[发明专利]带有双对称翼型的水涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的翼型(aerofoil)、包括这样的翼型的叶片、包括至少一个这种叶片的涡轮，以及特别用于水下使用的包括这种涡轮的涡轮单元或装置。本发明还涉及包括这种涡轮的发电机以及使用这种涡轮发电的方法。本发明尤其但不是唯一地涉及双对称涡轮叶片，这种双对称涡轮叶片尤其使用于水下潮汐和/或水流驱动的涡轮。

背景技术

已知的是例如用于发电的水下发电机和相关联的涡轮单元。

WO 03/029 645 A1(同样属于本申请人)公开了一种发电机，例如电力发电机，包括至少一个水下涡轮单元，所述水下涡轮单元包含具有贯穿的液体流动通道的壳体和被安装在流动通道中用于响应于穿过通道的液体流动而旋转的至少一个涡轮装置。该涡轮单元还包括在操作中连接至涡轮装置的泵装置。该涡轮单元提供能够可释放地安装在该涡轮单元中的涡轮单元部件，该部件包括至少一个涡轮装置和泵装置中的至少之一。在所公开的实施例中，涡轮单元部件还包括至少部分流动通道。

前述文献的内容在这里通过引用被合并。

已知潮汐或水流电力发电机试图以对环境友好的方式解决日益增长的能量需求的需要。然而，已知发电机具有许多问题，例如，潮汐和/或水流转换至电能的相当低的转换效率。

所谓“对称”翼型是已知的，并且被用于飞行器的稳定表面，例如垂直尾翼和水平尾翼，以及还用于在正向和反向均需要高的“升举”力的高特技飞行器的机翼。这些翼型具有零“拱度(camber)”，或者换言之，具有直的中弧线(mean line)，其被赋予(clothed)关于中弧线对称的流线形式。这种流线形式从前到后是不对称的，带有钝的前缘和尖锐的尾缘。这种形式还被用于船体。传统上，前缘或“进口”比起船体的向后曲线或“去流段(run)”是容易设计的。这反映了在前面具有下降压力的一般加速流动，而流动必须向后缘减速，以及在那里上升压力趋于强制使流动从表面“分离”。产生的浑乱尾流赋予非常高的阻力(drag)，以及当涉及航行器机翼时，导致上升的失败。

在整个上世纪中，研发了大量的翼型形式。特别是由NACA开发了系统设计体系，使用流线型形状系列来包装具有变化曲率的拱弧线(camberline)。甚至在拱度(camber)为零，拱弧线仅为一条直线时，经验流线型在最大厚度的位置和前缘的相对尺寸方面发生改变。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少缓解现有技术中的一个或多个问题。

本发明的至少一个方面的一个或多个实施例的另一目的是提供一种水下涡轮单元，该水下涡轮单元在使用中由潮汐和/或水流驱动且能够优选地工作在退潮和/或涨潮中而无需移动或重新调整到潮汐流动方向。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的又一目的是提供一种发电装置或站，其基本上或整体位于水下，从而最小化对环境的影响。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的又一目的是提供一种发电装置，其中不用潜水员或ROV(遥控操作车辆)干涉就可以实施维护。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种翼型形式，其对于来自任一方向的流动具有相对高的抬升和低的阻力。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种翼型，其适于使用在用于进行潮汐或水流能量提取的涡轮中，例如反向潮汐提供来自大致相反方向的流动的情形。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种翼型形式，其适于流动周期性地改变方向时的能量提取。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种双向翼型形式，其具有相当低的阻力和良好的结构刚性、容许相当宽范围的迎流角度。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种用于生产翼型系列的设计步骤教导，通过缩放基本剖面(profile)，所述翼型系列具有适于结构负荷的最大厚度。

本发明的至少一个方面的至少一个实施例的另一目的是提供一种用于生产翼型系列的步骤的教导，从而设计新的基本翼型，以在作为用于双对称反射式剖面的基础的要求厚度下提供有利的速度分布。

发明内容

依据本发明的第一方面，提供一种翼型，其中翼型关于其弦中心线是对称的。

这里，弦中心线是指沿着翼型的翼弦(chord)的大致中间位置在高度方向上或宽度方向上延伸的线。

优选地，翼型关于其翼弦是对称的。

因此，这种翼型可以说是双对称的。

优选地，翼型包括第一和第二前缘。