CN104314743A - 自适应牵引式潮流能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应牵引式潮流能发电装置，包括：主浮筒、两个侧浮筒、两个连接臂、万向联轴器、连接杆、底座和两个水轮机；侧浮筒分别对称设置在主浮筒的两侧，水轮机通过所述的连接臂安装在对应的所述侧浮筒上，连接杆的一端部铰接在所述主浮筒上，连接杆的另一端部连接在所述万向联轴器上，万向联轴器安装在所述底座上；所述主浮筒的一端口设置有进出水口，所述主浮筒的另一端部设置有气阀。本发明利用了万向联轴器保证了水轮机的旋转平面始终可以面对潮流的来向，提高了获能效率。同时，提出了一种主浮筒、侧浮筒结合的十字形浮体结构，并通过对主浮筒进行充气排水和放气进水实现了水轮机升降，方便了水轮机的安装与维护。

Description

自适应牵引式潮流能发电装置

技术领域

本发明属于海洋能开发技术领域，涉及一种潮流能发电装置，尤其涉及一种自适应牵引式潮流能发电装置。

背景技术

经济的发展伴随着能源的消耗，近几年内，世界范围内能源的短缺问题越来越重。作为一种补充能源，海洋能的开发日益受到世界各国的关注，海洋能的开发技术得到了快速发展。升力型的海洋能发电装置主要利用流体流过叶片时产生的升力效应来产生推动涡轮机的力矩实现能量转换。如果要提高升力型水轮机的获能效率，就应该使水轮机的叶片旋转轴心可以自动跟踪潮流方向，尽量保持与潮流的方向平行，但是现有应用中水轮机大多都不能实现，这样导致获取潮流能的效率降低，对于潮流能的中的能量也不能很好地提取利用。另外，水轮机属于潮流能发电装置的核心部件，在运行过程中经常会发生故障，这样就需要对其进行检修，而对于坐海底式潮流能发电装置来说，水轮机的安装和检修则需要用到大型船只和起重机，这样就会导致水轮机的安装和检修费用较高且费时费力，极为不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自适应牵引式潮流能发电装置，解决现有技术中潮流能发电装置维修难度大、成本较高、获能效率低的问题，实现通过潮流能自适应牵引式潮流能发电装置提高可维修性能，降低维修难度和提高了获能效率。

本发明所提供的具体技术方案是：一种自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，包括：主浮筒、两个侧浮筒、两个连接臂、万向联轴器、连接杆、底座和两个水轮机；所述侧浮筒分别对称设置在所述主浮筒的两侧，所述水轮机通过所述的连接臂安装在对应的所述侧浮筒上，所述连接杆的一端部铰接在所述主浮筒上，所述连接杆的另一端部连接在所述万向联轴器上，所述万向联轴器安装在所述底座上；所述主浮筒的一端口设置有进出水口，所述主浮筒的另一端部设置有气阀。

进一步的，所述侧浮筒靠近所述气阀。

进一步的，所述连接杆上端为U形结构，所述主浮筒位于所述U形结构中，所述U形结构可转动的连接在所述主浮筒上。

进一步的，所述U形结构靠近所述侧浮筒。

进一步的，所述气阀与气管连接，所述气管与充气排气装置连接，所述充气排气装置为抽气、打气两用型真空泵。

进一步的，所述连接臂与所述主浮筒的轴线平行，两个所述水轮机的轴线相互平行并与所述主浮筒的轴线垂直。

本发明相比与现有技术相比有如下优点和积极效果：

（1）本发明供的自适应牵引式潮流能发电装置，通过设置一主浮筒与侧浮筒来形成一个由主浮筒和侧浮筒构成的十字形浮体结构，且在侧浮筒的两侧分别对应的设置水轮机，在主浮筒一端口上设置进出水口，另一端部设置气阀，这样可以通过气阀与进出水口的配合实现对主浮筒的充气排水和放气进水控制，进而实现主浮筒底部的升降来间接的带动水轮机一起升降，并且可以保证主浮筒在上浮和下降时自动调整位姿，方便了水轮机的安装和检修。

