[发明专利]一种带有换向机构的潮流能水轮机实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于，包括安装在实验水槽中的支柱和主体结构，所述支柱竖直设置，主体结构转动设置在支柱顶部，

所述主体结构包括轮毂和机舱壳体；机舱壳体中沿其长度方向通过轴承转动设置有转轴，转轴的前端伸出机舱壳体与轮毂固定连接，轮毂上设置有至少三个叶片；

所述机舱壳体的一侧设置有主机翼，另一侧设置有副机翼；其中主机翼与机舱壳体铰接；副机翼与机舱壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于，所述机舱壳体与支柱之间通过推力轴承转动连接。

3.根据权利要求1所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于：所述机翼与机舱壳体铰接处设置有限位挡板，主机翼能够在0°～90°的范围内转动。

4.根据权利要求1-3中任一项所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于：所述主机翼包括第一弧形板和第二弧形板，第一弧形板为圆筒状管道侧壁的一部分，第二弧形板为圆台状管道侧壁的一部分；第一弧形板的一端与机舱壳体铰接，另一端和第二弧形板固定连接，第二弧形板与第一弧形板倾斜设置，且第一弧形板所在圆筒与第二弧形板所在圆台的中心线相重合；

所述机舱壳体为外部轮廓呈圆柱状，主机翼闭合时，第一弧形板与机舱壳体外壁相切合，此时第二弧形板所在圆台的母线与机舱中心线夹角α在15°～75°之间；

所述主机翼和副机翼的形状相同，副机翼的第一弧形板与机舱壳体外壁相切合。

5.根据权利要求4所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于：所述主机翼和机舱壳体之间设置于复位弹簧，机舱壳体上设置有凹槽，弹簧的一端与主机翼连接，另一端与凹槽底板连接；所述主机翼的第一弧形板与机舱壳体外壁相切合时，弹簧收纳于凹槽中。

6.根据权利要求1所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于：所述机舱壳体尾部设有尾舵，尾舵与机舱壳体固定连接。

7.根据权利要求1所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置，其特征在于：所述轮毂与叶片通过螺栓可拆卸式连接。

8.基于权利要求1-7中任一项所述带有换向机构的潮流能水轮机实验装置的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、将带有换向机构的潮流能水轮机实验装置安装在实验水槽中，给定来流速度，冲击叶片，驱动轮毂和转轴相对于机舱壳体转动；

(2)、改变实验水槽中的来流方向，主机翼的第二弧形板受到来流冲击后，带动整个主机翼相对机舱壳体转动一定角度而打开，弹簧处于拉伸状态，此时打开的主机翼继续受到来流冲击，导致主体结构左右两侧受力不平衡，使得整个主体结构绕支柱发生转动，实现水轮机换向，保证来流能够充分冲击叶片转动；

(3)、当主体结构绕支柱发生转动一定角度后，来流方向与打开的主机翼之间的夹角发生变化，此时主机翼受到来流的冲击力小于弹簧的恢复力，则主机翼反向转动向机舱壳体靠近，直至第一弧形板与机舱壳体外壁相切合，此时主体结构绕支柱停止转动，一次换向结束。