CN108843483B - 一种高效锥形管波力发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种高效锥形管波力发电装置，包括浮力舱、配重、中心管、空气透平、发电机；所述的浮力舱的中心位置设有中心孔，在浮力舱的外周依次是圆柱部、锥形部，所述的圆柱部的外径为D，中心孔的内径为0.27～0.3D；所述的中心管轴向依次为第一圆柱管部、锥形管部、第二圆柱管部，所述的第一圆柱管部与锥形管部的小端连接，所述的第二圆柱管部与锥形管部的大端连接，所述的第一圆柱管部的直径与浮力舱的中心孔内径配合。优点是，结构简单、造价低、安全性高、可维护性强、转换效率不受来浪方向和潮流方向影响、波浪能俘获宽度比高。

Description

一种高效锥形管波力发电装置
技术领域
本发明涉及波浪能转换技术领域，具体为一种高效锥形管波力发电装置。
背景技术
波浪能蕴藏丰富，开发利用潜力巨大。然而由于波浪能密度低、海洋环境的恶劣、漂浮装置不可自然接近、海水的腐蚀、海生物附着等因素，开发利用海洋波浪能成本昂贵。这些成本主要表现在装置的材料成本、建造成本、转换机构成本、投放、运输和回收成本、锚泊成本、维护成本、环境成本等。
目前波浪能利用技术种类繁多，然而因漂浮式波浪能利用技术适应面广而成为世界研究的主流，绝大部分漂浮式技术可分为3类：漂浮振荡水柱技术、漂浮振荡浮子技术和漂浮越浪技术。漂浮振荡浮子技术是利用波浪能量推动一个浮体相对另一个浮体(支撑平台)平动或转动转换能量，基于该技术发展的装置必须是双(多)浮体而且必须潜入或半潜入海水中，这一特点意味着材料利用率低(双或多浮体)、浮体间相撞问题不可避免、海生物附着影响大、投放时间长(浮态调节需要时间和设备)，其性价比的提高受到技术限制。漂浮越浪技术是利用波浪的爬升作用，把波浪能转换为海水的势能，基于该技术发展的装置特点是单浮体(承载平台)，装置要承担转换载体(海水)的重量，因此其结构规模强劲和庞大，在风、波和流共同作用的海况下，系泊系统设计复杂，投资大，水轮机同海水接触，受海生物附着影响大，发展缓慢。漂浮振荡水柱技术是利用一个腔体把波浪能转换为腔体的气动能量，然后再通过空气透平和发电机转换为电能，其特点是单浮体，材料利用率高、不存在相撞问题，透平和发电机位于水面上不受海生物影响，维修方便，但目前俘获宽度比(装置获得的气动能量与装置宽度内波浪能量的比值，CWR)低。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、制造成本低、可维护性强、海生物附着影响小、可靠性高、转换效率优秀的一种高效锥形管波力发电装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种高效锥形管波力发电装置，包括浮力舱、配重、中心管、空气透平、发电机；所述的浮力舱的中心位置设有中心孔，在浮力舱的外周依次是圆柱部、锥形部，所述的圆柱部的外径为D，中心孔的内径为0.27～0.3D；所述的中心管轴向依次为第一圆柱管部、锥形管部、第二圆柱管部，所述的第一圆柱管部与锥形管部的小端连接，所述的第二圆柱管部与锥形管部的大端连接，所述的第一圆柱管部的直径与浮力舱的中心孔内径配合，第一圆柱管部的轴向长度为1.3～1.4D，所述的锥形管部的小端直径与第一圆柱管部的直径配合，锥形管部的大端直径为0.7～0.74D，锥形管部的轴向长度为1.05～1.15D，所述的第二圆柱管部的直径与锥形管部的大端直径配合；所述的空气透平、发电机安装在第一圆柱管部背离锥形管部一端的端口处，所述的配重设置在第二圆柱管部的外周；所述的中心管的第一圆柱管部从浮力舱的锥形部一端穿入中心孔，所述的中心管与浮力舱安装在一起。
作为上述方案的改进，所述的浮力舱的圆柱部轴向长度为0.75～0.85D，所述的锥形部的轴向长度为0.3～0.4D，锥形部的母线与底面夹角为45°。
作为上述方案的改进，所述的中心管的壁厚为5～10mm。
作为上述方案的改进，所述的配重为环状件套设在第二圆柱管部的外周。
本发明具有以下有益效果：
结构简单、造价低、安全性高、可维护性强、转换效率不受来浪方向和潮流方向影响、波浪能俘获宽度比高。
附图说明
