[发明专利]一种基于马格努斯效应的垂直轴海流能发电装置

说明书

本发明提供了一种基于马格努斯效应的海流能发电装置获能机构，包括若干个组合式叶轮、连接环和轴，其特征在于，所述的组合式叶轮包括一个圆管和两个Savonius型叶片，圆管两端分别与一个Savonius型叶片同轴固连，并通过轴安装在两个连接环之间，多个组合式叶轮沿连接环均匀分布；组合式叶轮在海流作用下绕轴自传，并推动连接环旋转。本发明结构简单，便于制造，能够捕获各个方向的来流，无需换向机构，能有效抑制涡激振动，从而降低水下运行的噪音，增加使用寿命。

技术领域

本发明涉及海流能发电技术领域，具体涉及一种垂直轴海流能发电装置获能机构。

背景技术

目前，开发绿色新能源是全世界的研究热点，海流能作为一种储存量巨大的清洁可再生能源，它的开发及利用具有广阔前景。海流能发电装置是将海流动能转换为电能的装置，获能机构是海流能发电装置的重要组成部分。根据获能机构(叶轮)旋转轴与水流方向的位置，可分为水平轴式和垂直轴式。

在流体中旋转的物体，其两侧流体流速不同产生压力差，从而有一定的偏转力作用于物体，这种现象被称为马格努斯效应。

现有利用马格努斯效应的海流能发电装置的专利，大多是水平轴式，即叶轮的旋转轴线平行于来流方向，例如国内公开号为CN205618272和CN205714564的专利。水平轴叶轮具有获能效率较高、自启动性能好、转动稳定等优点。缺点是：叶片曲面较复杂，加工难度和成本高；需换向或变桨机构以适应双向潮流特性，这些机械构件降低了装置长期运行的可靠性；发电机一般置于水下，密封难度大、成本高。与水平轴叶轮相比，垂直轴叶轮主要优点是：旋转方向与流向无关而不需换向机构，降低了能量损耗的同时也提高了整个装置长期运行的可靠性；一般叶片采用对称结构，简单便于制造；水下运行噪音小；发电机可置于叶轮主轴的上端水面之上以降低水下密封的难度和成本。缺点是：转换效率低、叶轮载荷复杂交变。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于马格努斯效应的海流能发电装置获能机构，由Savonius型叶轮提供自启动力矩，圆柱型叶轮旋转产生马格努斯效应，从而完成海流能的转化和利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于马格努斯效应的海流能发电装置获能机构，包括若干个组合式叶轮、连接环和轴。

所述的组合式叶轮包括一个圆管和两个Savonius型叶片，圆管两端分别与一个Savonius型叶片同轴固连，并通过轴安装在两个连接环之间，多个组合式叶轮沿连接环均匀分布；组合式叶轮在海流作用下绕轴自传，并推动连接环旋转。

所述的圆管表面具有螺旋状突起特征。

所述的螺旋状突起升角为30度，采用单螺旋结构。

所述的圆管通过支承架与轴固定连接，支承架由十字形交叉的杆构成，支撑架四端与圆管内壁固连，轴与支撑架中心固连且垂直于支撑架所在平面。

所述的圆管两端通过同轴的圆台连接Savonius型叶轮。

所述的组合式叶轮数量为3～8个，沿连接环均匀分布。

本发明的有益效果是：结构简单，便于制造；可捕获各个方向的来流，无需换向机构；圆管表面的螺旋状突起，在海流流过时产生使圆管自转的力矩，有助于进一步利用马格努斯效应产生偏转力；同时圆管表面的螺旋状突起影响了流动分离的分离层，能有效抑制涡激振动，从而降低水下运行的噪音，增加使用寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的局部结构示意图。

图3是本发明中圆管的部分透视图。

图中，1-连接环，2-组合式叶轮，3-轴，4-Savonius型叶片，5-圆台，6-圆管，7- 支承架。

具体实施方式