本發(fā)明屬于流體機(jī)械領(lǐng)域，涉及到一種潮流能發(fā)電裝置，具體是涉及到一種根據(jù)轉(zhuǎn)速改變水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置。

背景技術(shù)：

能源是社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基本動(dòng)力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。當(dāng)今社會(huì)主要依賴于傳統(tǒng)的化石能源，而隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和人口的增加，能源消耗大幅增加，化石能源日益耗盡。并且，過(guò)多使用化石能源地球的環(huán)境也越來(lái)越惡化。而海洋能源被認(rèn)為是最后的資源寶庫(kù)，開發(fā)利用潮流能越來(lái)越成為趨勢(shì)。

潮流能水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械。由于水輪機(jī)初始狀態(tài)不同，并且存在摩擦、水流阻力等外界影響，使水輪機(jī)啟動(dòng)速度相對(duì)緩慢，因此改善水輪機(jī)啟動(dòng)速度至關(guān)重要。本發(fā)明為了減少水輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，提出根據(jù)轉(zhuǎn)速改變水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中水輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種根據(jù)轉(zhuǎn)速改變水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置，該裝置通過(guò)轉(zhuǎn)速改變水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而增大水輪機(jī)啟動(dòng)扭矩，減少水輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種根據(jù)轉(zhuǎn)速改變水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置，包括垂直軸水輪機(jī)和水平軸水輪機(jī)兩類。通過(guò)在裝置中設(shè)置加速裝置，增加啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，進(jìn)而增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。

所述的垂直軸水輪機(jī)包括主軸A1、輪轂A2、懸臂軸3、葉片A4、加速裝置。通過(guò)在垂直軸水輪機(jī)中設(shè)置加速裝置，增加啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。

所述的懸臂軸3為空心結(jié)構(gòu)，三個(gè)懸臂軸3的一端通過(guò)輪轂A2固定在主軸A1上，相鄰懸臂軸3之間的角度為120度；三個(gè)懸臂軸3的另一端分別與葉片A4連接。

所述的加速裝置設(shè)置于懸臂軸3中，包括兩種：一種是依靠離心力被動(dòng)加速的彈簧和小球8；另一種是主動(dòng)人為控制加速的絲杠裝置9。

當(dāng)所述的加速裝置為彈簧和小球8時(shí)，彈簧一端與主軸A1上的輪轂A2連接，彈簧另一端與小球連接，在外力作用下，小球能夠壓縮或拉伸彈簧，在懸臂軸3中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；水輪機(jī)在海水或潮流作用下開始旋轉(zhuǎn)，由于離心力作用，小球在懸臂軸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增大水輪機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，縮短水輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。

當(dāng)所述的加速裝置為絲杠裝置9時(shí)，絲杠裝置9一端與主軸A1上的輪轂A2連接，另一端水平固定在懸臂軸3中；水輪機(jī)在海水或潮流作用下開始旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)絲杠裝置9開關(guān)，絲杠裝置9中的鋼球能夠在螺桿13上回旋運(yùn)動(dòng)，而鋼球運(yùn)動(dòng)的速度，可以改變垂直軸水輪機(jī)的速度，增大轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。

所述的絲杠裝置9結(jié)構(gòu)如圖4(b)，絲杠裝置包括電機(jī)10、外部結(jié)構(gòu)11、鋼球12，螺桿13；所述的電機(jī)10位于絲杠裝置9的一端，通過(guò)遙控開關(guān)，讓電機(jī)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)螺桿13運(yùn)動(dòng)，讓鋼球12在螺桿13上做直線運(yùn)動(dòng)，改變開關(guān)上的調(diào)速器，可以控制電機(jī)加減速運(yùn)動(dòng)；絲杠裝置9的另一端與主軸A1上的輪轂A2連接。所述的鋼球12套在螺桿13上；所述的螺桿13固定在外部結(jié)構(gòu)11上。

所述的水平軸水輪機(jī)包括主軸B5，輪轂B6，空心葉片B7和加速裝置。

所述的空心葉片B7為空心結(jié)構(gòu)，三個(gè)空心葉片B7的一端通過(guò)輪轂B6固定在主軸B5上，相鄰的空心葉片B7之間的角度為120度。

所述的加速裝置包括兩種：一種是依靠離心力被動(dòng)加速的彈簧和小球8；另一種是主動(dòng)人為控制加速的絲杠裝置9。水平軸的加速裝置結(jié)構(gòu)與垂直軸水輪機(jī)相同，安裝在葉片B7的內(nèi)部。