图1为本发明的波力发电装置的结构示意图。
图2为本发明的浮力舱的剖面示意图。
图3为本发明的中心管的结构示意图。
图4为本发明的波力发电装置在规则波下的俘获宽度比图。
图5为本发明的波力发电装置在随机波下的俘获宽度比图。
附图标记说明：浮力舱1、配重2、中心管3、空气透平4、发电机5、中心孔6、圆柱部7、锥形部8、第一圆柱管部9、锥形管部10、第二圆柱管部11。
具体实施方式
实施例1
如图1至图3所示，一种高效锥形管波力发电装置，包括浮力舱1、配重2、中心管3、空气透平4、发电机5；所述的浮力舱1的中心位置设有中心孔6，在浮力舱1的外周依次是圆柱部7、锥形部8，所述的圆柱部7的外径为1800mm，中心孔6的内径为525mm；所述的中心管3轴向依次为第一圆柱管部9、锥形管部10、第二圆柱管部11，所述的第一圆柱管部9与锥形管部10的小端连接，所述的第二圆柱管部11与锥形管部10的大端连接，所述的第一圆柱管部9的直径与浮力舱1的中心孔6内径配合，第一圆柱管部9的轴向长度为2430mm，所述的锥形管部10的小端直径与第一圆柱管部9的直径配合，锥形管部10的大端直径为1290mm，锥形管部10的轴向长度为1987.5mm，所述的第二圆柱管部11的直径与锥形管部10的大端直径配合，所述的浮力舱1的圆柱部7轴向长度为1440mm，所述的锥形部8的轴向长度为630mm，锥形部8的母线与底面夹角为45°；所述的空气透平4、发电机5安装在第一圆柱管部9背离锥形管部10一端的端口处，所述的配重2为环状件套设在第二圆柱管部11的外周。所述的中心管3的第一圆柱管部9从浮力舱1的锥形部8一端穿入中心孔6，所述的中心管3与浮力舱1安装在一起，所述的中心管3的壁厚为5～10mm。
实施例2
与实施例1不同的是，所述的圆柱部7的外径为1800mm，中心孔6的内径为540mm；第一圆柱管部9的轴向长度为2520mm，锥形管部10的大端直径为1332mm，锥形管部10的轴向长度为2070mm，所述的浮力舱1的圆柱部7轴向长度为1530mm，所述的锥形部8的轴向长度为720mm。
实施例3
与实施例1不同的是，所述的圆柱部7的外径为1800mm，中心孔6的内径为486mm；第一圆柱管部9的轴向长度为2340mm，锥形管部10的大端直径为1260mm，锥形管部10的轴向长度为1890mm，所述的浮力舱1的圆柱部7轴向长度为1350mm，所述的锥形部8的轴向长度为540mm。如图4、图5所示，在造波水槽中进行了实验。实验表明在规则波条件下，俘获宽度比最高可达到65.09％，并且有一个较宽的通频带；在随机波条件下，俘获宽度比最高可达50.16％。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种高效锥形管波力发电装置，其特征在于，包括浮力舱、配重、中心管、空气透平、发电机；所述的浮力舱的中心位置设有中心孔，在浮力舱的外周依次是圆柱部、锥形部，所述的圆柱部的外径为D，中心孔的内径为0.27～0.3D；所述的中心管轴向依次为第一圆柱管部、锥形管部、第二圆柱管部，所述的第一圆柱管部与锥形管部的小端连接，所述的第二圆柱管部与锥形管部的大端连接，所述的第一圆柱管部的直径与浮力舱的中心孔内径配合，第一圆柱管部的轴向长度为1.3～1.4D，所述的锥形管部的小端直径与第一圆柱管部的直径配合，锥形管部的大端直径为0.7～0.74D，锥形管部的轴向长度为1.05～1.15D，所述的第二圆柱管部的直径与锥形管部的大端直径配合；所述的空气透平、发电机安装在第一圆柱管部背离锥形管部一端的端口处，所述的配重设置在第二圆柱管部的外周；所述的中心管的第一圆柱管部从浮力舱的锥形部一端穿入中心孔，所述的中心管与浮力舱安装在一起；所述的浮力舱的圆柱部轴向长度为0.75～0.85D，所述的锥形部的轴向长度为0.3～0.4D，锥形部的母线与底面夹角为45°。
2.根据权利要求1所述的一种高效锥形管波力发电装置，其特征在于，所述的中心管的壁厚为5～10mm。
3.根据权利要求1所述的一种高效锥形管波力发电装置，其特征在于，所述的配重为环状件套设在第二圆柱管部的外周。
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