[实用新型]多向自适应悬浮型潮流能水轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种潮流能水轮机，尤其是一种适用于海流速度不高且来流方向频繁变化海域的多向自适应悬浮型潮流能水轮机，属于海洋能源设备领域。

背景技术

潮流能是因潮汐涨落引起海水流动而产生的循环可再生的能量形式。潮流能的利用原理与风力发电相似，其发电装置被形象地比喻为 “水下风车”。由于海水的密度为空气的800 多倍，较为常见的2m/s 的海流能流密度便相当于风速为18.8m/s 的8 级大风。而且潮流主要是由月球引力作用引起，比太阳辐射不均引起的风能更有规律性。另外与潮汐能相比，潮流能利用还具有投资小、无需建造堤坝、环境负面影响小等优点。开发潮流能，发展可再生能源不仅是未来能源技术储备的战略需要，也是解决海岛地区能源供应短缺的不二选择。

英国的 SMD Hydrovision 公司设计了一种水下锚泊式轴流水轮机，命名为TidEL。该系统通过两条紧绷的锚系缆线固定于海底，翼形室和转子的浮力提供竖向缆线的张力，使系统在水下保持悬浮状态。特殊设计的变速恒频技术使TidEL 在各流速段均能达到最佳水动力性能；其叶片定倾角设计可有效简化涡轮结构，使系统总体成本降低；空心、密封翼形室既可为悬浮装置提供浮力，又可为保持系统平衡提供抗倾覆力矩；锚泊固定方式，使整套装置的柔性增强，易装易挪，且可以完全淹没于水中，然而该系统抵御海洋恶劣环境的能力相对较弱，主要体现为：一、涡轮叶片外围无防护设施，在高速潮流下，旋转叶片有碰触锚系缆线的危险；二、主要依靠翼形室和转子提供的浮力难以抵抗水流冲击造成的倾覆力矩，在海洋复杂环境中，其自调性能力较差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种加装导流罩的多向自适应悬浮型潮流能水轮机。

本实用新型要解决的问题是现有轴流水轮发电机低流速下发电效率低及复杂来流方向下稳定性、自调性差的不足。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型多向自适应悬浮型潮流能水轮机，包括上平衡翼、下平衡翼、导流罩、涡轮叶片、发电机、连接固定杆和锚系环，上平衡翼和下平衡翼分别安装在导流罩的上方和下方，涡轮叶片固定于发电机的转子外侧，发电机通过连接固定杆固定在导流罩上，导流罩外侧安装有锚系环。

每个导流罩内的连接固定杆有3-5根；涡轮叶片有3-6个叶片；导流罩为双向管状结构，内表面呈圆弧型，导流罩以中部剖面线A-A为基准，上部为完全空心体，主要用于为整个悬浮结构提供上浮力，导流罩下部为容积可调的空心体，其下端需填装配重物，浮力中心与重心在同一铅垂轴上，浮力中心在上，系统重心在下；配重物的填装重量应根据实际海况和发电效率要求确定，如水轮机安置地区常年海流较小，则要提高水轮机的发电效率需在导流罩下部填装少量配重物，这样可以保证悬浮结构基本处于洋流速度较高的上层。如水轮机安置海域常年海流速度较大，则需多填装配重物，保证悬浮结构在较大海流速度下处于近海底的低流速区，这样虽然降低了水轮机的发电效率，不过也同时降低了悬浮结构在极端海况下发生结构强度破坏的风险；配重物的增减还应参考结构稳定性要求，配重上限为设计最高海流速度下，保证悬浮结构不触底，配重下限为设计最低海流速度下，导流罩中轴线仍能保持与来流方向一致，即不因配重不足发生结构倾覆；上平衡翼为记忆钛合金空心体或玻璃钢空心体。

本装置通过锚系缆线系泊于洋流丰富的水域，缆线下端与水底桩基上端的套环相连接，套环可沿桩基轴线做360度自由转动；锚系缆线需足够长，其长度上限应保证在设计最低海流速度下悬浮装置不露出海面，并且不影响水面交通运输。