CN106246453A - 一种月池内振荡水柱式波能发电装置 - Google Patents

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朱新耀
陶延武
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Abstract

本发明公开了一种月池内振荡水柱式波能发电装置，包括进气舱、导流舱和发电机组，所述进气舱为下端开口的空腔结构，在进气舱的顶部安装有若干个单向进气阀，在进气舱的一侧安装有导流舱，进气舱的上半部分通过单向出气阀与导流舱连通，导流舱与发电机组连接，当月池内自由液面升高时，进气舱内空气的压强增大，空气通过单向出气阀流入到导流舱内，推动发电机组发电。本发明的月池内振荡水柱式波能发电装置，提供了一种利用钻井船月池内流体运动产生电能的方式，结构巧妙，便于实施，提高了钻进船结构的利用率，并且利用本发明提供的持续电能为绿色能源，能够减少了钻进船能源的消耗，节约作业的成本。

Description

一种月池内振荡水柱式波能发电装置
技术领域
本发明涉及月池内振荡水柱式波能发电装置，属于海洋发电装置领域。
背景技术
随着人类对石油天然气能源的需求增加，陆地资源的开发已经不能满足现有的石油供应，海上石油勘探和开发刻不容缓，各式新型的海洋装备在此新形势下不断涌现，钻井船和各类钻井平台作为海上钻井设备的主打产品也在不断的发展和革新。在钻井船和各类钻井平台上，都会布置有月池这一结构。月池一般位于平台中部，自上甲板直通底部。各种钻井设备和管道从月池通过进行开采工作。由于月池和海水直接接触，海水接触到月池池壁后会产生漩涡和波浪的爬升。在风、波、流的共同作用下，海水也会形成垂直的“活塞”运动和水平方向的“晃荡”运动。此类活塞和晃荡运动会呈现出一定周期性，所以我们可以将月池内部的流体看做是一振荡水柱。现如今对于月池的研究主要着眼于如何限制池内流体的运动，对于如何利用月池流体的振荡特性产生能源仍是一个空白。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种月池内振荡水柱式波能发电装置，利用月池内流体的振荡压缩空气，进而推动电机运动产生电能。
技术方案：为实现上述目的，本发明的月池内振荡水柱式波能发电装置，包括进气舱、导流舱和发电机组，所述进气舱为下端开口的空腔结构，在进气舱的顶部安装有若干个单向进气阀，在进气舱的一侧安装有导流舱，进气舱的上半部分通过单向出气阀与导流舱连通，导流舱与发电机组连接，当月池内自由液面升高时，进气舱内空气的压强增大，空气通过单向出气阀流入到导流舱内，推动发电机组发电。
作为优选，所述导流舱内安装有第一滤气板。
作为优选，所述第一滤气板下方设有导流罩，所述导流罩包含截面为正方形的方形导流罩本体和截面为圆形的圆形导流罩本体，所述方形导流罩本体通过过渡段与圆形导流罩本体连接，圆形导流罩本体与发电机组连接。
作为优选，所述圆形导流罩本体的顶端设有第二滤气板。
作为优选，所述发电机组包含转动翼片，所述转动翼片通过转动轴与第一锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮与发电机连接，转动轴通过固定轴承安装在导流舱舱底上，在导流舱舱底上设有出风口。
作为优选，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比为1:3。
作为优选，所述进气舱的横截面为L型。
有益效果：本发明的月池内振荡水柱式波能发电装置，提供了一种利用钻井船月池内流体运动产生电能的方式，结构巧妙，便于实施，提高了钻进船结构的利用率，并且利用本发明提供的持续电能为绿色能源，能够减少了钻进船能源的消耗，节约作业的成本。
附图说明
图1为带钻月池结构井船月池示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明波能发电装置俯视图；
图4为导流罩剖面图；
图5为第一滤气板结构示意图；
图6为发电机组结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，为本发明采用的深水钻井船，月池位于钻井船中部，呈方形，贯穿整个船体，其尺寸为25m*25m。为合理利用池内水柱振荡，在月池左右两侧同时布置两套本发明的发电装置产生电能。
如图2至图6所示，本发明的月池内振荡水柱式波能发电装置，包括进气舱1、导流舱2和发电机组3，所述进气舱1为下端开口的空腔结构，在进气舱1的顶部安装有若干个单向进气阀13，在进气舱1的一侧安装有导流舱2，导流舱2为一方柱型结构，进气舱1的上半部分通过单向出气阀14与导流舱2连通，导流舱2与发电机组3连接，当月池内自由液面升高时，进气舱1内空气的压强增大，空气通过单向出气阀14流入到导流舱2内，推动发电机组3发电。
