CN108843484A - 一种基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置 - Google Patents

一种基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,包括聚流载体机构、潮流能发电机构和波浪能浮子机构,所述聚流载体机构包括浮力箱、聚流侧壁、水平支撑架和水轮机,所述潮流能发电机构包括发电机舱、发电主轴、上、下轮盘,两轮盘上对应分布有若干个沿轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板,各轮辐翼型板的两端分别固定连接矩形形状的轮辐平板和翼型形状的轮辐平板,矩形形状的轮辐平板与各轮盘固定连接,上、下两翼型形状的轮辐平板之间连接有叶片;所述波浪能浮子机构包括浮子、浮子连接杆和连接板。本发明的优点在于:结构简单,生产和制造成本低,安装方便、经济,发电性能稳定,可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电。

Description

一种基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置
技术领域
[0001] 本发明属于液力机械和液力发动机领域,特别涉及一种基于聚流载体的漂浮式潮 流能和波浪能综合利用装置。
背景技术
[0002] 随着经济的快速发展及工业化进程的不断加快,全球对能源的需求急剧增加。同 时在不断消耗化石能源的过程中将大量二氧化碳释放到空气中,导致二氧化碳(温室气体) 浓度逐渐增加,从而导致全球气候变暖。另外,经济和科技的迅猛发展将人类推进了汽车时 代,汽车尾气的排放量与排放质量引发了我国众多城市出现雾霾天气,也给人类社会的快 速发展与生存环境带来诸多不可忽视的向题。潮流能和波浪能作为一种清洁无污染的绿色 可再生能源,具有储量大、分布广、环境污染小等特点,近年来受到各国的重视,各种潮流能 和波浪能发电装置不断被开发产生。漂浮式潮流能发电装置具有结构相对简单,对船厂的 制造技术要求不高,制造成本相对较低,安装、运输、维护检修方便等特点,随着技术的发 展,漂浮式发电装置已成为开发研究和应用的热点。但是,漂浮式潮流能发电装置的突出问 题是受海洋风浪影响大,发电稳定性差。另外,由于潮流与潮汐的涨落相伴,具有周期性,所 以在潮流流速低的时候,普通形式的潮流能发电装置就会停止运行,发电就会中断。针对漂 浮式潮流能发电装置的突出问题,发明一种结构简单,生产和制造成本低,安装方便、经济, 发电性能稳定,可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的基于聚流载体的漂浮式潮 流能和波浪能综合利用装置。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单,生产和制造成本低,安装方便、经 济,发电性能稳定,可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的基于聚流载体的漂浮 式潮流能和波浪能综合利用装置。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种基于聚流载体的漂浮式潮流能 和波浪能综合利用装置,其创新点在于:包括聚流载体机构、潮流能发电机构和波浪能浮子 机构, 所述聚流载体机构包括浮力箱、聚流侧壁、水平支撑架和水轮机;所述聚流侧壁垂直设 置于浮力箱的两侧,所述水平支撑架固定连接于两聚流侧壁的顶端中心,且所述水平支撑 架的中心设有发电机舱安装孔,所述聚流侧壁上方中心设有,且置于水平支撑架之间的连 接轴;所述浮力箱正中心内部设有水轮机底座,所述水轮机通过水轮机底座与浮力箱固定 连接,且水轮机底座和发电机舱安装孔的中心轴线为同一条直线; 所述潮流能发电机构包括发电机舱和发电主轴,所述发电主轴穿过发电机舱安装孔, 且发电主轴下端通过水润滑轴承置于聚流载体机构的水轮机底座中;所述发电主轴的上端 通过传动法兰和传动轴与发电机舱相连,且发电机舱搭于聚流载体机构的发电机舱安装孔 上;所述发电主轴上还设有上轮盘和下轮盘,所述上轮盘和下轮盘上对应分布有若干个沿 轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板,所述各轮辐翼型板的两端分别固定连接矩形形状的 轮辐平板和翼型形状的轮辐平板,且矩形形状的轮辐平板与各轮盘固定连接,上、下对应的 两翼型形状的轮辐平板之间连接有叶片; 所述波浪能浮子机构包括浮子、浮子连接杆和连接板,所述浮子连接杆一端与浮子固 定连接,浮子连接杆的另一端与连接板固定连接,且所述连接板与聚流载体机构中的连接 轴固定连接。
[0005] 进一步地,所述聚流侧壁的外壁面为直壁面,内壁面的中部为直壁面,且内壁面的 中部长度为0.5-1倍水轮机的直径,内壁面的两端为弧形壁面。
[0006]进一步地,所述潮流发电机构中的轮辐翼型板内端宽,外端窄,为梯形结构,断面 为NACA0030翼型。
[0007]进一步地,所述聚流载体机构中的连接轴上开有连接槽,且连接槽上开有连接孔 A,所述波浪能浮子机构中的连接板上开有与连接孔A匹配的连接孔B,并通过螺栓连接连接 孔A与连接孔B,使波浪能浮子机构与聚流载体机构连接固定。
