一種對(duì)稱型半遮蔽裝置及對(duì)稱型高效潮流能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及潮流能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半遮蔽裝置及應(yīng)用該半遮蔽裝置的潮流能發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]潮流主要是指伴隨潮汐現(xiàn)象而產(chǎn)生的有規(guī)律的海水流，潮流每天兩次改變其大小和方向。潮流能與潮汐不同，潮汐是漲潮和退潮引起的海水升降，潮流是海水的水平運(yùn)動(dòng)，潮汐所攜帶的能量是勢(shì)能，可以采用筑壩蓄水發(fā)電等方式加以利用，而而潮流能發(fā)電則是直接利用潮水水流沖擊葉輪等機(jī)械裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作進(jìn)行發(fā)電。
[0003]與常規(guī)能源相比較，潮流能具有以下優(yōu)點(diǎn):清潔可再生;能量總儲(chǔ)量大;變化有規(guī)律可預(yù)測(cè);不需要攔海建壩，且發(fā)電機(jī)組通常都浸沒在海水中，對(duì)海洋生物影響較小，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生三廢污染，也不存在常規(guī)水電建設(shè)中常見的占用農(nóng)田、移民安置等問題。
[0004]由于具備上述優(yōu)點(diǎn)，潮流能的開發(fā)被日益重視。潮流能資源是未來能源的重要補(bǔ)充，特別是在解決海島的能源供應(yīng)上意義重大。目前的潮流能發(fā)電機(jī)組的獲能效率較低，而垂直軸發(fā)電裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可以在潮流方向相反時(shí)均能進(jìn)行發(fā)電，具有一定的優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目中的半遮蔽垂直軸潮流能發(fā)電機(jī)組能有效提高潮流能發(fā)電機(jī)組的效率，提高潮流能的利用率，促進(jìn)潮流能這種新能源的開發(fā)利用。
[0005]目前常規(guī)的潮流能發(fā)電機(jī)組的缺陷在于:采用普通的垂直軸水輪機(jī)，潮流流動(dòng)方向垂直于水輪機(jī)軸向的時(shí)候，水輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒂幸话氲臅r(shí)間與來流方向相反，來流反而阻礙水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。若水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)水輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)到左側(cè)時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒂诔绷髁鲃?dòng)方向相反，阻礙水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，降低其獲能效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種半遮蔽裝置和使用這種半遮蔽裝置的潮流能發(fā)電機(jī)組，這種發(fā)電裝置可以在深水航道作業(yè)，提供穩(wěn)定連續(xù)的電能，對(duì)潮流能利用率較高。
[0007]上述技術(shù)問題可以通過如下的技術(shù)手段加以解決:一種對(duì)稱型高效潮流能發(fā)電系統(tǒng)，包括導(dǎo)流部和葉輪配合部，所述半遮蔽裝置為內(nèi)部是空腔的空腔式浮體結(jié)構(gòu)，包括上下兩個(gè)表面和垂直于水平面設(shè)置的側(cè)面，所述半遮蔽裝置的上、下表面均為平行于水平面的平面結(jié)構(gòu)，上下平面結(jié)構(gòu)上分別開有孔，可注入壓載水和空氣來控制殼體在水中浮力;半遮蔽裝置的側(cè)面至少其中一個(gè)壁為包含導(dǎo)流部和葉輪配合部的曲面壁，所述葉輪配合部在水平面上的投影為向內(nèi)凹進(jìn)的半圓弧，所述導(dǎo)流部在水平面上的投影為向內(nèi)凹進(jìn)的曲線，導(dǎo)流部對(duì)稱設(shè)置在葉輪配合部的兩側(cè)并與葉輪配合部相連接。采用空腔式浮體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)深水航道作業(yè)，充分利用深水區(qū)的潮流能。使用中潮流流經(jīng)導(dǎo)流部時(shí)在導(dǎo)流部的引導(dǎo)作用下轉(zhuǎn)向集中沖擊葉輪，使葉輪旋轉(zhuǎn)，可以提高潮流能的利用效率。
[0008]為實(shí)際需要，上述半遮蔽裝置可以設(shè)計(jì)成兩種形式，一種是單邊式半遮蔽裝置，一種是雙邊式半遮蔽裝置。其中，單邊式半遮蔽裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)面與曲面壁相對(duì)的一個(gè)壁是在水平面投影為直線的平面壁，所述平面壁與曲面壁直接相連接。而雙邊式半遮蔽裝置的側(cè)面具有兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的曲面壁，兩個(gè)曲面壁直接相互連接。
