擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，包括三套曲柄搖桿機構(gòu)、翼片、同步帶和帶輪、旋轉(zhuǎn)軸、扭矩計、增速箱、飛輪、發(fā)電機。通過俯仰運動四桿機構(gòu)可有效地實現(xiàn)水翼的上下擺動運動到旋轉(zhuǎn)軸單向旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)化，繼而帶動另一套擺動四桿機構(gòu)，將曲柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為擺動擺桿的上下擺動運動，來有效的控制翼片擺角的運動規(guī)律，旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速再通過增速箱增速后，最終將能量傳遞給發(fā)電機進行能量利用。本發(fā)明巧妙的利用四桿機構(gòu)機械性能本身的特性，實現(xiàn)裝置的自動捕能過程，避免了以往的捕能裝置機構(gòu)復雜及利用電機控制等造成的能量損失，在未來的潮流能能量捕獲方面有很大的發(fā)展空間。
【專利說明】擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)電裝置，具體地說是潮流發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著石油和煤炭等化石燃料的過度消耗，像潮流能、風能、太陽能等可再生能源的開發(fā)利用越來越受到世界各國的重視。潮流能作為海洋能的重要形式，與太陽能、風能相比，具有能量密度大、對環(huán)境污染小，變化有規(guī)律，可預(yù)測性好等優(yōu)點，也被稱為世界未來十大清潔能源之一。目前，對潮流能的利用形式多為旋轉(zhuǎn)葉片的水輪機配合相應(yīng)的發(fā)電機進行能量捕獲，然而這種潮流能量捕獲方式已經(jīng)遇到一些指責，如:占地面積大，需要的潮流速度快，噪聲大，水輪機葉片旋轉(zhuǎn)速度快時會對周圍的海洋生物產(chǎn)生影響等。
[0003]海洋中的生物，如金槍魚、海豚、鯊魚等，利用尾部/鰭的擺動從周圍的水中獲得能量實現(xiàn)游動，具有效率高、噪聲低以及良好的水動力特性等特點。受此啟發(fā)，近年來，國外開展了一種新的基于擺動式水翼的流體能量捕獲技術(shù)研宄，與現(xiàn)有的基于旋轉(zhuǎn)葉片的水輪機技術(shù)相比，這種基于擺動水翼的流體能量捕獲技術(shù)具有對環(huán)境影響小、噪聲小，捕能效率高以及可在淺水使用等優(yōu)點，另外還具有翼片結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，捕能效率高等特點，大約為傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)水輪機4倍的捕能效率，在英國、愛爾蘭、美國、加拿大等國家較早的開展了這方面的基礎(chǔ)研宄。我國擁有廣闊的潮流能海洋資源，目前對擺動式潮流能捕能技術(shù)卻一直未曾開展，在這方面，國內(nèi)幾乎沒有公開的技術(shù)報道。國內(nèi)關(guān)于擺動式利用四桿機構(gòu)耦合實現(xiàn)水翼周期自動循環(huán)的還未見相關(guān)發(fā)明專利。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供利用四桿機構(gòu)耦合實現(xiàn)水翼周期自動循環(huán)的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:包括主支撐框架、副支撐框架、發(fā)電機(I)、旋轉(zhuǎn)軸(9)、擺動軸(15)、俯仰軸(24)、第一俯仰連桿(13)、第二俯仰連桿(27)、擺動連桿(12)，旋轉(zhuǎn)軸(9)、擺動軸(15)、俯仰軸(24)按照自上而下的順序依次安裝在主支撐框架里，擺動軸(15)和俯仰軸(24)通過其各自對應(yīng)的軸承與主支撐框架配合，旋轉(zhuǎn)軸
