[发明专利]一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于光敏电阻的自动变浆潮流能水轮机实验装置及其方法，包括支柱、固定舱、轮毂、叶片，固定舱内设置扭矩仪及测力装置。其轮毂的外部设置有转动套，内部设置有直流电动机、变速齿轮箱、主齿轮。主齿轮的右侧面轴心处设置有一个光源发射器。在轮毂内侧面板上、对应于光源发射器的位置处设置有一圈光敏电阻。其转动套连接有副齿轮，与主齿轮相互啮合。本发明可依据光敏电阻所测的主齿轮旋转角度关系，来自动调整来流角，并可通过齿轮实现各叶片间的联动同步调节。本发明结构简单，实验精度高，使用及维护方便。

技术领域

本发明属于流体机械及水电工程设备技术领域，具体涉及一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置及其方法。

背景技术

海洋潮流能作为一种储量巨大的可再生能源，具有周期性、可预测的特点，其开发和利用备受各国专家学者的关注。目前水平轴式潮流能水轮机因其安装维修简单、技术相对成熟、效率高的特点，在潮流能开发利用中，被广泛采用。

潮流能水轮机在潮流的冲击作用下叶片高速旋转，再通过传动机构带动发电机发电，最终实现潮流能的动能向电能的能量转化。水轮机叶片作为水平轴潮流发电机组能量转换的关键的部件，其结构参数(叶片数和来流角)对潮流能水轮机的水力特性起着重要的影响。故对潮流能水轮机进行模型实验，探究在不同工况，叶片数和来流角的改变对其水力特性的影响，对未来进一步开发利用我国海洋资源，解决能源危机具有重要意义。

中国专利201710055422.2公开了一种水平轴潮流能水轮机实验装置及其实验方法，包括支柱、固定在支柱顶端的固定舱以及通过连接轴安装在固定舱端部的叶轮。该装置存在以下不足：一是改变叶片来流角时，采用逐个改变叶片来流角并用量角器测量的方法，操作繁琐且易生成误差；二是每当需要改变叶片来流角时，需要将每片叶片卸下重新安装，实验时较为耗时；三是实验时所能得到的实验数据较少，无法进一步计算得出潮流能水轮机重要的技术参数功率系数C_p和推力系数C_t。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于弥补现有技术的不足而提供一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置及其方法，本发明可实现叶片的来流角根据所需值的不同而进行自动改变，且通过主副齿轮联动确保各个来流角之间同步改变，且不同来流角之间可实现以2°为幅值进行改变；并通过设置扭矩仪和测力装置，可得出潮流能水轮机重要的技术参数功率系数C_p和推力系数C_t；从而便于进一步对水平轴潮流能水轮机在实验模拟及实际安装运行中，最佳来流角和叶片数的研究和调整。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案。

本发明的一种基于光敏电阻的水平轴潮流能水轮机实验装置，包括支柱、设置在支柱上的固定舱、轮毂、叶片；所述的固定舱内设置扭矩仪及测力装置；其主要特点是：

所述的轮毂的外部设置有转动套，其内部设置有直流电动机、变速齿轮箱、主齿轮；所述的变速齿轮箱，采用蜗轮蜗杆传动具有自锁功能；所述的直流电动机、变速齿轮箱、主齿轮从左到右依次布置，其三者的水平轴线相互重合；所述的主齿轮的右侧面与轮毂的内侧平面板相平行；主齿轮的右侧面的轴心处设置有一个光源发射器；在轮毂内侧面板上、对应于光源发射器的位置处设置有一圈光敏电阻；

所述的转动套连接有副齿轮，与所述的主齿轮相互啮合。

所述的光敏电阻，在主齿轮上的光源发射器随主齿轮旋转角度线性改变时，其阻值也随之线性改变，从而可获得主齿轮的旋转角度和当前来流角大小。

所述的主齿轮通过直流电动机连接的变速齿轮箱进行转动；根据光敏电阻反映的主齿轮旋转角度关系，可自动调节叶片的来流角。