -2.019 -9.566
2 -1.907 0.410 12 -1.907 -9.590
3 -1.795 0.386 13 -1.795 -9.615
4 -1.683 0.361 14 -1.683 -9.639
5 -1.571 0.337 15 -1.571 -9.663
6 -1.459 0.313 16 -1.459 -9.687
7 -1.346 0.289 17 -1.346 -9.711
8 -1.234 0.265 18 -1.234 -9.735
9 -1.122 0.241 19 -1.122 -9.759
10 -1.010 0.217 20 -1.010 -9.783
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-0.0106；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-10.0106；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向110cm处的参数参见表2:
表2
序号 X Y 序号 X Y
1 5.356 -2.358 11 5.356 -12.358
2 5.951 -2.620 12 5.951 -12.620
3 6.546 -2.882 13 6.546 -12.882
4 7.141 -3.144 14 7.141 -13.144
5 7.736 -3.406 15 7.736 -13.406
6 8.332 -3.668 16 8.332 -13.668
7 8.927 -3.930 17 8.927 -13.930
8 9.522 -4.192 18 9.522 -14.192
9 10.117 -4.454 19 10.117 -14.454
10 10.712 -4.716 20 10.712 -14.716
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-0.0155；喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-10.0155；距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向165cm处的参数参见表3：
表3
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-0.0071；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-10.0071；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向220cm处的参数参见表4:
表4
序号 X Y 序号 X Y
1 13.891 30.092 11 18.522 30.123
2 15.435 33.436 12 16.978 26.780
3 16.978 36.780 13 20.065 33.467
4 18.522 40.123 14 24.696 43.498
5 20.065 43.467 15 13.891 20.092
6 21.609 46.810 16 15.435 23.436
7 23.152 50.154 17 27.783 50.185
8 24.696 53.498 18 21.609 36.810
9 26.239 56.841 19 26.239 46.841
10 27.783 60.185 20 23.152 40.154
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-0.027；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-10.027；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向275cm处的参数参见表5:
表5
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.9654x-0.0028；
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.9654x-10.0028。
本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机的进一步的优选方案是：
本发明所述喇叭螺旋形叶片(1)的数量为1至5枚；所述喇叭螺旋形叶片(1)的截面形状呈对称机翼型或非对称机翼型；所述喇叭螺旋形叶片(1)的螺距为20～40厘米；所述类锥形轮毂(2)的高度与直径之比为3:1～5:1；所述导水锥(11)的高度与直径之比为1:1～2:5；所述类锥形轮毂(2)的过旋转轴截面的外周曲线上关键点的坐标以如下方式表示，X和Z分别代表类锥形轮毂(2)的过旋转轴截面的外周曲线上关键点的空间坐标值，具体参数参见表6：
表6
本发明提出的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机的应用实施例如下：
以沿海区域的潮流能流速为1.1m/s～2.3m/s条件下使用本发明提出的一种带对数喇叭形叶片的水平轴潮流能水轮机为例:
实施例1的设计方案与本发明上述的技术方案完全相同，其主要部件的设计参数公开如下：
本发明的喇叭螺旋形叶片(1)的数量为2枚；对喇叭旋形叶片(1)的截面形状选择对称机翼型；喇叭螺旋形叶片(1)的高度为310cm、最大直径为180cm，最小螺距为85cm、螺距渐变比为5:6；类锥形轮毂(2)的高度为310cm、最大直径为105cm；所述导水锥(11)的高度为180cm、直径为105cm。
实施例2的设计方案与本发明上述的技术方案完全相同，其主要部件的设计参数公开如下：
本发明的喇叭螺旋形叶片(1)的数量为1枚；喇叭螺旋形叶片(1)的截面形状选择非对称机翼型；喇叭螺旋形叶片(1)的高度为320cm、最大直径为190cm，最小螺距为85cm、螺距渐变比为5:6；类锥形轮毂(2)的高度为320cm、最大直径为105cm；所述导水锥(11)的高度为190cm、直径为105cm。
实施例3的设计方案与本发明上述的技术方案完全相同，其主要部件的设计参数公开如下：
本发明的对喇叭旋形叶片(1)的数量为5枚；对喇叭旋形叶片(1)的截面形状选择对称机翼型；对喇叭旋形叶片(1)的高度为320cm、最大直径为160cm，最小螺距为90cm、螺距渐变比为5:6；类锥形轮毂(2)的高度为320cm、最大直径为105cm；所述导水锥(11)的高度为160cm、直径为105cm。
本发明的具体应用过程为：本发明的转轮包括喇叭螺旋形叶片(1)与沿类锥形轮毂(2)协同配合，当海洋中的潮流冲击本发明所述转轮的喇叭螺旋形叶片(1)，由转轮的喇叭螺旋形叶片(1)将潮流能的能量转换为转轮的动能，进而带动水平轴潮流能水轮机的输出轴旋转，将潮流的能量转换为水平轴潮流能水轮机的动能，进一步带动发电机发电，潮流通过导水锥段流向转轮的后方，回归海洋中。
本发明的具体实施方式中未涉及的说明属于本领域公知的技术，可参考公知技术加以实施。
本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种带对数螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (7)