(9)包括第一段-第四段，第一段通過軸承與主支撐框架配合，第一段和第二段之間安裝第一組俯仰曲柄(11)，第一俯仰連桿(13)上端通過銷軸與第一組俯仰曲柄(11)相連，第二段和第三段之間安裝擺動曲柄(10)，擺動連桿(12)的上端通過銷軸與擺動曲柄(10)相連，第三段和第四段之間安裝第二組俯仰曲柄(7)，第二俯仰連桿(27)通過銷軸與第二組俯仰曲柄(7)相連，第四段通過軸承與主支撐框架配合，擺動軸(15)上安裝擺動擺桿(14)、大輪，擺動擺桿(14)和擺動連桿(12)通過銷軸相連，俯仰軸(24)上安裝第一俯仰擺桿(17)、第一帶輪、小輪、第二俯仰擺桿(25)，第一俯仰擺桿(17)和第二俯仰擺桿(25)的端部之間安裝翼片(22)，翼片上安裝第二帶輪(20)，第一帶輪和第二帶輪(20)上纏繞勻速同步帶(18)，小輪和大輪上纏繞增速同步帶(16)，第一俯仰擺桿(17)與第一俯仰連桿(13)通過銷軸相連，第二俯仰擺桿(25)和第二俯仰連桿(27)通過銷軸相連，發(fā)電機(I)安裝在副支撐框架上，發(fā)電機⑴與旋轉(zhuǎn)軸(9)的第四段相連。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、所述的第一俯仰擺桿(17)包括依次相連的首段、中間段(21)和尾段，中間段
(21)的兩端與首段和尾段采用正反牙螺紋結(jié)構(gòu)相連，尾段上方設(shè)置成三角形支架，第一俯仰擺桿(17)的三角形支架與第一俯仰連桿(13)相連，第二俯仰擺桿(25)的結(jié)構(gòu)與第一俯仰擺桿(17)相同。
[0009]2、擺動曲柄(10)與第一組俯仰曲柄(7)和第二組俯仰曲柄(11)均采用相差90度相角的布置方式。
[0010]3、在發(fā)電機⑴和旋轉(zhuǎn)軸(9)的第四段之間安裝飛輪(3)、增速箱(4)、扭矩計
(5)。
[0011]4、大輪與小輪的傳動比為3:1，第一帶輪和第二帶輪(20)的傳動比為1:1。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0013]1.本擺動水翼潮流能捕能裝置，完全利用機械本身的運動特性實現(xiàn)裝置的周期運轉(zhuǎn)。具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、傳動靈活及傳動效率高、噪聲小、易于淺水應(yīng)用等優(yōu)點，在未來的潮流能能量捕獲方面有很大的發(fā)展空間。
[0014]2.裝置完全利用了機械本身的運動特性，將控制翼型深沉運動的四桿和控制擺動運動的四桿進行了優(yōu)化和分析，兩種運動的耦合可有效的實現(xiàn)翼型部分的自動周期循環(huán)，巧妙的將擺動曲柄和俯仰曲柄采用了相角相差90度的布置方式，有效的實效了擺動四桿對翼型攻角的控制。
[0015]3.裝置采用兩種四桿機構(gòu)的巧妙耦合，避免了以往采用液壓控制攻角及利用電機控制攻角等造成的能量損失，裝置結(jié)構(gòu)簡單。
[0016]4.和以往的旋轉(zhuǎn)葉片的水輪機相比，具有傳動效率高、噪聲小、易于淺水應(yīng)用等優(yōu)點，對環(huán)境影響小，對水中生物影響小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明增速和發(fā)電部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明主視圖；
[0020]圖4為本發(fā)明翼型運動部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為A-A剖面圖；
[0022]圖6為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)軸部分擺動曲柄和俯仰曲柄連接示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0024]結(jié)合圖1?6，本發(fā)明包括的部件有:發(fā)電機1、聯(lián)軸器2、飛輪3、增速箱4、扭矩計5、上連接銷軸6、俯仰曲柄7、旋轉(zhuǎn)軸定位架8、旋轉(zhuǎn)軸9、擺動曲柄10、俯仰曲柄11、擺動連桿12、俯仰連桿13、擺動擺桿14、擺動軸15、增速同步帶16、俯仰擺桿17、勻速同步帶18、翼型軸19、帶輪20、中間段21、翼片22、翼型端蓋23、俯仰軸24、俯仰擺桿25、下連接銷軸26、俯仰連桿27、機械本體28。