[0008]本发明的优点在于: (1) 本发明基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,载体采用聚流形式, 扩大了潮流流速利用范围,进而提高了潮流能的利用率,同时也提高了水轮机叶轮的自启 动能力;聚流形式载体基本都位于水面以下,使装置具有较小的波流载荷和运动响应,提高 了装置的耐波性能;装置同时利用潮流能和波浪能发电,提高了海洋能的利用率,同时也可 实现电能互补;此外,本发明结构简单,生产和制造成本低,安装方便、经济,发电性能稳 定,可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电; (2) 本发明基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其中,聚流侧壁的内 壁面的中部为直壁面,长度为0.5-1倍水轮机的直径,两端为弧形壁面,起到聚流和提供浮 力的作用,同时也为水平支撑架和波浪能浮子部分提供支撑; (3) 本发明基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其中,潮流发电机构 中的轮辐翼型板采用截面为翼型的梯形结构形式,既考虑了工程应用中强度需要,又降低 了轮辐板自重,同时也减小了绕流影响; (4) 本发明基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其中,波浪能浮子机 构与聚流载体机构采用可拆卸式连接结构,进而可改变波浪能浮子机构中连接杆长度和浮 子尺寸,适应不同海洋环境。
附图说明
[0009]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0010]图1为本发明基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置的结构示意 图。 i
[0011]图2为图1中聚流载体机构的结构示意图。
[0012] 图3为图1中潮流能发电机构的结构示意图。
[0013] 图4为图3中主轴和轮盘的结构示意图。
[00M]图5为图3中叶片的结构示意图。
[0015]图6为图1中波浪能浮子机构的结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明,但并不因此将本发 明限制在所述的实施例范围之中。 实施例
[0017] 本实施例于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,如图1所示,包括聚 流载体机构1、潮流能发电机构2和波浪能浮子机构3。
[0018]聚流载体机构1的具体结构,如图2所示,包括一长方体结构的浮力箱4和垂直设置 于浮力箱4的两侧的聚流侧壁5,在两聚流侧壁5的顶端中心固定连接有截面为H型的水平支 撑架6,且水平支撑架6的中心设有发电机舱安装孔7,各聚流侧壁5上方中心设有,且置于水 平支撑架6之间的连接轴9;各连接轴9的外端面中心开有轴连接槽10,各轴连接槽10内设有 四个对称分布的轴连接孔11;浮力箱4正中心内部设有水轮机底座8,水轮机通过水轮机底 座8与浮力箱4固定连接,且水轮机底座8和发电机舱安装孔7的中心轴线为同一条直线。 [0019] 本实施例中,聚流侧壁5的外壁面为直壁面,内壁面的中部为直壁面,且内壁面的 中部长度为0.5-1倍水轮机的直径,内壁面的两端为弧形壁面,且聚流侧壁5的直壁面与浮 力箱的侧面保持同面,为水平支撑架和浪能浮子机构3提供支撑。
[0020] 潮流能发电机构2的具体结构,如图3所示,包括发电机舱12和发电主轴15,发电主 轴15穿过发电机舱安装孔7,且发电主轴15下端通过水润滑轴承置于聚流载体机构1的水轮 机底座8中;发电主轴15的上端通过传动法兰14和传动轴13与发电机舱12相连,且发电机舱 12搭于聚流载体机构1的发电机舱安装孔7上;发电主轴15上还设有上、下轮盘16,两轮盘16 上对应分布有两个沿轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板19,各轮辐翼型板19的两端分别 以焊接的方式固定连接矩形形状的轮辐平板17和翼型形状的轮辐平板20,且矩形形状的轮 辐平板17与各轮盘16固定连接,上、下对应的两翼型形状的轮辐平板20之间连接有叶片22。 [0021]如图4所示,每个轮盘16上分别开有2个连接槽23,每个连接槽23上开有2个槽连接 孔24;如图3所示,每个矩形形状的轮辐平板17开有2个轮辐平板连接孔18,每个翼型形状的 轮辐平板20开有2个翼型形状轮辐平板连接孔21,2个叶片22是截面为NACA0018翼型的直叶 片,如图5所示,每个叶片22的两端都开有2个叶片连接孔25,如图3所示,矩形形状的轮辐平 板17放入连接槽23中,并通过连接螺栓与轮盘16相连,每个叶片22的两端分别通过连接螺 栓与翼型形状的轮辐平板20相连,这样叶片22在水流的作用下会发生旋转运动,从而带动 主轴15旋转。轮辐翼型板19内端宽,外端窄,为梯形结构,既有利于提高自身强度,又有利于 减轻自身重量,且轮辐翼型板19截面采用NACA0030,可以降低自身绕流影响,提高叶片的性 能。
[0022] 波浪能浮子机构3的具体结构,如图6所示,包括浮子29、浮子连接杆28和连接板 26,如图1和6所示,每个连接杆28的两端以焊接的方式固定连接1个连接板26和1个浮子29, 每个连接板26上开有4个板连接孔27,连接板26放入聚流载体机构1的轴连接槽10中,并通 过连接螺栓与聚流载体机构的连接轴9相连,这样浮子29在波浪的作用下会发生旋转运动, 从而带动连接轴9旋转,进而带动发电机舱12中是发电机工作,实现电能的转换。
[0023]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技 术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明 本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些 变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界定。