在本发明中，所述导流舱2内安装有第一滤气板21，所述第一滤气板21下方设有导流罩22，所述导流罩22包含截面为正方形的方形导流罩本体221和截面为圆形的圆形导流罩本体223，所述方形导流罩本体221通过过渡段222与圆形导流罩本体223连接，圆形导流罩本体223与发电机组3连接，所述圆形导流罩本体223的顶端设有第二滤气板23。第一滤气板21和第二滤气板23采用相同材质制成，其上开有较多小孔，使得空气在经过滤气板后在导流罩22中均匀流动。
在本发明中，所述发电机组3包含转动翼片31，所述转动翼片31通过转动轴32与第一锥齿轮341连接，第一锥齿轮341与第二锥齿轮342啮合，所述第一锥齿轮341和第二锥齿轮342的传动比优选为1:3，第二锥齿轮342与发电机35连接，转动轴32通过固定轴承33安装在导流舱2舱底上，在导流舱2舱底上设有出风口36。所述旋转翼片31位于导流罩22下部，其旋转直径为导流罩22宽度的90％，所述发电机35固定于船底平台处。
在本发明中，为充分利用月池周边空间，本文将两进气舱1都设计为L型结构，两个L型的进气舱1包裹于月池四周。单向进气阀13位于进气舱1顶部甲板上，每一进气舱1上均匀布置13个单向进气阀13，共26个，也呈L型分布。两导流舱2对称布置于进气舱1左右两侧，导流舱2为方形结构，截面积小于进气舱1，两组单向出气阀14布置于水密舱壁上。调节单向出气阀14的出气速率，利用进气舱1与导流舱2之间的体积差，增大空气受进入导流舱2后的流速。
在本发明中，一种月池内振荡水柱式发电装置，其工作原理如下：
当钻进船外部受流及波激励时，月池内流体产生相应的活塞及晃运动，池内自由液面的升高与降低，月池内振荡水柱形成。
当月池内自由液面升高，流体进入外部挡浪板11内导致进气舱1中的自由液面也随之升高。此时进气舱1内空气的压强增大，空气通过单向出气阀14流入到导流舱2内。调节单向出气阀14的进气速度，保持进气舱1内始终为一个大气压，利用进气舱1与到导流舱2的体积差，空气流入导流舱2后流速大于近气舱1中的流速。空气流入导流舱2后，通过第一滤气板21与第二滤气板23的过滤，形成均匀速度的气流，顺着导流罩22流下，推动转动翼片31转动。由于转动翼片31紧固与转动轴32顶部，转动轴32也随之转动，同时带动齿轮组34运动。通过第一锥齿轮341与第二锥齿轮342的传动加速，使得发电机35以三倍于旋转翼片31的转速产生电能，这大大提高了发电的效率。同时空气通过旋转翼片31后，由出风口36排出。
当月池内自由液面下降时，外部挡浪板11内自由液面也随之下降。此时进气舱1内压强降低，空气由进气舱1顶部的单向进气阀13流入进气舱1内，使得进气舱1压强保持稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：包括进气舱、导流舱和发电机组，所述进气舱为下端开口的空腔结构，在进气舱的顶部安装有若干个单向进气阀，在进气舱的一侧安装有导流舱，进气舱的上半部分通过单向出气阀与导流舱连通，导流舱与发电机组连接，当月池内自由液面升高时，进气舱内空气的压强增大，空气通过单向出气阀流入到导流舱内，推动发电机组发电。
2.根据权利要求1所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述导流舱内安装有第一滤气板。
3.根据权利要求2所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述第一滤气板下方设有导流罩，所述导流罩包含截面为正方形的方形导流罩本体和截面为圆形的圆形导流罩本体，所述方形导流罩本体通过过渡段与圆形导流罩本体连接，圆形导流罩本体与发电机组连接。
4.根据权利要求3所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述圆形导流罩本体的顶端设有第二滤气板。
5.根据权利要求1至4任一项所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述发电机组包含转动翼片，所述转动翼片通过转动轴与第一锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮与发电机连接，转动轴通过固定轴承安装在导流舱舱底上，在导流舱舱底上设有出风口。
6.根据权利要求5所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比为1:3。
7.根据权利要求1所述的月池内振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：所述进气舱的横截面为L型。
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