[0025]結(jié)構(gòu)如圖1、圖3和圖5所示，主要是由俯仰運動部分、擺動運動部分、翼型運動部分、旋轉(zhuǎn)軸傳動部分、增速和發(fā)電裝置安裝部分及機械本體等幾部分組成。俯仰運動四桿機構(gòu)部分主要是將水翼的上下升沉運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，主要包括上連接銷軸6、俯仰曲柄7、俯仰曲柄11、俯仰連桿13、俯仰連桿27、俯仰擺桿17、俯仰擺桿25、下連接銷軸26。俯仰曲柄11、俯仰連桿13、俯仰擺桿17和俯仰曲柄7、俯仰連桿27、俯仰擺桿25為兩套四桿機構(gòu)，這樣布置有利于翼片22運動的平穩(wěn)性和旋轉(zhuǎn)軸9運行的穩(wěn)定性。俯仰曲柄11和旋轉(zhuǎn)軸9的連接如圖6所示，俯仰曲柄11采用銷釘和軸肩的定位方式定位于旋轉(zhuǎn)軸9上，通過鍵連接的方式實現(xiàn)和旋轉(zhuǎn)軸9 一起旋轉(zhuǎn)；俯仰連桿13和俯仰曲柄11通過上連接銷軸6配合軸承實現(xiàn)連接，兩側(cè)采用圓螺母進行固定，可有效的實現(xiàn)俯仰連桿13和俯仰曲柄11之間的轉(zhuǎn)動；俯仰連桿13和俯仰擺桿17利用下連接銷軸26配合陶瓷軸承進行連接，俯仰擺桿17做了特殊的處理，采用三角形支架進行連接，即利用三角形的穩(wěn)定性確保運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，也通過三角形高度和位置方面的嚴格保證，確保了俯仰擺桿17及翼片22在對稱于水平面的豎直平面內(nèi)上下周期循環(huán)，擺桿17采用了分三段處理方式，中間段21和兩端的連接采用了正反牙螺紋結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)中間段21可以方便的實現(xiàn)擺動運動部分勻速同步帶18的安裝和預(yù)緊，也可通過更改不同的中間段21長度來實現(xiàn)翼片22上下升沉高度的變化。
[0026]如圖1、圖3所示，擺動運動四桿機構(gòu)部分將旋轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為擺動擺桿14上下擺動，通過增速同步帶16和勻速同步帶18來控制翼片22擺角的變化。主要包括擺動曲柄10、擺動連桿12、擺動擺桿14、增速同步帶16、勻速同步帶18，擺動曲柄10和旋轉(zhuǎn)軸9的連接如圖6所示，俯擺動曲柄10采用銷釘和軸肩的定位方式定位于旋轉(zhuǎn)軸9上，通過鍵連接的方式實現(xiàn)和旋轉(zhuǎn)軸9 一起旋轉(zhuǎn)，擺動曲柄10和俯仰曲柄11采用了 90度的布置方式，更有利于對翼片22的運動規(guī)律進行控制；擺動連桿12和擺動曲柄10通過上連接銷軸6配合軸承實現(xiàn)連接，擺動連桿12和擺動擺桿14利用下連接銷軸26配合陶瓷軸承進行連接。
[0027]如圖1、圖2所示，增速和發(fā)電裝置安裝部分主要包括發(fā)電機1、聯(lián)軸器2、大飛輪3、增速箱4、扭矩計5，各部件通過梅花聯(lián)軸器2連接于旋轉(zhuǎn)軸9上，扭矩計5用于測量旋轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)信號的反饋；增速箱4對旋轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)速進行增速，利于能量的提取；飛輪3用于克服運動過程中四桿存在的死點問題，確保旋轉(zhuǎn)軸9能平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機I用于最終的能量利用；旋轉(zhuǎn)軸傳動部分如圖1、如圖6，包括旋轉(zhuǎn)軸9、擺動曲柄10、俯仰曲柄7、俯仰曲柄11及上連接銷軸6，旋轉(zhuǎn)軸9通過剛性的方式和曲柄進行連接。翼型運動部分如圖4所示，主要包括翼型軸19、帶輪20、翼片22、翼型端蓋23，翼型軸19兩端配有陶瓷軸承，起到水潤滑作用，翼型端蓋23上沿弦長方向布置打有八個孔，分別位于離翼片前緣點三分之一處、四分之一處、翼片中心處、離后緣點三分之一處，每個位置各有兩個孔方便和翼型軸19進行不同位置的連接，實現(xiàn)翼型上不同位置作為旋轉(zhuǎn)中心點的測量；翼型軸19中間開有通槽，方便和翼型端蓋23的平板進行配合和夾持。
