一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构

本发明属于可再生能源，具体涉及一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构。

背景技术：

1、随着水平轴式潮流能机组相关技术的成熟，其规模的扩大化日益成为研究的热点。但是目前的阵列式潮流能机组为了布置的简便和避免尾流的影响，通常在同一平面内相隔较远位置对机组进行布置进而形成潮流能发电场，并没有充分利用潮汐能场的垂向水层能量，这种布置方式的整个潮汐场能量利用率较低，且由于潮汐场大部分时间流速较小，能流密度较低，整体机组的捕获效率也较低，无法满足大规模发电的需求。

技术实现思路

1、针对上述背景技术介绍中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，通过水平轴水轮机的环形布置来提高整个潮流能场的能量利用率，以集穹式装置聚拢潮流提高能流密度，解决在低流速、单一来流截面下潮汐能捕获效率低的目的。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，包括导流罩、导流锥，所述导流锥安装于导流罩内沿中心轴设置并与导流罩之间形成入口小、出口大的高能流密度的环形聚能腔，所述环形聚能腔内安装有若干用于捕获潮流动能的水平轴式潮流能机组，所述水平轴式潮流能机组环形阵列布置，所述导流罩、若干水平轴式潮流能机组以及导流锥通过连接装置连接，所述导流罩上设置有用于固定的悬链式单点系泊系统。本发明通过导流罩和导流锥共同用于聚拢潮流以提高能流密度，通过水平轴式潮流能机组环布以提高单一来流截面的捕获效率。

4、进一步，所述连接装置包括大连接环、小连接环、若干个连接法兰，所述大连接环与导流罩的内壁固定连接，所述小连接环与导流锥的外壁固定连接，所述连接法兰与水平轴式潮流能机组一一对应设置并与水平轴式潮流能机组的机壳固定连接，所述连接法兰之间、连接法兰与大连接环之间、以及连接法兰与小连接环之间均通过连接杆连接成一体结构。

5、进一步，所述连接法兰与机壳通过螺栓固定，所述螺栓上套装有弹簧垫片。为避免因潮汐场流速波动而造成的螺栓松动情况，使用弹簧垫片防松。

6、进一步，所述大连接环、小连接环、连接法兰上均设置有用于与连接杆连接的连接头，所述连接头与连接杆采用过盈连接，实现较好的对中性和抗振动、冲击能力。

7、进一步，所述导流罩呈喇叭形，横截面为翼型，其内壁沿周向设置有与大连接环固定的导流罩环形槽，所述导流罩环形槽与大连接环固定后内壁经光滑处理。

8、进一步，所述导流罩上开设有下潜孔，可以允许单人进入，便于后期设备的调试、维护。

9、进一步，所述导流锥呈锥形，其从前端到后端沿轴向逐渐缩小设置，其外壁沿周向设置有与小连接环固定的导流锥环形槽，所述导流锥环形槽与小连接环固定后外壁经光滑处理。

10、进一步，所述悬链式单点系泊系统包括锚链，所述锚链的一端设置有配重，其另一端通过连接吊耳与导流罩的前端下边缘固定连接。

11、进一步，所述连接吊耳与导流罩连接的一端设有贴合导流罩边缘弧度的缺口，与锚链连接的一端设有中空结构。

12、进一步，所述水平轴潮流能机组采用磁密封结构，包括磁力联轴器、陶瓷轴承，所述磁力联轴器与陶瓷轴承采用非接触式传动方式；所述磁力联轴器包括外转子和内转子，所述外转子和内转子通过隔离罩隔离。

13、本发明与现有技术相比，其显著优点包括：

14、1、外导流罩和内导流锥共同组成小口进入，大口流出的环形腔，小口进入、大口流出可以形成负压段，进而吸引更多的流体进入；环形腔可使来流汇聚在机组分布的环形区域内，形成高能流密度的环形聚能腔。

