CN107605650A - 一种利用月池激波的浮式波浪发电装置 - Google Patents

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郑兴
郝红彬
张宁波
马庆位
廖康平
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Abstract

本发明提供一种利用月池激波的浮式波浪发电装置，包括发电机组(1)、浮体(5)和转轮，浮体(5)设置有月池结构(9)，支撑结构Ⅰ(2‑1)和支撑结构Ⅱ(2‑2)分布在月池结构(9)内，支撑结构Ⅰ(2‑1)和支撑结构Ⅱ(2‑2)与浮体(5)固定连接，转轴(4)穿过支撑结构Ⅰ(2‑1)和支撑结构Ⅱ(2‑2)，发电机组(1)固定安装在浮体(5)上方，其转子与月池结构(9)同轴且与转轴(4)上端固定连接，转轮与转轴(4)下端固定连接且位于水线(3)以下，转轮位于月池结构(9)内且与其同轴，浮体(5)浮在水面上，系泊在海底(11)。本发明利用月池激波引起的振荡水流，通过水介质推动转轮，将波浪能转化为电能。

Description

一种利用月池激波的浮式波浪发电装置
技术领域
本发明涉及一种利用波浪能发电装置，特别是一种利用月池激波的浮式波浪发电装置
背景技术
海洋钻井船和钻井平台是海上石油勘探和开发的主要装备，在这类设备中，为了便于安装立管以及下放设备，通常设置贯穿钻井船和平台的月池结构，目的是在恶劣海况下给设备提供一个相对平静的工作空间。对于月池结构，外部的海水可以进入月池腔体内部，在某些波浪情况下，月池内的水会发生垂直方向的上下振荡运动，类似于发动机缸内的活塞运动，有时运动还会很剧烈，使月池内的水产生振荡流动。
月池内的振荡流动会增加月池内部设备的作用力，引起设备的非工作移位和破坏，对设备的正常工作带来不利影响。同时，月池内的振荡流动也聚焦了波浪能，可以利用其进行发电。在中国发明专利申请CN106246453A公开了一种月池内振荡水柱式波能发电装置，该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，该装置利用空气介质推动发电机，效率相对较低，如果能够直接利用月池内振荡的水介质，可以提高发电的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在海洋平台中利用月池激波的浮式波浪发电装置。
本发明的一种利用月池激波的浮式波浪发电装置，包括发电机组、浮体和转轮，转轮包括叶片和轮毂，叶片安装在轮毂上，浮体设置有贯穿的月池结构，均由外圆和十字交叉支撑杆构成的支撑结构Ⅰ和支撑结构Ⅱ纵向分布在月池结构内，支撑结构Ⅰ和支撑结构Ⅱ的外圆均与浮体固定连接，转轴穿过支撑结构Ⅰ和支撑结构Ⅱ的十字交叉支撑杆的中心，贯穿处均设有轴承，发电机组通过立柱与支撑结构Ⅰ固定连接且固定安装在浮体上方，发电机组的转子与月池结构同轴且与转轴的上端固定连接，转轮与转轴下端固定连接且位于水线以下，转轮位于月池结构内且与月池结构同轴，浮体浮在水面上，通过系泊线系泊在海底。
本发明利用月池结构内流体在某些波浪条件下会发生激波产生振荡水流的现象，利用月池激波引起的内部水流的较大振荡运动，提出一种利用月池激波的浮式发电装置，直接利用水流推动发电机的转轮，利用水介质吸收波浪能，并将波浪能转化为电能，相比于空气介质推动发电机，可以有效提高能量的吸收效率。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是本发明A部分的局部示意图；