[0028]這種實施方式的工作原理為:
[0029]擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置原理是當水流流過時，翼片22在水流的升力作用下上下升沉運動，帶動相連的俯仰擺桿17和25 —起繞著俯仰軸24上下擺動，通過俯仰連桿12和27的傳動，帶動俯仰曲柄7和11 一起發(fā)生旋轉(zhuǎn)，由于俯仰曲柄和旋轉(zhuǎn)軸9的剛性連接，繼而帶動旋轉(zhuǎn)軸9 一起發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動；擺動曲柄10和俯仰曲柄7和11采用了相差90度相角的布置方式，旋轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)運動將帶動擺動曲柄10 —起發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過擺動連桿12的傳動，繼而帶動擺桿14繞著擺動軸15上下擺動，由于擺動擺桿14和增速同步帶16都通過鍵連接的方式固定于擺動軸15上，擺動擺桿14的上下擺動將帶動增速同步帶16發(fā)生傳動，再通過勻速同步帶18的二級傳動來控制翼片22的擺角運動，翼片在升沉運動和擺動運動兩種運動的耦合下，將發(fā)生周期性的自動循環(huán)運動；旋轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)運動也將能量傳遞給增速和發(fā)電裝置安裝部分，由于各部件通過梅花聯(lián)軸器2和旋轉(zhuǎn)軸9進行連接，旋轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)經(jīng)增速箱4增速后，最終傳遞給發(fā)電機I進行能量利用，連接的扭矩計5用于測量旋轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，用于提取功率的計算；飛輪3用于克服運動過程中四桿存在的死點問題，確保旋轉(zhuǎn)軸9能平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、傳動靈活及傳動效率高、噪聲小、易于淺水應(yīng)用等優(yōu)點，在未來的潮流能能量捕獲方面有很大的發(fā)展空間。
[0030]本發(fā)明包括俯仰運動部分、擺動運動部分、翼型運動部分、旋轉(zhuǎn)軸傳動部分、增速和發(fā)電裝置安裝部分等幾部分。所述的俯仰運動部分的擺桿端連接于翼型運動部分的兩端，將翼型運動部分的上下升沉運動傳遞給旋轉(zhuǎn)軸部分；擺桿運動部分通過兩套同步帶傳動連接于翼型運動部分上，實現(xiàn)翼型運動部分沿旋轉(zhuǎn)軸的擺動運動，翼型運動部分的升沉運動和擺動運動兩種運動的巧妙耦合，實現(xiàn)了翼型運動部分周期性的上下升沉和擺動循環(huán)過程，從而實現(xiàn)了能量的提取；旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速再通過增速箱增速后，最終將能量傳遞給發(fā)電機進行能量利用。
