[发明专利]一种双轴薄膜摆动式水轮机

说明书

本发明公开了一种双轴薄膜摆动式水轮机，利用固定的矩形叶片支架安装薄膜叶片结构，能够增加单位水轮机结构可以附加的叶片数，同时利用薄膜叶片使其在三个水面均能够受力推动传动轴向同一方向转动，迎着水流方向的矩形叶片支架后侧有薄膜叶片会形成一定导流现象，减少在逆水面产生的反向的力矩，使水轮机整体有较高的能量利用系数，同时在传动轴上安装有S型阻力叶片，进一步提升了整体的性能和自启动性能，也避免了水轮机死点的存在，矩形框架配合薄膜材料的使用，可以减少刚性摆动式叶片设计由于叶片自身惯性产生的迟滞效应，同时在叶片的尾部也避免了由于压力突变产生的叶片空化效应，延长了叶片的寿命。

技术领域

本发明属于海洋能发电技术领域，具体涉及一种双轴薄膜摆动式水轮机。

背景技术

随着城市现代化以及工业化的飞速发展，能源早已成为影响经济和社会快速发展的重要因素。常用的传统能源如煤炭、石油、天然气等矿物燃料均无法短时间内再生，而且在消耗的同时还会对自然环境造成破坏。为了环境的可持续发展，研发新能源进行替代已迫在眉睫。

海洋能作为一种新型绿色可再生能源，主要包括潮汐能、潮流能和波浪能。我国拥有较长的海岸线以及辽阔的海域，海洋能储备丰厚，是世界上潮流能功率密度最大的地区之一，部分地区的平均功率密度在20kW/m2以上，开发环境和条件很好。虽然潮流能具有能量分布不均匀，稳定性差等问题，但经过不断努力和探索，部分潮流能设备已实现全比例尺寸海试。潮流能发电机根据捕能原理主要分为：水平轴式、垂直轴式以及振荡水翼式。其中垂直轴装置虽然相比于水平轴装置应用较少，但研发起步较早，而且垂直轴水轮机还具有不区分流向捕能，叶片结构简单，成本低易加工等优点。此外，垂直轴水轮机的发电和增速装置可置于水面上，可以降低密封要求，易于维修护理，发展潜力巨大。垂直轴水轮机按照利用力的形式不同可分为升力型垂直轴水轮机和阻力型垂直轴水轮机，阻力型水轮机启动力矩大，启动流速小；升力型水轮机效率较高。然而现有的垂直轴水轮机大多是以叶片的圆形旋转，将海流能转换成机械能，以现有的研究结果来看，功率主要的产生区域在于迎风面，但是圆形旋转的话迎风面占比较低，加之存在大量的截流面积产生阻力或不产生动力，导致了整体的低效率。

现有技术有些采用可摆动式叶片增加叶片在阻力区或是无功功率区产生的动力，而现有技术采用的可摆动叶片会有由于惯性带来的迟滞性，或是需要额外的增加机械结构或者自动控制装置控制叶片的摆动，使结构复杂化，降低了整体的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双轴薄膜摆动式水轮机，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双轴薄膜摆动式水轮机，包括两个平行设置的传动轴，每个传动轴上均设有两个平行设置的传动轮，其中两个传动轮的转动平面在同一平面内，另外两个传动轮的转动平面在另一个平面内，转动平面共面的两个传动轮之间通过传动带传动连接，两个传动带之间阵列固定有若干矩形叶片支架，矩形叶片支架的一侧通过固定轴固定于两个传动带之间，矩形叶片支架上安装有薄膜叶片，薄膜叶片的三边与矩形叶片支架的边框固定连接，其中与矩形叶片支架固定连接的两个边与连接固定轴一侧的矩形叶片支架所在边相邻。

进一步的，矩形叶片支架运行至传动带两侧平行面时，矩形叶片支架所在平面与两个传动轴轴线的共面之间夹角不大于15°。

进一步的，矩形叶片支架运行至传动带两侧平行面时，矩形叶片支架所在平面与两个传动轴轴线的共面平行。

进一步的，传动带采用带齿皮带，矩形叶片支架的一侧边框的两端安装有连接轴，分别与两天带齿皮带的侧壁固定连接。

进一步的，传动带采用链条，传动轮采用链轮，矩形叶片支架的一侧边框的两端分别与两条链条上的链节固定连接。

进一步的，矩形叶片支架包括叶片轴和矩形叶片框架，叶片轴固定于矩形叶片框架一侧，通过叶片轴将矩形叶片框架与传动带固定连接。