[0009]應(yīng)用上述半遮蔽裝置可以裝配成潮流能發(fā)電機(jī)組，這種發(fā)電機(jī)組包括底座和發(fā)電機(jī)組件，上述的單邊式半遮蔽裝置和雙邊式半遮蔽裝置，所述發(fā)電機(jī)組件包括襟翼型垂直軸水輪機(jī)、與襟翼型垂直軸水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接的發(fā)電裝置和與發(fā)電裝置通過電纜相連接的儲(chǔ)能裝置，發(fā)電裝置和儲(chǔ)能裝置都連接有電線或電纜;所述襟翼型垂直軸水輪機(jī)的外徑小于半遮蔽裝置上葉輪配合部的內(nèi)徑;襟翼型垂直軸水輪機(jī)的軸心在一條直線上排列成一行，每?jī)膳_(tái)襟翼型垂直軸水輪機(jī)之間安裝有一部雙邊式半遮蔽裝置，行兩端的襟翼型垂直軸水輪機(jī)的外側(cè)各安裝有一個(gè)單邊式半遮蔽裝置，兩單邊式半遮蔽裝置相對(duì)排列，各半遮蔽裝置上葉輪配合部的軸心與距離其最近的襟翼型垂直軸水輪機(jī)的軸心重合，各半遮蔽裝置都固定在所述底座上。
[0010]為了使半遮蔽裝置在海水中穩(wěn)定工作，可以在半遮蔽裝置上端前后位置通過多根防銹錨鏈從各角度拉住該裝置，以免其被不同方向的水流沖倒，錨鏈的其中一端固定在半遮蔽裝置上端，另外一端固定在海底，錨鏈與半遮蔽裝置通過鎖緊裝置鎖緊，在需要時(shí)可以解開，以便裝置上浮到水面進(jìn)行維護(hù)。
[0011]半遮蔽裝置之間通過設(shè)于襟翼型垂直軸水輪機(jī)上方的連接板相連接，連接板上設(shè)有軸孔，軸孔內(nèi)設(shè)有與襟翼型垂直軸水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸相配合的軸承，襟翼型垂直軸水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過軸承并通過聯(lián)軸器與發(fā)電裝置相連接。連接板可以起到緊固和加強(qiáng)連接強(qiáng)度的作用。
[0012]襟翼型垂直軸水輪機(jī)的葉片上設(shè)有水平加強(qiáng)筋，用于加強(qiáng)葉片的強(qiáng)度。
[0013]襟翼型垂直軸水輪機(jī)由槳轂和在槳轂外周等距排列的槳葉構(gòu)成，槳葉的尖端設(shè)有襟翼，槳轂的中心固定有襟翼型垂直軸水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸，槳葉的數(shù)量?jī)?yōu)選為3至6個(gè)，適當(dāng)數(shù)量的水輪機(jī)葉片能保證獲能效率最尚。
[0014]槳葉的襟翼與槳葉主體夾角設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)的角度，所述襟翼的長(zhǎng)邊的高度為其短邊的4-6倍。這樣能有效提高水流對(duì)水輪機(jī)的沖擊，提高潮流利用率。
[0015]發(fā)電裝置包括變速箱和發(fā)電機(jī)，變速箱的輸入軸通過聯(lián)軸器與襟翼型垂直軸水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，變速箱的輸出軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接;儲(chǔ)能裝置為蓄電池。變速箱可以采用齒輪變速箱，也可以采用液壓變速箱。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:與現(xiàn)有技術(shù)相比，半遮蔽裝置采用了空腔式結(jié)構(gòu)，具有浮力，可以在深水航道進(jìn)行設(shè)置和作業(yè);此外，本裝置使用中，潮流經(jīng)過半遮蔽裝置的作用，其流動(dòng)方向?qū)l(fā)生改變，水流將更多的垂直沖擊水輪機(jī)葉片，并且不會(huì)有水流方向與水輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)方向相反，襟翼型水輪機(jī)葉片，可以隨著來留的方向和流速改變與主葉片的夾角，從而提高獲能效率;本裝置型線簡(jiǎn)單，一方面便于制造，另一方面相鄰兩個(gè)半遮蔽裝置會(huì)產(chǎn)生互相有利的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)水輪機(jī)的獲能效率;儲(chǔ)能裝置可以在發(fā)電能力強(qiáng)時(shí)儲(chǔ)存電能，發(fā)電能力弱的時(shí)候補(bǔ)充輸出電能，保證整體發(fā)電機(jī)的電能輸出穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0017]圖1是對(duì)稱式半遮蔽潮流能發(fā)電裝置的立體圖；
[0018]圖2是單邊式半遮蔽裝置的立體圖；
[0019]圖3是單邊式半遮蔽裝置的俯視圖；
[0020]圖4是雙邊式半遮蔽裝置的俯視圖；
[0021 ]圖5是發(fā)電機(jī)組的俯視圖(僅保留半遮蔽裝置和葉輪)；
[0022]圖6是襟翼型垂直軸水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1為所述對(duì)稱式半遮蔽潮流能發(fā)電裝置的立體圖，該裝置包括半遮蔽裝置1、發(fā)電裝置以及可伸縮式粧腿組成。如圖2及圖3所示的半遮蔽裝置I，是單邊式的半遮蔽裝置，其包括導(dǎo)流部111和葉輪配合部112，半遮蔽裝置具有特色的型線設(shè)計(jì)，兼具遮蔽和導(dǎo)流作用。其內(nèi)部為空腔式浮體結(jié)構(gòu)，殼體上下表面分別開有孔15，可注入壓載水和空氣來控制殼體在水中的浮力，半遮蔽裝置I包括上下兩個(gè)表面和垂直于水平面設(shè)置的側(cè)面，其上、下表面均為平行于水平面的平面結(jié)構(gòu)且用于注入壓載水的孔15分別位于上下表面上;半遮蔽裝置I的側(cè)面有四個(gè)壁，其中一個(gè)壁為包含導(dǎo)流部和葉輪配合部的曲面壁11，葉輪配合部112在水平面上的投影為向內(nèi)凹進(jìn)的半圓