[0031]俯仰運動部分由兩套曲柄搖桿機構(gòu)組成，這樣可確保翼型運動部分上下運動的剛性和穩(wěn)定性；俯仰擺桿部分的上下擺動帶動俯仰曲柄沿同一方向旋轉(zhuǎn)，再傳遞給旋轉(zhuǎn)軸部分進行傳動；四個桿都經(jīng)過優(yōu)化過程，其長度都需有嚴格的保證，從而能有效的保證翼型部分的上下升沉高度和周期循環(huán)；俯仰曲柄和旋轉(zhuǎn)軸部分采用了剛性連接，確保運行的同步性，各桿之間采用銷軸配合軸承進行連接，可有效的實現(xiàn)兩桿之間的轉(zhuǎn)動；擺桿部分做了特殊的處理，采用三角形支架進行連接，即利用三角形的穩(wěn)定性確保運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，也通過三角形高度和位置方面的嚴格保證，確保了俯仰擺桿及翼型部分在對稱于水平面的豎直平面內(nèi)上下周期循環(huán)，俯仰擺桿也采用了分三段處理方式，中間段和兩端的連接采用了正反螺紋結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)中間段部分可以方便的實現(xiàn)擺動運動部分勻速同步帶的安裝和預(yù)緊，也可通過更改不同的中間段長度來實現(xiàn)翼型運動部分上下升沉高度的變化。
[0032]擺動運動部分包括一套曲柄搖桿機構(gòu)和兩套同步帶傳動機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動曲柄勻速旋轉(zhuǎn)，再通過四桿機構(gòu)帶動擺桿擺動，再帶動相連的兩套同步帶發(fā)生轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)翼型部分擺角的控制；四桿的長度都有嚴格的要求，曲柄和旋轉(zhuǎn)軸采用剛性進行連接，確保運行的同步性，各桿之間采用銷軸配合軸承進行連接，可有效的實現(xiàn)兩桿之間的轉(zhuǎn)動；兩套同步帶傳動一套采用3:1的傳動，另一套采用1:1的傳動，兩套同步帶采用不同的傳動比進行配合，可有效的控制翼型運動部分實現(xiàn)不同擺角的擺動運動，實現(xiàn)翼型擺動運動和升沉運動的相互耦合，帶輪采用雙檔邊處理，確保帶傳動的平穩(wěn)性；擺動曲柄和俯仰曲柄采用了相角差90度的布置方式。
[0033]翼型運動部分通過翼型軸連接于兩個俯仰運動部分的兩個擺桿之間，翼型軸端配有陶瓷軸承，翼型端蓋上沿弦長方向布置打有八個孔，分別位于離翼型前緣點三分之一處、四分之一處、翼型中心處、離后緣點三分之一處，每個位置各兩個孔方便和翼型軸進行不同位置的連接，實現(xiàn)翼型上不同位置作為旋轉(zhuǎn)中心點的測量；翼型軸中間開有通槽，方便和翼型端蓋的平板進行配合和夾持。
[0034]旋轉(zhuǎn)軸傳動部分包括四個短軸部分、擺動曲柄、俯仰曲柄及連接銷。四個短軸通過剛性的方式和曲柄進行連接，中間的較長的一段軸通過兩個裝有軸承的支撐件連接于機械本體上，這樣既保證了旋轉(zhuǎn)軸能平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，也能保證幾段短軸運行的同軸度。
[0035]增速和發(fā)電裝置安裝部分包括扭矩計、增速箱、飛輪、發(fā)電機及聯(lián)軸器。扭矩計用于測量旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和扭矩，用于提取功率的計算；增速箱對旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速進行增速，利于能量的提取；飛輪用于克服運動過程中四桿存在的死點問題，確保旋轉(zhuǎn)軸能平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機用于最終的能量利用，各部件采用彈性梅花聯(lián)軸器和旋轉(zhuǎn)軸進行連接，可補償少量的轉(zhuǎn)軸存在的旋轉(zhuǎn)誤差。
[0036]本發(fā)明完全利用機械本身的運動性能，實現(xiàn)水翼對能量的提取和利用，由俯仰運動部分、擺動運動部分、翼型運動部分、旋轉(zhuǎn)軸傳動部分、增速和發(fā)電裝置安裝部分及機械本體等幾部分組成。俯仰運動部分的擺桿端分布在翼型運動部分的兩端，將翼型運動部分的上下升沉運動傳遞給旋轉(zhuǎn)軸部分；擺桿運動部分通過兩套同步帶傳動連接于翼型運動部分上，實現(xiàn)翼型運動部分沿翼型軸的擺動運動，翼型運動部分的升沉運動和擺動運動兩種運動的巧妙耦合，實現(xiàn)了翼型運動部分周期性的上下升沉和擺動循環(huán)過程，從而實現(xiàn)了能量的提取；旋轉(zhuǎn)軸傳動部分連接于增速和發(fā)電部分，通過對旋轉(zhuǎn)軸增速后，最終將能量傳遞給發(fā)電機進行發(fā)電，實現(xiàn)能量利用。本發(fā)明的優(yōu)點在于巧妙的利用四桿機構(gòu)機械性能本身的特性，實現(xiàn)裝置的自動捕能過程，避免了以往的捕能裝置機構(gòu)復雜及利用電機控制等造成的能量損失，傳動效率高、噪聲小、易于淺水應(yīng)用。
