一种风能-潮流能互补发电的翼及包括该翼的发电装置

本申请属于垂直轴风机，具体涉及一种风能-潮流能互补发电的翼及包括该翼的发电装置。

背景技术：

1、浮式风力机系统根据叶片旋转轴的分布可以分为垂直轴风力机和水平轴风力机。目前，水平轴风力机较为普遍，但通常水平轴风力机易受风向的影响，并且通常需要较高的塔架来提升风机的高度，这对浮式平台的设计和建造都提出了较高的要求。与水平轴风力机相比，垂直轴风力机不受风向控制，且通常不需要很高的塔架，同时其对尾流的影响相对较小，更适合开展阵列化布置，基于垂直轴风力机的各种优势，垂直轴风力机的应用越来越广泛。

2、当然，垂直轴风力机也存在自身的缺点，例如在较低的风速中无法有效发电，在较高的风速条件中受到的风阻力较大，需要通过额外的工程措施增强结构的稳定性。强度较强的台风极易对风机造成极大的破坏，如果通过增强结构等方法抵抗台风需要付出极高的成本，而且在这期间风机无法有效的利用风能进行发电。因此，如何降低台风对风机带来的损坏，同时在台风期间进一步利用海流能进行发电是亟待考量的问题。

3、为实现台风期间利用海流能进行发电，目前的垂直轴风力机通过分别设置风力发电系统和海流能发电系统的方式，以实现风能和海流能的分别获取。该垂直轴风力机中的风力发电系统和海流能发电系统各自工作，使得整个装置复杂且运动响应难以预测，而且在台风等极端天气中风力发电系统处于空闲状态，只有海流能发电系统处于工作状态，降低了风力发电系统的效率。

4、基于以上问题，亟需一种结构简单且可最大程度在极端天气发电的发电装置。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种风能-潮流能互补发电的翼及包括该翼的发电装置，可通过改变翼型的方式适应不同的发电场景。

2、本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

3、一种风能-潮流能互补发电的翼，所述翼包括主翼，所述主翼具有流体力学的轮廓，所述轮廓从前缘延伸到后缘并形成抽吸侧和压力侧，所述翼还包括副翼和第一变形机构，所述副翼安装于所述主翼外周的后缘位置，所述第一变形机构安装于所述翼的内部，所述副翼可在所述第一变形机构作用下相对所述主翼转动进而调整所述翼的翼型；

4、所述翼具有第一翼型和第二翼型，所述第一变形结构可实现第一翼型与第二翼型的切换，当所述翼处于第一翼型时，所述主翼与所述副翼贴合形成流线型，当所述翼处于第二翼型时，所述翼的外轮廓线为非流线型。

5、进一步地，所述副翼为襟翼，所述襟翼位于所述主翼抽吸侧的中段位置，所述襟翼与所述主翼活动连接。

6、优选地，所述襟翼相对所述主翼的转动角度为0°-15°。

7、优选地，所述襟翼的长度为所述主翼翼展展长的1/4，所述襟翼的两端距所述主翼中轴线的距离均为3m/8，m为主翼翼展展长。

8、进一步地，所述副翼包括第一扰流板，所述第一扰流板位于所述主翼的抽吸侧和/或压力侧，所述第一扰流板与所述主翼活动连接。

9、优选地，所述第一扰流板的长度与所述主翼的翼展相等。

10、优选地，所述第一扰流板相对所述主翼的转动角度为90°或0°。

11、进一步地，所述第一变形机构包括第一驱动装置和与所述第一驱动装置电连接的传动轴，所述副翼通过所述传动轴与所述主翼活动连接，所述第一驱动装置可驱动所述传动轴带动所述副翼相对所述主翼转动。

12、优选地，所述主翼包括主翼主体、第二扰流板和第二变形机构，所述主翼主体可与所述第二扰流板包围形成密封结构，所述第二变形机构位于所述主翼的内部；

13、所述第二扰流板位于所述主翼压力侧的后缘位置且与所述主翼主体活动连接，所述第二变形机构可驱动所述第二扰流板沿所述主翼的弦线方向收纳至所述主翼主体的内部。

14、优选地，所述第二扰流板对应的弦线长度为所述主翼对应弦线长度的20％-40％。

15、进一步地，所述第二变形机构包括第二驱动装置和与所述第二驱动装置电连接的传动装置，所述第二扰流板通过所述传动装置与所述主翼主体活动连接，所述第二驱动装置可驱动所述传动装置带动所述第二扰流板沿所述主翼的弦线方向运动。