（2）本发明还设置了一万向联轴器，万向联轴器与连接杆铰接，连接杆铰接在主浮筒上，这样在潮流运行中，水轮机即能够自动的适应潮流的流向使水轮机叶片的回转面可以始终面对潮流的来向，获得较多的能量，提高了获能效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例处于维修状态的立体图；

图2为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例处于工作状态的立体图；

图3为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例处于工作状态的主视图；

图4为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例处于工作状态的左视图；

图5为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例主浮筒与侧浮筒处于工作状态的结构图；

图6为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例主浮筒处于工作状态的内部结构图；

图7为本发明自适应牵引式潮流能发电装置实施例万向联轴器结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，本实施例自适应牵引式潮流能发电装置，包括：主浮筒1、两个侧浮筒2、两个连接臂3、万向联轴器4、连接杆5、底座6和两个水轮机7；所述侧浮筒2分别对称设置在所述主浮筒1的两侧，所述水轮机7通过所述的连接臂3安装在对应的所述侧浮筒2上，所述连接杆5的一端部铰接在所述主浮筒1上，所述连接杆5的另一端部连接在所述万向联轴器4上，所述万向联轴器4安装在所述底座6上；所述主浮筒1的一端口设置有进出水口11，所述主浮筒的另一端部设置有气阀12。

本发明中主浮筒1与两个侧浮筒2形成浮体的主体，侧浮筒2对称设置在主浮筒1两侧，与主浮筒1构成十字形浮体结构，连接臂3固定连接于侧浮筒2上，然后连接臂3再分别连接水轮机7，这样可以通过向主浮筒1充气排水和放气进水实现主浮筒1底部的升降，从而带动连接臂3上的水轮机7一起升降。当主浮筒1充气排水后其底部浮上水面，主浮筒1基本上呈水平状态，水轮机7也露出海平面，这时便于水轮机7的安装和检修；当主浮筒1放气进水时其底部沉入水中，主浮筒1基本上在水中呈竖直状态，这样也同时确保了水轮机7的叶片回转面为竖直方向。可以看出，通过利用充气排气装置8对主浮筒1进行充气排水或放气充水控制即可以实现自适应牵引式潮流能发电装置的两种不同状态：工作状态和检修状态。通常在海上运输和安装时采用检修状态。

为了实现在充气或排气后，主浮筒1与侧浮筒2形成的十字形结构可以轻松方便的实现回转上浮与下降，本实施中的侧浮筒2结构在安装时靠近气阀12，U形结构靠近侧浮筒2处。

为实现在充气后，主浮筒1结构上翻处于水平悬浮状态且带动侧浮筒2及连接臂3、水轮机7一起处于水平悬浮状态，连接臂3安装时应与主浮筒1的轴线平行，两个水轮机7的装配完后其轴线应相互平行并与主浮筒1的轴线垂直。

为使主浮筒1与侧浮筒2形成的主浮体方便回转，本发明中的连接杆5上端设计为U形结构，下端为一直杆且连接杆5的上下端均开设销轴孔， U形结构可转动的连接在所述主浮筒1上且主浮筒1位于U形结构中，连接杆5的下端与万向联轴器4铰接，这样即可以满足水轮机7多方向转动的需求，又可以在十字形浮体和水轮机7的升降的过程中，确保主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体可以相对于连接杆5的U形部做横向回转。

进一步来说，所述主浮筒1与所述侧浮筒2均为密封的空腔结构，所述主浮筒1与所述侧浮筒2垂直且其内腔是隔离开的，不连通的，侧浮筒2主要是作为浮体漂浮在水面上，防止装置落入海中。

