一種波浪能水輪機結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用海洋洋流的發電裝置，特別涉及一種波浪能水輪機結構。
【背景技術】
[0002]海洋中潮起潮落、洋流流動、波浪起伏都蘊含著巨大的能源，在能源日益緊張的今日，海洋能源是一個巨大的寶庫，海洋潮汐能、波浪能清潔無污染，且潛能巨大，而目前人們對海洋能源的開發還只是滄海一粟。
[0003]目前針對海洋波浪能的利用，傳統思路是設置帶發電裝置的浮子，利用波浪的起伏驅動擺錘擺動，來驅動發電機工作。如中國專利局2013年7月17日公開的CN103206338A號專利申請文件，記載了一種波浪能發電裝置，該裝置就是利用浮子內的擺錘隨波浪起伏而擺動，利用擺動帶動轉軸轉動進行發電。波浪起伏可視為一種往復運動，擺錘擺動也是一種往復運動，往復運動在轉向的過程中需要消耗大量的能量，也就是說，大量的波浪能在擺錘往復運動過程中被轉向所消耗，而且，擺錘擺動-停止-轉向的過程中，發電機轉速變化大，對機體壽命也有影響。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于解決現有波浪能發電大多采用擺動往復，效率低，對發電機損耗大的問題，提供一種利用葉輪保持一個方向轉動的波浪能水輪機結構。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種波浪能水輪機結構，設置在海面上的船體上，船體內設有發電機，發電機連接有從側面水平伸出船體的葉輪，所述葉輪表面均勻開設有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內設有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設置，V形槽的兩側壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。上述結構保證葉輪貼靠扣合面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最小，葉輪貼合展開面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最大。船體在海面上行駛，葉輪從側面水平伸出，葉輪可以半露在水面以上，也可以在海水平面以下，葉輪旋轉過程中，一側為上升側，一側為下降側，受波浪和洋流驅動分為三種情況:1、波浪上升過程中，葉輪上升側的葉片被上升的波浪推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態，承受波浪的浮力；而下降側的葉片則被上升的波浪反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對上升的波浪形成阻擋；2、波浪下降過程中，葉輪下降側的葉片被落下的波浪推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態，承受波浪落下的重力；而上升側的葉片則被落下的波浪反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對落下的波浪形成阻擋；3、洋流的作用，如果葉輪半露在水面上，當葉輪轉動方向順著洋流方向，葉輪底側的葉片被洋流推動展開，當葉輪轉動方向逆著洋流方向，則葉輪底側的葉片被洋流推動扣合；如果葉輪完全沒入水面以下，則無論葉輪轉動方向如何，順著洋流方向的葉片被洋流推動展開，逆著洋流方向的葉片被洋流推動扣合。海面上波浪和洋流情況復雜，但是無論以上三種狀態如何結合，本裝置的葉輪總是保持一個旋轉方向，減少了轉向的能量損失和對機體的沖擊。
[0006]作為優選，以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側面。葉片展開時和扣合時均位于基準線同一側，沒有越過徑向臨界點，使扣合和展開狀態變換時沖擊小，損失的能量也小。同時，葉輪展開狀態的工作面與葉輪切線夾角小于90度，起到聚流作用，充分利用水流沖擊力。
[0007]作為優選，所述葉片貼合扣合面時，葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線之外。葉片外端在扣合時略為突出葉輪表面，使葉片轉動到順流方向時，能借助海水推動迅速展開。
[0008]作為優選，所述葉片為弧形，葉片內弧面朝向扣合面，扣合面為凸起外弧面，所述扣合面的弧面半徑小于葉片的弧面半徑。使葉片扣合狀態時不會與扣合面完全貼合造成展開阻力過大。
[0009]作為優選，所述展開面的表面與葉片對應位置的表面形狀適配。展開狀態的葉片所受壓力較大，因此展開面設計為與葉片適配的平面或者弧度相同的弧面，形成大面積的穩定支撐。
[0010]作為優選，所述葉片的根部與展開面貼合的位置開設有排水孔。在葉片展開到扣合轉換過程中，V形槽中的水可以從排水孔流出，避免形成過大的阻力
[0011]作為優選，所述葉片為中部折彎的V形葉片，彎折線與擺動軸垂直，葉片從根部到端部V形彎折程度逐漸加大。V形葉片形成聚流作用，最先限度利用水流沖力。
[0012]作為優選，所述發電機和葉輪之間通過單向傳動的棘輪連接，所述發電機的另一側還連接有飛輪。波浪和洋流變化不定，在葉輪轉速小于飛輪轉速時，棘輪脫開，飛輪利用慣性帶動發電機發電，當飛輪轉速下降到葉輪轉速時，棘輪又重新連接傳動。
[0013]本實用新型采用葉輪收集波浪能，波浪驅動展開和扣合葉輪的葉片，使水輪機的葉輪在波浪起伏過程中能始終保持一個方向旋轉；同時，本實用新型還能在利用波浪能的同時利用洋流的能量推動葉輪。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型一種結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型波浪上升過程葉輪狀態示意圖。
[0016]圖3是本實用新型波浪下降過程葉輪狀態示意圖。
[0017]圖4是本實用新型在洋流作用下的葉輪狀態示意圖。
[0018]圖5是本實用新型葉片正面結構圖。
[0019]圖6是本實用新型圖5中葉片A、B、C位置的彎折程度對比圖。
[0020]圖中:1.飛輪，2.發電機，3.棘輪，4.葉輪，5.葉片，6.展開面，7.扣合面，8.擺動軸，9.排水孔，10.船體。