Claims (4)

1. 一种基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其特征在于:包括聚流 载体机构、潮流能发电机构和波浪能浮子机构, 所述聚流载体机构包括浮力箱、聚流侧壁、水平支撑架和水轮机;所述聚流侧壁垂直设 置于浮力箱的两侧,所述水平支撑架固定连接于两聚流侧壁的顶端中心,且所述水平支撑 架的中心设有发电机舱安装孔,所述聚流侧壁上方中心设有,且置于水平支撑架之间的连 接轴;所述浮力箱正中心内部设有水轮机底座,所述水轮机通过水轮机底座与浮力箱固定 连接,且水轮机底座和发电机舱安装孔的中心轴线为同一条直线; 所述潮流能发电机构包括发电机舱和发电主轴,所述发电主轴穿过发电机舱安装孔, 且发电主轴下端通过水润滑轴承置于聚流载体机构的水轮机底座中;所述发电主轴的上端 通过传动法兰和传动轴与发电机舱相连,且发电机舱搭于聚流载体机构的发电机舱安装孔 上;所述发电主轴上还设有上轮盘和下轮盘,所述上轮盘和下轮盘上对应分布有若干个沿 轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板,所述各轮辐翼型板的两端分别固定连接矩形形状的 轮辐平板和翼型形状的轮辐平板,且矩形形状的轮辐平板与各轮盘固定连接,上、下对应的 两翼型形状的轮辐平板之间连接有叶片; 所述波浪能浮子机构包括浮子、浮子连接杆和连接板,所述浮子连接杆一端与浮子固 定连接,浮子连接杆的另一端与连接板固定连接,且所述连接板与聚流载体机构中的连接 轴固定连接。
2. 根据权利要求1所述的基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其特 征在于:所述聚流侧壁的外壁面为直壁面,内壁面的中部为直壁面,且内壁面的中部长度为 0.5-1倍水轮机的直径,内壁面的两端为弧形壁面。
3. 根据权利要求1所述的基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其特 征在于:所述潮流发电机构中的轮辐翼型板内端宽,外端窄,为梯形结构,断面为NACA0030 翼型。
4. 根据权利要求1所述的基于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置,其特 征在于:所述聚流载体机构中的连接轴上开有连接槽,且连接槽上开有连接孔A,所述波浪 能浮子机构中的连接板上开有与连接孔A匹配的连接孔B,并通过螺栓连接连接孔A与连接 孔B,使波浪能浮子机构与聚流载体机构连接固定。
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