1.一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，包括主轴(3)、机箱(5)、推力轴承(6)、联轴器(7)、发电机(8)、机架(9)、底座(10)、导水锥(11)，所述机箱(5)下方分别以机架(9)和底座(10)支撑；其特征在于，还包括呈二维喇叭螺旋线形状的喇叭螺旋形叶片(1)、浸入水潮流中的类锥形轮毂(2)、密封罩(4)；所述发电机(8)通过联轴器(7)及主轴(3)与类锥形轮毂(2)联接，在主轴(3)与类锥形轮毂(2)连接处设置密封罩(4)，在类锥形轮毂(2)后侧的机箱(5)尾部设置导水锥(11)，所述喇叭螺旋形叶片(1)通过推力轴承(6)以沿类锥形轮毂(2)的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂(2)的外周上；所述喇叭螺旋形叶片(1)在类锥形轮毂(2)外周上的不同轴向距离下的截面翼型曲线上关键点的坐标以如下方式表示，X和Y分别代表喇叭螺旋形叶片(1)截面翼型曲线上关键点的空间坐标值，距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向55cm处的参数参见表1：
表1
序号 X Y 序号 X Y 1 -2.019 0.434 11 -2.019 -9.566 2 -1.907 0.410 12 -1.907 -9.590 3 -1.795 0.386 13 -1.795 -9.615 4 -1.683 0.361 14 -1.683 -9.639 5 -1.571 0.337 15 -1.571 -9.663 6 -1.459 0.313 16 -1.459 -9.687 7 -1.346 0.289 17 -1.346 -9.711 8 -1.234 0.265 18 -1.234 -9.735 9 -1.122 0.241 19 -1.122 -9.759 10 -1.010 0.217 20 -1.010 -9.783
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-0.0106；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：
y＝-0.0023x4-0.0143x3-0.0318x2-0.2452x-10.0106；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向110cm处的参数参见表2:
表2
序号 X Y 序号 X Y 1 5.356 -2.358 11 5.356 -12.358 2 5.951 -2.620 12 5.951 -12.620 3 6.546 -2.882 13 6.546 -12.882 4 7.141 -3.144 14 7.141 -13.144 5 7.736 -3.406 15 7.736 -13.406 6 8.332 -3.668 16 8.332 -13.668 7 8.927 -3.930 17 8.927 -13.930 8 9.522 -4.192 18 9.522 -14.192 9 10.117 -4.454 19 10.117 -14.454 10 10.712 -4.716 20 10.712 -14.716
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-0.0155；喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝0.0001x3-0.0015x2-0.4323x-10.0155；距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向165cm处的参数参见表3：
表3
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-0.0071；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝-0.0001x2+0.1604x-10.0071；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向220cm处的参数参见表4:
表4
序号 X Y 序号 X Y 1 13.891 30.092 11 18.522 30.123 2 15.435 33.436 12 16.978 26.780 3 16.978 36.780 13 20.065 33.467 4 18.522 40.123 14 24.696 43.498 5 20.065 43.467 15 13.891 20.092 6 21.609 46.810 16 15.435 23.436 7 23.152 50.154 17 27.783 50.185 8 24.696 53.498 18 21.609 36.810 9 26.239 56.841 19 26.239 46.841 10 27.783 60.185 20 23.152 40.154
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-0.027；
喇叭螺旋形叶片(1)的右弦：y＝-0.0004x2+2.1714x-10.027；
距离类锥形轮毂(2)的前缘轴向275cm处的参数参见表5:
表5
拟合后的两条曲线方程分别为：
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.9654x-0.0028；
喇叭螺旋形叶片(1)的左弦：y＝-0.9654x-10.0028。
2.根据权利要求1所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述喇叭螺旋形叶片(1)的数量为1～5枚。
3.根据权利要求2所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述喇叭螺旋形叶片(1)的截面形状呈对称机翼型或非对称机翼型。
4.根据权利要求3所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述喇叭螺旋形叶片(1)的螺距为20～40厘米，喇叭螺旋形叶片(1)轴向螺距逐渐增大，螺距渐变比例为5:6。
5.根据权利要求4所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述类锥形轮毂(2)的高度与直径之比为3:1～5:1。
6.根据权利要求1-5所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述类锥形轮毂(2)的形状为所述喇叭螺旋形叶片(1)内缘的三维喇叭螺旋线绕轴向旋转形成的类圆锥形状；所述类锥形轮毂(2)的过旋转轴截面的外周曲线上关键点的坐标以如下方式表示，X和Z分别代表类锥形轮毂(2)的过旋转轴截面的外周曲线上关键点的空间坐标值，具体参数参见表6：
表6
7.根据权利要求6所述的一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机，其特征在于，所述导水锥(11)的高度与直径之比为1:2～4:5。
CN201610073228.2A 2016-02-02 2016-02-02 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机 Expired - Fee Related CN105736229B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610073228.2A CN105736229B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610073228.2A CN105736229B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105736229A true CN105736229A (zh) 2016-07-06
CN105736229B CN105736229B (zh) 2017-12-26