[0037]俯仰運動部分，包括兩套曲柄搖桿機構(gòu)，確保了翼型部分上下運動的剛性和穩(wěn)定性；俯仰擺桿部分的上下擺動帶動俯仰曲柄沿同一方向旋轉(zhuǎn)，再傳遞給旋轉(zhuǎn)軸部分進行傳動；四個桿都經(jīng)過了優(yōu)化過程，其長度都需有嚴格的保證，從而能有效的保證翼型部分的上下升沉高度和周期循環(huán)；俯仰曲柄和旋轉(zhuǎn)軸部分采用了剛性連接，確保運行的同步性，各桿之間采用銷軸配合軸承進行連接，可有效的實現(xiàn)兩桿之間的轉(zhuǎn)動；俯仰擺桿部分做了特殊的處理，采用三角形支架進行連接，即利用三角形的穩(wěn)定性確保了運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，也通過三角形高度和位置方面的嚴格保證，確保了俯仰擺桿及翼型部分在對稱于水平面的豎直平面內(nèi)上下周期循環(huán)，擺桿采用了分三段處理方式，中間段和兩端的連接采用了正反牙螺紋結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)中間段部分可以方便的實現(xiàn)擺動運動部分勻速同步帶的安裝和預(yù)緊，也可通過更改不同的中間段長度來實現(xiàn)翼型運動部分上下升沉高度的變化。
[0038]擺動運動部分，包括一套曲柄搖桿機構(gòu)和兩套同步帶傳動機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動曲柄勻速旋轉(zhuǎn)，再通過四桿機構(gòu)帶動擺桿擺動，再帶動相連的兩套同步帶發(fā)生傳動，實現(xiàn)翼型部分擺角的控制；四桿的長度都有嚴格的要求，曲柄和旋轉(zhuǎn)軸采用剛性進行連接，確保運行的同步性，各桿之間采用銷軸配合軸承進行連接，可有效的實現(xiàn)兩桿之間的轉(zhuǎn)動；兩套同步帶傳動一套采用3:1的傳動，另一套采用1:1的傳動，兩套同步帶采用不同的傳動比進行配合，可有效的控制翼型運動部分實現(xiàn)不同擺角的擺動運動，繼而實現(xiàn)了翼型擺動運動和升沉運動的相互耦合，帶輪采用雙檔邊處理，確保帶傳動的平穩(wěn)性；擺動曲柄和俯仰曲柄采用了相角差90度的布置方式。
[0039]翼型運動部分，翼型運動部分通過翼型軸連接于俯仰運動部分的兩個擺桿之間，翼型軸端配有陶瓷軸承，翼型端蓋上沿弦長方向布置打有八個孔，分別位于離翼型前緣點三分之一處、四分之一處、翼型中心處、離后緣點三分之一處，每個位置各有兩個孔方便和翼型軸進行不同位置的連接，實現(xiàn)翼型上不同位置作為旋轉(zhuǎn)中心點的測量；翼型軸中間開有通槽，方便和翼型端蓋的平板進行配合和夾持。
[0040]旋轉(zhuǎn)軸傳動部分，旋轉(zhuǎn)軸部分由四個短軸部分、擺動曲柄、俯仰曲柄及連接銷軸組成，旋轉(zhuǎn)軸通過梅花聯(lián)軸器和增速及發(fā)電裝置安裝部分相連接。
[0041]四個短軸部分，四個短軸通過剛性的方式和曲柄進行連接，中間的較長的一段軸通過兩個裝有軸承的支撐件連接于機械本體上，這樣既保證了旋轉(zhuǎn)軸能平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)，也能保證幾段短軸運行的同軸度。
[0042]增速和發(fā)電裝置安裝部分，由扭矩計、增速箱、飛輪、發(fā)電機及聯(lián)軸器組成。扭矩計用于測量旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，用于提取功率的計算；增速箱用于對旋轉(zhuǎn)軸進行增速，利于能量的提??；飛輪用于克服運動過程中四桿存在的死點問題，確保旋轉(zhuǎn)軸能平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機用于最終的能量利用，各部件采用彈性梅花聯(lián)軸器和旋轉(zhuǎn)軸進行連接，可補償少量的轉(zhuǎn)軸存在的旋轉(zhuǎn)誤差。