为保证精密性，本实施例中主浮筒1的上端面为一密封盖，在密封盖内设置一气阀11，将气阀通过气管9与充气排气装置8连接，来实现对主浮筒1的充气与排气，在本实施例中充气排气装置8选用的为抽气、打气两用型真空泵，可以同时实现对于主浮筒1的充气与排气功能，且价格低廉方便携带。同时，在主浮筒1一端口处还开设了一个充放水孔11，这样通过气阀12向主浮筒1内进行充气或放气，充气时，由于气体不断进入主浮筒1产生压力，会慢慢的将主浮筒1内水排出，实现主浮筒1内腔的排水；而排气时，由于主浮筒1内气体逐渐被抽出，压力变小，水流会迅速的充满主浮筒1，实现主浮筒1内腔充水。通过这样的充气与排气操作可以使主浮筒1底部绕侧浮筒2回转，从而带动主浮筒1的连接臂3在水中上浮或下降。

本实施例中所述的底座6包括一立柱61、座体62，立柱61固连于所述底座6上，万向联轴器4与立柱61铰接,这样在海水中随着潮流中不断的方向变化，万向联轴器可以绕底座上的立柱实现多方位的回转，满足水轮机获取能量的需求，底座6选用重力式底座，可以增强其稳固性，防止被海水冲走。

具体的说，当本发明在海上安装时，可以预先将连接杆5的直杆端部与万向联轴器4连接，万向联轴器4与重力式底座6进行连接。然后将重力式底座6沉入施工地点的海底，连接杆5的U形端部浮在海面上。在海上运输主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体时，先通过船载充气排气装置8对主浮筒1进行充气排水，主浮筒1处于水平悬浮状态，整个主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体也处于水平悬浮状态如图1所示。用相对较小的船只（不需要大型起重设施和驳船）可以将主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体拖行到施工地点，并将连接杆5的U形端部与主浮筒1进行铰接。当水轮机7安装到连接臂3上后，再通过船载充气排气装置8对主浮筒1进行放气充水，在重力的作用下，主浮筒1的底部沉入水底，使主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体处于工作状态如图2所示。当自适应牵引式潮流能发电装置处于工作状态时，主浮筒1在水中处于竖直状态。在潮流推力的作用下，推动水轮机7进行发电，进一步来说，水轮机7主要由带叶片的轮毂、传动机构、封闭的机壳、发电装置等组成，在海水中，潮流驱动叶片带动轮毂旋转，然后通过传动机构驱动发电机进行发电。当潮流方向改变时，由主浮筒1和侧浮筒2构成的十字形浮体和水轮机7通过连接杆5与万向联轴器4整体绕重力式底座6上的立柱61在水平面上回转， 使潮流发电装置的叶片始终面对潮流的来向，最大限度提高获能能力。

当海平面的高度发生变化时，连接杆5通过万向联轴器4跟随主浮筒1上下摆动，自动调整主浮筒1的竖直状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，包括：主浮筒、两个侧浮筒、两个连接臂、万向联轴器、连接杆、底座和两个水轮机；所述侧浮筒分别对称设置在所述主浮筒的两侧，所述水轮机通过所述的连接臂安装在对应的所述侧浮筒上，所述连接杆的一端部铰接在所述主浮筒上，所述连接杆的另一端部连接在所述万向联轴器上，所述万向联轴器安装在所述底座上；所述主浮筒的一端口设置有进出水口，所述主浮筒的另一端部设置有气阀。

2.根据权利要求1所述的自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，所述侧浮筒靠近所述气阀。

3.根据权利要求2所述的自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，所述连接杆上端为U形结构，所述主浮筒位于所述U形结构中，所述U形结构可转动的连接在所述主浮筒上。

4.根据权利要求3所述的自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，所述U形结构靠近所述侧浮筒。

5.根据权利要求1所述的自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，所述气阀与气管连接，所述气管与充气排气装置连接，所述充气排气装置为抽气、打气两用型真空泵。

6.根据权利要求1所述的自适应牵引式潮流能发电装置，其特征在于，所述连接臂与所述主浮筒的轴线平行，两个所述水轮机的轴线相互平行并与所述主浮筒的轴线垂直。