专利名称：海洋潮流能水平轴自补偿双向整体调向发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于能源领域，涉及一种获取海水潮流能量发电的装置，该装置通过水平轴水下发电机透平整体自动翻转调向，使得装置整体自动对准潮流流向最大限度捕获海流能量°
背景技术：
目前，传统化石能源日渐枯竭，国际性的能源危机和持续环境恶化使各国纷纷加大对新兴可再生能源的开发力度，海洋能源是可再生能源的一种，储量丰富。海洋能源特别是潮流能具有其他海洋能不可比拟的可持续性、规律性和可预见性而最具商业前景。国际上英、美两国水平轴潮流能发电技术发展较快，已经进入兆瓦级潮流电站示范阶段，但技术并不成熟。近年来国内潮流发电技术也在迅猛发展，主要方式有水平轴和垂直轴之分，其中又以水平轴方式具有最高的效率和实用性而成为主流方式。现今水平轴潮流发电站调向机构大都采用叶轮整体水平旋转对向海流流向，在调向过程中电能的输出面临电缆缠绕的技术难题，一般使用三相滑环解决，但在海水浸泡下如何保证其可靠密封成为难题，这也使得装置整体可靠性大大降低。根据潮流为双向流的特点我们研制了海洋潮流能水平轴自补偿双向整体摆动调向装置，此发明可以解决以上难题同时具有较高的效率。
发明内容
本发明的目的是解决水平轴潮流能发电机调向难题。水平轴潮流能发电机调向装置类似水平轴风力发电机，必须采用输电滑环，用来解决潮流能发电机透平调向时电缆缠绕问题，但在海洋高腐蚀环境中，采用动密封的输电滑环难以做到长时间完全密封，因此其寿命决定了整机的可靠性。本发明所设计的水平轴潮流能发电装置在不采用滑环等动密封部件、不消耗额外能源的情况下实现了透平对双向流潮流能的对向，同时还采用了高效率的非对称翼型，实现了对潮流能较高效率的吸收。该装置为潮流能的开发利用提供一种具有自补偿双向整体摆动调向功能的发电装置，该装置具有可靠性高、效率高、安装简单等特点，为海洋潮流能开发提供了一种可靠的解决方案。技术方案装置透平采用高效率的四叶双曲翼型组成，通过水下直驱式永磁交流发电机发电。尾舵采用对称翼型(NACA0012)的水平尾舵，水平尾舵由限位器限制可在士5°内自由旋转。发电装置总体重心之前位置设有水平翻转轴，装置可绕旋转轴360°旋转。水平翻转轴架设在海底重力支架上，重力支架座于海底，使发电装置与双向海流在同一方向上。发电装置总体在无潮流的情况下由于翻转轴在重心前，因此其姿态由于重力处于近似于垂直状态，透平向上，尾舵向下。当一侧来流时，尾舵受到冲击产生侧向升力使得装置绕翻转轴旋转，当处于近似水平位置时尾舵受升力和装置重力在翻转轴处的力矩平衡，此时透平正对来流，当潮流降速直至为零时发电装置再次由于重力处于垂直状态，反向来流时过程近似正向，这样发电装置就在正反两个方向随着潮流变向而变向。发电装置透平与尾舵叶片采用航空翼型，内部填充浮力泡沫，具有适当的浮力。透平采用四叶双曲叶片，轮毂采用叠片式复合材料轮毂可使轮毂具有最小的重量同时在海水中具有极强的抗腐蚀能力。装置装有重力调节体，可使整体重心位置得到调整以获得适当的翻转力矩。同时装置驱动采用直驱方式省去了增速机构，也避免了增速机构的抗腐蚀难题。经过密封的水下永磁直驱式发电机可在低转速情况下具有较高的效率和抗腐蚀能力。发明效果本发明整个换向装置结构简单，工作可靠，通过潮流自身的动力进行翻转调向无需额外能量，同时具有抗海水腐蚀破坏等特性，故可在海水环境中长时间、持续稳定工作。
附图1是本发明的结构示意俯视图。附图2是本发明的结构示意侧视图。
具体实施例方式该发明主要由水下发电机部分、尾舵部分、支架部分组成。水下发电机部分由双曲面叶片水平轴潮流能透平1、水下直驱式发电机2、带整流罩的侧轴3组成。尾舵部分由双尾舵支架7、限定在士5°内自由旋转的采用对称翼型的尾舵8和重力调节块9组成。支架部分由翻转轴4、水下轴承5和重力支架6组成。双曲面叶片水平轴潮流能透平1安装在水下直驱式发电机2主轴上，水下直驱式发电机2两侧重心前部固定安装有带整流罩的侧轴 3，带整流罩的侧轴3与翻转轴4通过带螺栓的法兰连接，翻转轴4穿过水下轴承5架设在重力支架6上，带整流罩的侧轴3与翻转轴4连接处法兰上焊接有双尾舵支架7，双尾舵支架7上固定有重力调节块9，双尾舵支架7后部通过水下轴承安装有限定在士 5°内自由旋转的采用对称翼型的尾舵8。本发明的结构示意侧视2为装置在左侧来潮流情况下的位置状态。
权利要求
1.海洋潮流能水平轴自补偿双向整体摆动调向发电装置，其特征是主要由水下发电机部分、尾舵部分、支架部分组成，水下发电机部分由双曲面叶片水平轴潮流能透平1、水下直驱式发电机2、带整流罩的侧轴3组成；尾舵部分由双尾舵支架7、对称翼型的尾舵8和重力调节块9组成；支架部分由翻转轴4、水下轴承5和重力支架6组成，双曲面叶片水平轴潮流能透平1安装在水下直驱式发电机2主轴上，水下直驱式发电机2两侧重心前部固定安装有带整流罩的侧轴3，带整流罩的侧轴3与翻转轴4通过带螺栓的法兰连接，翻转轴4穿过水下轴承5架设在重力支架6上，带整流罩的侧轴3与翻转轴4连接处法兰上焊接有双尾舵支架7，双尾舵支架7上固定有重力调节块9，双尾舵支架7后部通过水下轴承安装有限定在士5°内自由旋转的采用对称翼型的尾舵8。
全文摘要
本发明属于能源领域，涉及一种获取海水潮流能量发电的装置，本发明透平采用高效率的四叶双曲翼型组成，通过水下直驱式永磁交流发电机发电。尾舵采用对称翼型的水平尾舵。发电装置总体重心之前位置设有水平翻转轴，装置可绕旋转轴360°旋转。水平翻转轴架设在海底重力支架上，使发电装置与双向海流在同一方向上。发电装置在正反两个方向随着潮流变向而变向。装有重力调节体，同时装置驱动采用直驱方式省去了增速机构，避免了抗腐蚀难题。经过密封的水下永磁直驱式发电机可在低转速情况下具有较高的效率和抗腐蚀能力。本发明结构简单，可靠，具有抗海水腐蚀破坏等特性，可在海水环境中长时间、持续稳定工作。
文档编号F03B15/00GK102374104SQ201110250050
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者张萧, 张雪明, 徐明奇, 朱挽强, 董永军 申请人:东北师范大学