【權(quán)利要求】
1.擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:包括主支撐框架、副支撐框架、發(fā)電機(1)、旋轉(zhuǎn)軸(9)、擺動軸(15)、俯仰軸(24)、第一俯仰連桿(13)、第二俯仰連桿(27)、擺動連桿(12)，旋轉(zhuǎn)軸(9)、擺動軸(15)、俯仰軸(24)按照自上而下的順序依次安裝在主支撐框架里，擺動軸(15)和俯仰軸(24)通過其各自對應(yīng)的軸承與主支撐框架配合，旋轉(zhuǎn)軸(9)包括第一段-第四段，第一段通過軸承與主支撐框架配合，第一段和第二段之間安裝第一組俯仰曲柄(11)，第一俯仰連桿(13)上端通過銷軸與第一組俯仰曲柄(11)相連，第二段和第三段之間安裝擺動曲柄(10)，擺動連桿(12)的上端通過銷軸與擺動曲柄(10)相連，第三段和第四段之間安裝第二組俯仰曲柄(7)，第二俯仰連桿(27)通過銷軸與第二組俯仰曲柄(7)相連，第四段通過軸承與主支撐框架配合，擺動軸(15)上安裝擺動擺桿(14)、大輪，擺動擺桿(14)和擺動連桿(12)通過銷軸相連，俯仰軸(24)上安裝第一俯仰擺桿(17)、第一帶輪、小輪、第二俯仰擺桿(25)，第一俯仰擺桿(17)和第二俯仰擺桿(25)的端部之間安裝翼片(22)，翼片上安裝第二帶輪(20)，第一帶輪和第二帶輪(20)上纏繞勻速同步帶(18)，小輪和大輪上纏繞增速同步帶(16)，第一俯仰擺桿(17)與第一俯仰連桿(13)通過銷軸相連，第二俯仰擺桿(25)和第二俯仰連桿(27)通過銷軸相連，發(fā)電機(I)安裝在副支撐框架上，發(fā)電機⑴與旋轉(zhuǎn)軸(9)的第四段相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:所述的第一俯仰擺桿(17)包括依次相連的首段、中間段(21)和尾段，中間段(21)的兩端與首段和尾段采用正反牙螺紋結(jié)構(gòu)相連，尾段上方設(shè)置成三角形支架，第一俯仰擺桿(17)的三角形支架與第一俯仰連桿(13)相連，第二俯仰擺桿(25)的結(jié)構(gòu)與第一俯仰擺桿(17)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:擺動曲柄(10)與第一組俯仰曲柄(7)和第二組俯仰曲柄(11)均采用相差90度相角的布置方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:在發(fā)電機⑴和旋轉(zhuǎn)軸(9)的第四段之間安裝飛輪(3)、增速箱(4)、扭矩計(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:在發(fā)電機(I)和旋轉(zhuǎn)軸(9)的第四段之間安裝飛輪(3)、增速箱(4)、扭矩計(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:大輪與小輪的傳動比為3:1，第一帶輪和第二帶輪(20)的傳動比為1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:大輪與小輪的傳動比為3:1，第一帶輪和第二帶輪(20)的傳動比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:大輪與小輪的傳動比為3:1，第一帶輪和第二帶輪(20)的傳動比為1:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的擺動式水翼潮流能發(fā)電裝置，其特征是:大輪與小輪的傳動比為3:1，第一帶輪和第二帶輪(20)的傳動比為1:1。
【文檔編號】F03B13/12GK104481785SQ201410663950
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】徐建安, 孫洪雨, 寧獻良, 孔德慧, 李建正, 王錫東, 高昕 申請人:哈爾濱工程大學