16、一种发电装置，包括所述的翼，以及

17、主轴；

18、风速监测系统，固定连接于所述主轴的顶端，用于实现环境风速的监测；

19、第一旋转轴，套设于所述主轴外侧且与所述主轴转动连接，并依次通过支撑杆、活动杆与所述翼连接，所述支撑杆一端与所述第一旋转轴固定连接，另一端通过第一转轴与所述活动杆铰接；

20、第二旋转轴，套设于所述主轴外侧且与所述主轴转动连接，位于所述第一旋转轴的下方；

21、驱动液压杆，一端与所述活动杆固定连接，另一端通过第二转轴与所述第二旋转轴铰接连接，用于驱动所述活动杆相对所述主轴的角度变化；

22、控制系统，与所述风速监测系统、所述驱动液压杆、所述第一变形机构电连接，用于接收所述风速监测系统监测的环境风速，并将所述环境风速与预设条件进行对比，以实现所述驱动液压杆、所述第一变形机构的启停；

23、浮式平台，转动连接于所述主轴的底端；

24、浮式基础，与所述浮式平台同轴设置，且顶端与所述浮式平台固定连接，底端插入海底；

25、系泊系统，设置于所述浮式基础的周向且延长线与所述浮式基础的轴线相交，一端与所述浮式基础的外周固定连接，另一端与海底连接。

26、进一步地，当所述翼处于第一翼型时，所述活动杆的轴线与所述主轴垂直且所述翼的展线延伸方向与所述主轴平行；

27、当所述翼处于第二翼型时，所述活动杆的轴线与所述主轴平行且所述翼的展线延伸方向与所述主轴垂直。

28、优选地，所述活动杆通过变攻角控制系统与所述翼连接，所述变攻角控制系统与所述控制系统电连接；

29、所述变攻角控制系统可监测所述翼的攻角数据并传输给所述控制系统，所述控制系统基于所述攻角数据通过所述变攻角控制系统实时调节所述翼的攻角。

30、优选地，所述活动杆为液压杆，用于调节所述翼与所述第一转轴的距离。

31、本申请的实施例提供的一种风能-潮流能互补发电的翼及包括该翼的发电装置至少具有以下有益效果：

32、(1)本申请中的翼具有第一翼型和第二翼型，第一翼型可提高风能的获能效率，第二翼型可提高海流能的获能效率，使得发电装置通过设置该可变形的翼，可选择性地利用风能或海流能发电，可实现能源的充分利用，提高发电效率；

33、(2)本申请中的副翼安装于主翼的尾部中段或上下表面，可通过改变翼型的方式实现前缘涡的调整，从而实现涡环结构的调整，以改善翼型结构的水动力性能，进而改善翼在海流能中的获能效率；

34、(3)本申请中的主翼主体可与第二扰流板包围形成密封结构，第二变形机构可驱动第二扰流板沿主翼的弦线方向收纳至主翼主体的内部，使得主翼后缘压力侧出现空缺段，可提高发电装置在风能条件下的自启动能力。

技术特征：

1.一种风能-潮流能互补发电的翼，所述翼包括主翼，所述主翼具有流体力学的轮廓，所述轮廓从前缘延伸到后缘并形成抽吸侧和压力侧，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

8.根据权利要求2所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

11.根据权利要求9所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，其特征在于：

12.一种发电装置，其特征在于：包括权利要求1-11中任意一项所述的一种风能-潮流能互补发电的翼，以及

13.根据权利要求12所述的一种发电装置，其特征在于：

14.根据权利要求12所述的一种发电装置，其特征在于：

15.根据权利要求12所述的一种发电装置，其特征在于：

技术总结
本申请属于垂直轴风机技术领域，具体涉及一种风能‑潮流能互补发电的翼及包括该翼的发电装置。翼包括主翼，主翼具有流体力学的轮廓，轮廓从前缘延伸到后缘并形成抽吸侧和压力侧，还包括副翼和第一变形机构，副翼安装于主翼外周的后缘位置，副翼可在第一变形机构作用下相对主翼转动以调整翼型；翼具有第一翼型和第二翼型，第一变形机构可实现第一翼型与第二翼型的切换，当翼处于第一翼型时，主翼与副翼贴合形成流线型；当翼处于第二翼型时，翼的外轮廓线变为非流线型。本申请中的第一翼型可提高风能的获能效率，第二翼型可提高海流能的获能效率，使得发电装置通过设置该翼，可选择性地利用风能或海流能发电，实现能源的充分利用，提高发电效率。

技术研发人员：何广华,姜泽成,何润华,莫惟杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10