图3是本发明B部分的局部示意图；
图4是本发明C部分的局部示意图；
图5是本发明用系泊线系泊在海底的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方式作详细说明。
附图中，1是发电机组，2-1是支撑结构Ⅰ，2-2是支撑结构Ⅱ，3是水线，4是转轴，5是浮体，6是轮毂，7是轴承，8是叶片，9是月池结构，10是系泊线，11是海底。
结合图1-5，介绍装置各结构及作用，本发明主要由浮体5、转轮和发电机组1组成，浮体5设置有贯穿的月池结构9，转轮由叶片8和轮毂6组成，叶片8安装在轮毂6上。浮体5 浮在水面上，用系泊线10系泊在海底11，浮体5有三方面作用，一是为系统提供需要的浮力，二是为系统各结构提供稳定的工作支撑基础，三是聚焦波浪能，便于吸收利用。根据工作海域的波浪参数，合理设置月池结构的尺度，使月池结构内的水可以产生剧烈振荡运动。转轮安装在月池结构9内，位于水线3以下，用来吸收波浪能，通过月池结构的水流带动转轮转动，把波浪能转化成机械能。发电机组1安装在浮体5上方，用于发电，转轮和发电机组1之间通过转轴4连接，带动发电机组1转动，把转轮转化的机械能进一步转化成电能。转轮和发电机组之间再辅以支撑结构，增加系统的稳定性。转轮的主要作用是利用波浪引起的振荡水流，吸收波浪能，把波浪能转换成机械能。发电机组主要用于发电，把转轮转换的机械能转换成电能。本发明通过水介质转化波浪能，可以增加波浪能的吸收率。
如图1所示，静水中，浮体5竖直的浮在水面上，转轮安装在水线3以下，并与月池结构同轴；发电机组1安装在浮体5上方，且其转子与月池结构同轴，浮体5与发电机组1之间用立柱和支撑结构Ⅰ2-1固定连接；转轮与发电机组用穿过支撑结构Ⅰ2-1和支撑结构Ⅱ2-2 的竖直转轴4连接，转轴4的下端与转轮固定连接，转轴4的上端与发电机组1的转子固定连接；支撑结构Ⅰ2-1和支撑结构Ⅱ2-2与浮体5都是固定连接，支撑结构Ⅰ2-1和支撑结构Ⅱ2-2与转轴4之间用轴承7连接，使转轴4可以绕轴转动并减小转动时的摩擦力。
本发明的工作过程如下：
月池结构内的水在波浪作用下发生垂向的上下振荡运动，月池结构内的水与浮体发生相对的垂向上下振荡运动，当月池结构内的水向上运动时，转轮在水流的作用下发生绕轴线的转动，把波浪能转换成转轮的机械能，再通过转轴带动发电机组转动，把机械能转化成电能；当月池结构内的水向下运动时，转轮在向下的水流作用下绕轴线反向转动，把波浪能转换成转轮的机械能，再通过转轴带动发电机组转动，把机械能转化成电能。

Claims (1)

1.一种利用月池激波的浮式波浪发电装置，其特征在于：该装置包括发电机组(1)、浮体(5)和转轮，转轮包括叶片(8)和轮毂(6)，叶片(8)安装在轮毂(6)上，浮体(5)设置有贯穿的月池结构(9)，均由外圆和十字交叉支撑杆构成的支撑结构Ⅰ(2-1)和支撑结构Ⅱ(2-2)纵向分布在月池结构(9)内，支撑结构Ⅰ(2-1)和支撑结构Ⅱ(2-2)的外圆均与浮体(5)固定连接，转轴(4)穿过支撑结构Ⅰ(2-1)和支撑结构Ⅱ(2-2)的十字交叉支撑杆的中心，贯穿处均设有轴承(7)，发电机组(1)通过立柱与支撑结构Ⅰ(2-1)固定连接且固定安装在浮体(5)上方，发电机组(1)的转子与月池结构(9)同轴且与转轴(4)的上端固定连接，转轮与转轴(4)下端固定连接且位于水线(3)以下，转轮位于月池结构(9)内且与月池结构(9)同轴，浮体(5)浮在水面上，通过系泊线(10)系泊在海底(11)。
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