15、2、外导流罩和内导流锥形成的小口进入，大口流出的环形腔可以实现自动对流的作用，仅使用结构简单的单点系泊系统就可以实现整个装置的正常运行。

16、3、选择多个水平轴式水轮机机组呈环形分布布置，与单一机组相比，单位空间利用率更高，单位能流捕获效率更高。

17、4、水平轴潮流能机组采用静密封，磁力联轴器与陶瓷轴承相结合的非接触式传动方式，这样不仅简化了密封结构而且减小了摩擦带来的能量损失。

18、5、连接法兰和连接环整合了连接头，使得整体连接装置更加简洁易于安装，只需将连接杆插入到相应的连接头内就实现了安装。

技术特征：

1.一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：包括导流罩、导流锥，所述导流锥安装于导流罩内沿中心轴设置并与导流罩之间形成入口小、出口大的高能流密度的环形聚能腔，所述环形聚能腔内安装有若干用于捕获潮流动能的水平轴式潮流能机组，所述水平轴式潮流能机组环形阵列布置，所述导流罩、若干水平轴式潮流能机组以及导流锥通过连接装置连接，所述导流罩上设置有用于固定的悬链式单点系泊系统。

2.根据权利要求1所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述连接装置包括大连接环、小连接环、若干个连接法兰，所述大连接环与导流罩的内壁固定连接，所述小连接环与导流锥的外壁固定连接，所述连接法兰与水平轴式潮流能机组一一对应设置并与水平轴式潮流能机组的机壳固定连接，所述连接法兰之间、连接法兰与大连接环之间、以及连接法兰与小连接环之间均通过连接杆连接成一体结构。

3.根据权利要求2所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述连接法兰与机壳通过螺栓固定，所述螺栓上套装有弹簧垫片。

4.根据权利要求2所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述大连接环、小连接环、连接法兰上均设置有用于与连接杆连接的连接头，所述连接头与连接杆采用过盈连接。

5.根据权利要求2所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述导流罩呈喇叭形，横截面为翼型，其内壁沿周向设置有与大连接环固定的导流罩环形槽，所述导流罩环形槽与大连接环固定后内壁经光滑处理。

6.根据权利要求5所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述导流罩上开设有下潜孔。

7.根据权利要求2所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述导流锥呈锥形，其从前端到后端沿轴向逐渐缩小设置，其外壁沿周向设置有与小连接环固定的导流锥环形槽，所述导流锥环形槽与小连接环固定后外壁经光滑处理。

8.根据权利要求1所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述悬链式单点系泊系统包括锚链，所述锚链的一端设置有配重，其另一端通过连接吊耳与导流罩的前端下边缘固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述连接吊耳与导流罩连接的一端设有贴合导流罩边缘弧度的缺口，与锚链连接的一端设有中空结构。

10.根据权利要求1所述的一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，其特征在于：所述水平轴潮流能机组采用磁密封结构，包括磁力联轴器、陶瓷轴承，所述磁力联轴器与陶瓷轴承采用非接触式传动方式；所述磁力联轴器包括外转子和内转子，所述外转子和内转子通过隔离罩隔离。

技术总结一种水平轴潮流能机组的环形阵列布置结构，包括导流罩、导流锥，所述导流锥安装于导流罩内沿中心轴设置并与导流罩之间形成入口小、出口大的高能流密度的环形聚能腔，所述环形聚能腔内安装有若干用于捕获潮流动能的水平轴式潮流能机组，所述水平轴式潮流能机组环形阵列布置，所述导流罩、若干水平轴式潮流能机组以及导流锥通过连接装置连接，所述导流罩上设置有用于固定的悬链式单点系泊系统。本发明通过导流罩和导流锥共同用于聚拢潮流以提高能流密度，通过水平轴式潮流能机组环布以提高单一来流截面的捕获效率。技术研发人员：刘宏伟,周坤,顾亚京,林勇刚,高志远受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18