采用上述技術(shù)方案，水輪機(jī)放置于海里或者河流當(dāng)中，水輪機(jī)在海水或潮流的作用下開始旋轉(zhuǎn)。而水輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短主要與轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的大小有關(guān)。水輪機(jī)的的轉(zhuǎn)動(dòng)是一定的。根據(jù)(α為轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，M為轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)。為了增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，有兩種方案，第一種方案是需要減小J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而水輪機(jī)J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與水輪機(jī)的葉片位置有關(guān)，以及與葉片質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的分布情況有關(guān)，這樣則需要改變懸臂軸的長(zhǎng)短或者改變?nèi)~片的大小，增加了成本，因此不可取。第二種方案是增加啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，這樣啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度就能增大。

本發(fā)明的有益效果：首先改變轉(zhuǎn)速裝置易于制作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能起到明顯的加速效果。并且當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，改變轉(zhuǎn)速裝置不影響水輪機(jī)工作。

附圖說(shuō)明 圖命名

圖1為一種根據(jù)轉(zhuǎn)速改變垂直軸水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為一種根據(jù)轉(zhuǎn)速改變水平軸水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3(a)為垂直軸水輪機(jī)俯視圖；圖3(b)為水平軸水輪機(jī)主視圖；

圖4(a)為彈簧和小球結(jié)構(gòu)圖；圖4(b)為絲杠裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖5為改變轉(zhuǎn)速的局部圖；

圖中：1主軸A；2輪轂A；3懸臂軸；4葉片A；5主軸B；6輪轂B；7空心葉片B；8彈簧和彈簧振子；9絲杠裝置；10電機(jī)，11外部結(jié)構(gòu)，12鋼球；13螺桿。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一下說(shuō)明。

裝置包括垂直軸水輪機(jī)和水平軸水輪機(jī)兩類，通過(guò)在裝置中設(shè)置加速裝置，增加水輪機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，進(jìn)而增大水輪機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。

垂直軸水輪機(jī)包括主軸A1、輪轂A2、懸臂軸3、葉片A4、加速裝置；所述的懸臂軸3為空心結(jié)構(gòu)，三個(gè)懸臂軸3的一端通過(guò)輪轂A2固定在主軸A1上，相鄰懸臂軸3之間的角度為120度；三個(gè)懸臂軸3的另一端分別與葉片A4連接；所述的加速裝置位于懸臂軸3中。

水平軸水輪機(jī)包括主軸B5，輪轂B6，空心葉片B7和加速裝置。所述的空心葉片B7為空心結(jié)構(gòu)，三個(gè)空心葉片B7通過(guò)輪轂B6固定在主軸B5上，相鄰的葉片B7之間的角度為120度。所述的加速裝置位于空心葉片B7中。

垂直軸水輪機(jī)和水平軸水輪機(jī)的加速裝置包括兩種：一種是依靠離心力被動(dòng)加速的彈簧和小球8；另一種是主動(dòng)人為控制加速的絲杠裝置9。

當(dāng)所述的加速裝置為彈簧和小球8時(shí)，垂直軸水輪機(jī)中彈簧一端與主軸A1上的輪轂A2連接，彈簧另一端與小球連接；水平軸水輪機(jī)中彈簧一端與主軸B5上的輪轂B6連接，彈簧另一端與小球連接。在外力作用下，小球能夠壓縮或拉伸彈簧，在懸臂軸3或三個(gè)空心葉片B7中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

當(dāng)所述的加速裝置為絲杠裝置9時(shí)，垂直軸水輪機(jī)中絲杠裝置9與主軸A1上的輪轂A2連接，并固定在懸臂軸3上；水平軸水輪機(jī)中絲杠裝置9與主軸B5上的輪轂B6連接，并固定在三個(gè)空心葉片B7上；水輪機(jī)在海水或潮流作用下開始旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)絲杠裝置9開關(guān)，絲杠裝置9中的鋼球能夠在螺桿13上回旋運(yùn)動(dòng)，鋼球運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)改變垂直軸水輪機(jī)的速度，增加水輪機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。