CN106762361A - “蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，属于新能源利用技术领域。该“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置包括气室、桩基结构和涡轮发电装置；气室由圆柱环体和半球环体组成，半球环体位于圆柱环体上，二者半径相同；半球环体上部设有气孔管道，气孔管道连接有在双向气流作用下均同向旋转的涡轮发电装置；桩基结构上部设有十字支撑梁用于支撑气室，十字支撑梁与气室顶部具有距离，使气流顺利通过气孔管道。本发明基于能360°全方向吸收波能的特性，提高了波浪能的吸收率；采用固定式结构能保证装置的稳定性，提高了发电效率，便于维护；将“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置与桩基结构结合，使得该装置从近岸走向离岸成为可能。

Description

“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域，具体涉及一种“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置。
背景技术
在当今世界，随着石油、煤炭等传统化石能源的日益枯竭，以及传统能源带来的环境问题日益严峻。世界各国对清洁、可再生能源的需求越来越迫切。波浪能是一种发展前景广阔的可再生能源，目前，人们已开发出多种形式各异的波浪能转换装置。振荡水柱波能转换装置由于其结构简单、易于维护等优点，是目前各国最为重视、投入研究力度最大、建造最多的一种波能转换装置。
振荡水柱式波能转换装置主要有固定式和浮式两种，其主体结构是一个向下开口的气室结构，上部有气孔管道连接涡轮发电装置。而目前已有的固定式结构，都只有一侧面向来浪方向，不能同时对不同方向来浪进行有效吸收；浮式结构一般采用锚链结构固定，其成本高、可靠性低且波能转换率较低。因此，提高波浪能利用率、降低波能发电成本，始终是波能利用研究的关键。“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置可以接收各个方向的来浪，不仅提高了波能利用率，而且使固定式的振荡水柱波能转换装置从近岸走向离岸成为可能。
发明内容
本发明针对现有结构形式中的不足，提出了“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，本发明装置能对各个方向的来浪进行有效吸收；采用桩基固定气室结构，相对于浮式结构增加了结构的稳定性和可靠性。
“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，该“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置包括气室、桩基结构和涡轮发电装置；气室由圆柱环体和半球环体组成，半球环体位于圆柱环体上，二者半径相同；半球环体上部设有气孔管道，气孔管道连接有在双向气流作用下均同向旋转的涡轮发电装置；桩基结构上部设有十字支撑梁用于支撑气室，十字支撑梁与气室顶部具有距离，使气流顺利通过气孔管道；
使用时，圆柱环体内部水面、圆柱环体及半球体共同组成气室；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体底部透射进入圆柱环体形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室内部气体压缩和膨胀，往复通过气室顶部的气孔管道推动涡轮机发电装置旋转。
所述的圆柱环体、半球环体、气孔管道和十字支撑梁由钢筋混凝土预制而成。
所述的桩基结构下部固结于海底，上部与十字支撑梁固结。
所述的气孔管道与在双向气流作用下均能同向旋转的涡轮发电装置相连接。
本发明的有益效果：本发明基于能360°全方向吸收波能的特性，提高了波浪能的吸收率；采用固定式结构能保证装置的稳定性，提高了发电效率，便于维护；将“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置与桩基结构结合，使得该装置从近岸走向离岸成为可能；将“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置安装在桩基结构顶部，相对于岸壁式结构，减轻了泥沙淤积对于装置的不利影响。
附图说明
图1为本发明“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置的结构示意图。
图2为图1半球环体结构示意图。
图3为图1十字支撑梁示意图。
图中：1圆柱环体；2半球环体；3气室；4气孔管道；5涡轮发电装置；6桩基结构；7十字支撑梁。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
如图1所示，“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，该“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置包括气室3、桩基结构6和涡轮发电装置5；气室3由圆柱环体1和半球环体2组成，半球环体1位于圆柱环体2上，二者半径相同；半球环体2上部设有气孔管道4，气孔管道4连接有在双向气流作用下均同向旋转的涡轮发电装置5；桩基结构6上部设有十字支撑梁7用于支撑气室3，十字支撑梁7与气室3顶部具有距离，使气流顺利通过气孔管道4；
使用时，圆柱环体1内部水面、圆柱环体1及半球环体2共同组成气室3；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体1底部透射进入圆柱环体1形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室3内部气体压缩和膨胀，往复气流通过气室3顶部的气孔管道4推动涡轮发电装置5旋转。
气室3内水柱有一个固定的波动频率，选择合适的气室3尺寸可以使得气室内水面振荡频率与外面波浪频率相近，共振的水面波动幅度会远高于波浪的幅度，大大提高气体的流速和流量，从而提高系统效率。
所述圆柱环体1采用圆形结构，可以不受外海来浪方向的影响，能适应各种浪向。
所述气室3顶部采用半球环体2，气体经过半球环体2进入气孔管道4，能有效减少阻力，并增大气流速度，提高发电效率。
使用在双向气流作用下均能同向旋转的涡轮发电装置5，气体进入和排出气室时都能发电，提高发电效率。
所述桩基结构6采用圆柱型桩，水柱上下振动时能有效减少阻力，提高发电效率。
所述桩基结构6设置在圆柱环体1中轴线上，能有效减少气室内部水面晃荡。
所述十字支撑梁7采用十字结构，在不同方向的波浪作用下，能保持同样的受力状态，提高结构的可靠度。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，该“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置包括气室、桩基结构和涡轮发电装置；气室由圆柱环体和半球环体组成，半球环体位于圆柱环体上，二者半径相同；半球环体上部设有气孔管道，气孔管道连接有在双向气流作用下均同向旋转的涡轮发电装置；桩基结构上部设有十字支撑梁用于支撑气室，十字支撑梁与气室顶部具有距离，使气流顺利通过气孔管道；
使用时，圆柱环体内部水面、圆柱环体及半球体共同组成气室；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体底部透射进入圆柱环体形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室内部气体压缩和膨胀，往复通过气室顶部的气孔管道推动涡轮机发电装置旋转。
2.根据权利要求1所述的“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，所述的圆柱环体、半球环体、气孔管道和十字支撑梁由钢筋混凝土预制而成。
3.根据权利要求1或2所述的“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，所述的桩基结构采用圆柱型桩。
4.根据权利要求1或2所述的“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，所述的桩基结构设置在圆柱环体中轴线上。
5.根据权利要求3所述的“蘑菇型”振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，所述的桩基结构设置在圆柱环体中轴线上。
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