【具體實施方式】
[0021]下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0022]實施例:一種波浪能水輪機結構，如圖1所示。本裝置設置在海面上的船體上10，船體內設有發電機2。發電機的靠船內的一側設有大慣性的飛輪1，另一側通過單向傳動的棘輪連接發電機的葉輪4，葉輪從側面水平伸出船體半沒入海水中，葉輪也可以設置在完全沒入海平面以下。
[0023]如圖2、3、4所示，葉輪4表面均勻開設V形槽，V形槽沿葉輪軸向設置，V形槽的一側壁為展開面6，另一側為扣合面7，展開面與徑向的夾角小于扣合面與徑向的夾角。且以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側面。葉片5擺動設置在V形槽內，葉片的擺動軸8沿V形槽的槽底設置。葉片貼靠扣合面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最小，葉輪貼合展開面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最大。葉片4為弧形葉片，葉片內弧面朝向扣合面7。扣合面的弧形半徑小于葉片的弧形半徑，展開面的弧形半徑與葉片弧形半徑一致。葉片貼靠扣合面時，不能完全貼合，且葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線。葉片貼合展開面時，葉片根部與展開面完全貼合形成面支撐。葉片根部與展開面貼合位置開設有一列排水孔9。
[0024]如圖5、6所示，葉片沿中線V形折彎，彎折線與擺動軸8垂直，如圖6所示，葉片的彎折程度從根部到端部逐漸加大。
[0025]葉輪旋轉過程中，一側為上升側，一側為下降側，受波浪和洋流驅動分為三種情況:1、波浪上升過程中，葉輪上升側的葉片被上升的波浪推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態，承受波浪的浮力；而下降側的葉片則被上升的波浪反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對上升的波浪形成阻擋；2、波浪下降過程中，葉輪下降側的葉片被落下的波浪推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態，承受波浪落下的重力；而上升側的葉片則被落下的波浪反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對落下的波浪形成阻擋；3、海底洋流的作用，如果葉輪半露在水面上，當葉輪轉動方向順著洋流方向，葉輪底側的葉片被洋流推動展開，當葉輪轉動方向逆著洋流方向，則葉輪底側的葉片被洋流推動扣合；如果葉輪完全沒入水面以下，則無論葉輪轉動方向如何，順著洋流方向的葉片被洋流推動展開，逆著洋流方向的葉片被洋流推動扣合。海面上波浪和洋流情況復雜，但是無論以上三種狀態如何結合，本裝置的葉輪總是保持一個旋轉方向，減少了轉向的能量損失和對機體的沖擊。
【主權項】
1.一種波浪能水輪機結構，設置在海面上的船體上，船體內設有發電機，發電機連接有從側面水平伸出船體的葉輪，其特征在于:所述葉輪表面均勻開設有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內設有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設置，V形槽的兩側壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。
2.根據權利要求1所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側面。
3.根據權利要求1所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述葉片貼合扣合面時，葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線之外。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述葉片為弧形，葉片內弧面朝向扣合面，扣合面為凸起外弧面，所述扣合面的弧面半徑小于葉片的弧面半徑。
5.根據權利要求1或2或3所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述展開面的表面與葉片對應位置的表面形狀適配。
6.根據權利要求1或2或3所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述葉片的根部與展開面貼合的位置開設有排水孔。
7.根據權利要求1或2或3所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述葉片為中部折彎的V形葉片，彎折線與擺動軸垂直，葉片從根部到端部V形彎折程度逐漸加大。
8.根據權利要求1或2或3所述的一種波浪能水輪機結構，其特征在于:所述發電機和葉輪之間通過單向傳動的棘輪連接，所述發電機的另一側還連接有飛輪。
【專利摘要】本實用新型涉及一種波浪能水輪機結構，解決現有波浪能發電大多采用擺動往復，效率低，對發電機損耗大的問題。本裝置設置在海面上的船體上，船體內設有發電機，發電機連接有從側面水平伸出船體的葉輪，其特征在于：所述葉輪表面均勻開設有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內設有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設置，V形槽的兩側壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。本實用新型水輪機的葉輪在波浪起伏過程中能始終保持一個方向旋轉；本實用新型還能在利用波浪能的同時利用洋流的能量推動葉輪。
【IPC分類】F03B3-12, F03B13-22
【公開號】CN204572325
【申請號】CN201520231733
【發明人】陳正壽, 趙陳, 劉羽, 趙宗文
【申請人】浙江海洋學院
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月17日