Family

ID=56242225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610073228.2A Expired - Fee Related CN105736229B (zh) 2016-02-02 2016-02-02 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105736229B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017511281A (ja) * 2014-04-08 2017-04-20 クリーンフューチャー エネルギー カンパニー リミテッド ハイピッチ耐失速プロペラ
CN106593745A (zh) * 2016-12-29 2017-04-26 河海大学 一种带球面螺旋形叶片的冷却塔用双转轮水轮机
CN107524557A (zh) * 2017-09-26 2017-12-29 河海大学 一种基于实时可调导流罩转角的多级潮流能水轮机
CN107806390A (zh) * 2017-09-26 2018-03-16 河海大学 一种带增能转轮的潮流能水轮机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100327596A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-30 Michael Anthony Williams Venturi Effect Fluid Turbine
US20110311363A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Chris Bills Vortex propeller
KR20130013476A (ko) * 2011-07-27 2013-02-06 강창원 해수력 발전장치
WO2014017914A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Jongejan Herman Jan Screw, screw part and method therefor
CN203614428U (zh) * 2013-07-31 2014-05-28 郭仁发 一种具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100327596A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-30 Michael Anthony Williams Venturi Effect Fluid Turbine
US20110311363A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Chris Bills Vortex propeller
KR20130013476A (ko) * 2011-07-27 2013-02-06 강창원 해수력 발전장치
WO2014017914A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Jongejan Herman Jan Screw, screw part and method therefor
CN203614428U (zh) * 2013-07-31 2014-05-28 郭仁发 一种具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017511281A (ja) * 2014-04-08 2017-04-20 クリーンフューチャー エネルギー カンパニー リミテッド ハイピッチ耐失速プロペラ
CN106593745A (zh) * 2016-12-29 2017-04-26 河海大学 一种带球面螺旋形叶片的冷却塔用双转轮水轮机
CN107524557A (zh) * 2017-09-26 2017-12-29 河海大学 一种基于实时可调导流罩转角的多级潮流能水轮机
CN107806390A (zh) * 2017-09-26 2018-03-16 河海大学 一种带增能转轮的潮流能水轮机

Also Published As

Publication number Publication date
CN105736229B (zh) 2017-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105736227B (zh) 一种带连锁螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
CN105736230B (zh) 一种带等速螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
CN105545580B (zh) 一种带费马螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
CN105736231B (zh) 一种带蜗牛螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
CN105736213B (zh) 一种利用潮流能发电的等角螺旋形水轮机
CN105736229B (zh) 一种带喇叭螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
CN107524557B (zh) 一种基于实时可调导流罩转角的多级潮流能水轮机
CN105736228B (zh) 一种带对数螺旋形叶片的水平轴潮流能水轮机
US20110255975A1 (en) Turbines
CN201705564U (zh) 变风速筒式风力发电机
Wen et al. Experimental study on the tower loading characteristics of a floating wind turbine based on wave basin model tests
Didane et al. Performance investigation of vertical axis wind turbine with savonius rotor using computational fluid dynamics (CFD)
CN105697224B (zh) 一种利用潮流能发电的斐波那契螺旋形水轮机
CN104728039A (zh) 一种垂直轴风力发电机风轮
CN203906174U (zh) 一种涡流式动力机构
CN206071792U (zh) 一种海洋发电装置
CN203239500U (zh) 一种水平轴和垂直轴通用的风力发电机装置
CN109185009A (zh) 一种无源自适应往返双向水流的叶轮装置
CN206458561U (zh) 一种叶尖设有环翼的高性能风力机叶片
CN103573530B (zh) 一种海流能发电具有导流罩的水轮机叶轮
WO2019061839A1 (zh) 一种带增能转轮的潮流能水轮机
CN203978711U (zh) 一种复合桨叶式双转子风力发电机
CN107829873A (zh) 一种基于双转轮的潮流能水轮机
CN203175759U (zh) 涡流增速风力发电机
JP5703499B2 (ja) 風袋を具備する風車ブレード

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171226

Termination date: 20210202

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee