CN109154273A - 潮流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种潮流发电机。更具体地，涉及一种潮流发电机，其将水上的发电装置与水中的动力获取装置分离，从而能够有效地发电，即使位于水中的设施物出现故障，也能够容易地进行水上牵引，方便在水上进行管理，而且可以通过形成在旋转螺旋桨上的凹槽结构和连接绳最大限度地利用潮流的流动，根据潮流的流动状态，而控制旋转装置与水上发电机之间的动力连接个数，由此消除动力传输上的浪费或者不足，从而能够最大化效率性。

Description

潮流发电机
技术领域
本发明涉及一种潮流发电机。具体地，就是涉及一种潮流发电机，其将水上的发电装置与水中的动力获取装置分离，能够有效地发电，即使位于水中的设施出现故障，也能够容易地进行水上牵引，能够在水上进行容易地管理，而且可以通过形成在旋转螺旋桨上的凹槽结构和连接绳最大限度地利用潮流的流动，根据潮流的流动状态变化，对旋转装置与水上发电机之间的动力连接个数进行控制，由此消除动力传输上的浪费或者不足，从而能够使效率性达到最大化。
背景技术
生产电力的发电系统可通过多样的方法实现。火力发电利用化石能源等，会带来严重的环境污染。核能发电存在很多危险因素，即核废料等的保管和爆炸危险的可能性等。
相反，作为新再生能源倍受青睐的风力发电与太阳光发电受天气的影响非常严重。这是因为，采用风力发电，如果不刮风也就无法发电，风的产生也很难预测；采用太阳光发电，如果是天暗或者下雨或者夜晚，就无法发电。
与此相比，作为海洋发电的潮流发电的历史非常短，目前还没有出现占优势的发电模型，但是可以进行预测，且除了一定时间之外，可以全年无休地运转，从这一点来看，潮流发电是一种非常有魅力的清洁能源技术。
潮流发电与构筑潮汐坝利用落差发电的潮汐力发电不同，潮流发电选定潮流的流动快的位置，在这一地点设置水车发电机，然后利用自然潮流的流动使设置的水车发电机运转，从而进行发电。
因此，无需潮汐坝，仅设置发电所需的水车发电机即可，所花费用较少。然而，选定适当的地点却存一定的困难，而且潮流自然流动的强度左右其发电量。从环境层面考虑，因海水的流动自由且对海洋环境几乎没有影响，因此被视为是一种比潮汐力发电更加亲环境的发电方式。
潮流发电与风力发电相同，都是利用流体的动能使水车旋转，从而生产电力，不同点在于其不是利用风，而是利用海水的流动。潮流发电比陆地的风力发电更有魅力的点在于海水的密度比空气大840倍左右。因此，在相同设施容量的情况下，与风力发电用涡轮相比，潮流涡轮的尺寸通常要小得多。一般来说，流体流动产生的发电能量相对流速以指数函数形式增加，因此流速快的地方对潮流发电绝对有利。
尽管具有上述优点，但是对于现有潮流发电机系统来说，存在的缺点在于，当位于水中的旋转螺旋桨(桨叶)、连接轴承等设施发生故障时，不方便对其进行修理。这是因为在水中，设施依靠强潮流而始终保持旋转，作业人员甚至难以靠近。
不仅如此，现有旋转螺旋桨结构中产生驱动力部分的截面积会产生很多涡流，不能够正常接收潮流的流动，因此其效率会下降。另外，潮流的流动随着情况与地形而持续变化，每当这时发电效率就不稳定，由此导致潮流发电机的整体生产性不佳。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明就是为解决上述问题而研发的。本发明的一个目的在于，提供一种潮流发电机，将水上的发电装置与水中的动力获取装置分离，能够有效地发电，即使位于水中的设施出现故障，也能够容易地进行水上牵引，从而方便在水上进行管理。
本发明的另一个目的在于，提供一种潮流发电机，可以通过形成在旋转螺旋桨上的凹槽结构与连接绳最大限度地利用潮流的流动，根据潮流的流动状态控制旋转装置与水上发电机之间的动力连接个数，由此消除动力传输方面的浪费或者不足，从而能够最大化效率性。
解决技术问题的方法
为了实现上述目的，依据本发明的一个侧面，提供的潮流发电机，其特征在于，包括：水上发电部，其形成于海水面上侧，通过发电机生产电力；以及水中动力部，其设形成于海水面下侧，对所述水上发电部进行支撑，以潮流的流动为动力源不断向发电机传输动力。所述水中动力部，包括：一个以上的支柱，其将所述水上发电部的下端部支撑在海底面；一个以上的旋转台，其上端露出至所述水上发电部一侧，与海水面垂直设置，确保能够向所述发电机传输旋转动力；螺旋桨部，其包含多个螺旋桨，所述多个螺旋桨在所述旋转台一侧以彼此按照规定角度隔开的方式配置，并随着潮流的流动而旋转；下部支柱，其将所述旋转台下端一侧与所述支柱一侧连接起来，保持所述旋转台的均衡；以及上下移动装置，其在所述支柱中与所述下部支柱连接的部位形成，使所述旋转台能够沿着所述支柱朝上下方向移动。
在这里，在所述旋转台上可以形成多个所述螺旋桨部，所述螺旋桨呈越靠近所述旋转台一侧其半径逐渐减小的半圆柱形、且截面上朝内侧形成有多个锯齿状的凹槽的形态，其以所述截面的方向为正对潮流的流动的方式设置于所述旋转台上。
另外，在所述螺旋桨的一侧设置有连接环。因此，可以使一个所述螺旋桨部的各个螺旋桨通过所述连接环用连接绳连接起来；可以使每个所述旋转台与所述水上发电部的多个所述发电机进行动力连接；可以根据需要通过动力解除装置将特定发电机与所述旋转台的动力连接断开。还可以根据潮流的流动状态控制与一个所述旋转台进行动力连接的所述发电机的个数。
另外，优选地，在所述水上发电部上还形成有蓄电装置，该蓄电装置用于存储所述发电机生产的电力，或者将电力向陆地传输从而使用。
发明效果
依据如上所述的本发明，将水上的发电装置与水中的动力获取装置分离，发电装置免受海水等的损害，因此发生故障的可能性小，能够实现效率地发电，即使位于水中的设施出现故障也能够容易地进行水上牵引，从而方便在水上进行管理，所以生产效率高，维护费用少。
另外，可以通过形成在旋转螺旋桨上的凹槽结构与连接绳等结构最大限度地利用实时变化的潮流的流动，并可以根据潮流的流动状态对旋转装置与水上发电机之间的动力连接个数进行控制，可以消除动力传输上的浪费或者动力不足问题，使效率达到最大化，从而能够将巨大的潮流能全部用于发电。
同时，容易将风力发电或者太阳光发电等设备并行配备在水上的结构物上，能够将存储在蓄电设备内的电力向陆地上的汽车等提供；同时，还能与停泊中的船舶等连接而实现自行发电等，其应用范围非常广泛。
附图说明
图1是依据本发明一个实施例的潮流发电机的结构图。
图2是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机旋转台上升到海水面上侧的形态的示意图。
图3a是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机螺旋桨的立体图。
图3b是从与图3a不同的方向观察的立体图。
图4是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机螺旋桨部的立体图。
图5a是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机的一个旋转台上动力连接有多个发电机的形态的示意图。
图5b是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机在潮流的流动弱时通过调节使得一个旋转台仅动力连接有一个发电机的形态的示意图。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明进行更加详细的说明。需要注意，在附图中，无论在什么地方，相同的构成要素都尽可能地用相同符号标示。另外，还需要说明的是，在本说明书及权利要求书中使用的术语或者单词不能仅限定为通常的词典性意义进行解释，应当基于发明人为了通过最佳的方法对其自己的发明进行阐释而能够适当地对术语的概念进行定义的原则，必须解释成符合本发明技术思想的意义与概念。因此，本说明书中记载的实施例与附图中示出的构成，仅仅是本发明最优选的一个实施例，并非代表本发明的全部技术思想，所以应当理解，从本申请的视点出发，可能会有能够代替这些的多种等同物与变形例。
图1是依据本发明一个实施例的潮流发电机11的结构图，图2是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机11的旋转台22上升到海水面上侧的形态的示意图。
参照图1及图2可知，依据本发明一个实施例的潮流发电机11包括：水上发电部10；及水中动力部20。
水上发电部10作为形成在海水面上侧通过发电机11生产电力的部分，配备有驳船形态的水上设施。内部形成有：发电机11，其生产电力；蓄电装置12，其用于存储发电机11生产的电力，或者将电力向陆地传输，以方便使用。
由于发电是在水上完成，因此为了不受水的影响、且为了防止正下端部产生由海水等引起的腐蚀，优选可以配备适当的防止装置。另外，蓄电装置12配备为容易移动的形式，由此能够顺畅地供给至地上或者必要的装置。
对于潮流发电机11来说，为了规模和生产性，大部分都是配备多个发电机11。所述多个发电机11与将要后述的旋转台22通过动力连接而生产电力的运转结构会在后文中进行更加详细的说明。
水中动力部20形成在海水面下侧，对水上发电部10进行支撑，水中动力部20执行以潮流的流动为动力源向发电机11传输动力的作用，该水中动力部20包括：支柱21、旋转台22、螺旋桨部23、下部支柱24、上下移动装置25。
支柱21的作用在于将水上发电部10下端部支撑在海底面。即，将驳船形态的水上发电部10结构物牢固地固定在海底面的地面，确保即使水深发生变化也不会浸水、即使受波浪等影响其位置也不会移动。
旋转台22的上端向水上发电部10一侧露出，与海水面垂直地设置在水中，确保能够向发电机11传输旋转动力。旋转台22起到将潮流的流动产生的旋转力连接至水上的连接轴作用，因此，其耐久性必须要好，同时还必须具有强度和耐腐蚀性，以确保不会发生因与海水等接触而引起的腐蚀。
这种旋转台22可以按照一体型或者分离结合型等配备，根据设置本发明的潮流发电机11的场所地形，旋转台22的长度也会不同，因此是必要的结构。
螺旋桨部23由位于旋转台22一侧且彼此按照规定角度隔开配置的多个螺旋桨23a构成，所述螺旋桨23a随着潮流的流动而进行旋转。在水中，各个螺旋桨23a受潮流的流动影响而旋转，因此，为了使其力量达到最大化，可以按照利用杠杆原理的长轴形态配备。更加详细的螺旋桨部23的构成将在后面进行说明。
下部支柱24将旋转台22的下端一侧与支柱21的一侧连接，从而维持旋转台22的均衡。对于根据地形而可能要设置非常大尺寸的螺旋桨23a的旋转台22来说，潮流的流动越强，其位置有可能发生错位。如果旋转台22的位置发生错位，必然会使与旋转台22连接的螺旋桨23a的功能性下降，因此需要牢固地固定旋转台22。下部支柱24将各个旋转台22的下端与支柱21连接起来，从而能够强力地保持旋转的中心轴。
由于旋转台22需要持续旋转，因此，优选地，下部支柱24与旋转台22的连接部位通过轴承24a等的连接装置进行结合，在支柱21上的与下部支柱24连接的部分设置有上下移动装置25，使旋转台22能够沿支柱21在上下方面进行移动。
现有的潮流发电机11存在的问题在于，当位于水中的螺旋桨23a、连接轴承24a等设施发生故障时，就不方便对其进行修理。这是因为，在水中，设施物依靠强潮流而始终旋转，即处于作业人员难以靠近的状态。
为此，依据本发明实施例的潮流发电机11，通过下部支柱24连接的旋转台22能够随着上下移动装置25的移动而上升到海水面上方，当水中设备出现问题时，作业人员能容易地在水上发电部10处进行修理。
这种上下移动装置25可以通过液压式、齿轮式等方式或者通过使用钢丝、滚珠螺杆、导轨等多种装置而形成。虽然旋转台22与水中设备等的重量相当，但是由于是从水中进行上升，因此即使利用比在地面小的力量也能够牵引。
图3a是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机11的螺旋桨23a的立体图，图3b是从与图3a不同的方向观察的立体图，图4是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机11的螺旋桨部23的立体图。
参照图3及图4可知，在依据本发明一个实施例的潮流发电机11中，在各个旋转台22上可以沿上下方向间隔设置多个螺旋桨部23，在各个螺旋桨部23上以圆方向配置有多个螺旋桨23a。在螺旋桨部23上配备多少个螺旋桨23a、长度如何等，随着设置潮流发电机11的环境会有所不同。
例如：在潮流的流动巨大的地方，一个螺旋桨23a的长度可形成为10m。相反，在潮流的流动弱的地方，长度设为1m左右就足够。另外，如果一个螺旋桨23a的长度长，各个螺旋桨23a旋转而下一个螺旋桨23a到达的时间间隔长。因此，为了弥补这一缺陷，优选将螺旋桨23a的间隔设置更窄，配备更多的螺旋桨23a。
为了最大化效率性，针对各个螺旋桨23a，一侧的表面积必须要大以确保能够以最大值承受潮流产生的阻力，而另一侧形成为大致尖形由此最小化潮流产生的阻力。
为此，在本发明的实施例中，各个螺旋桨23a以半圆柱状作为基本，即越靠近旋转台22侧的连接杆23c方向半径逐渐减小。沿着圆柱的截面23aa朝内侧可以形成多个锯齿状的凹槽23ab。然后，将方向设为截面23aa正对潮流的流动后设置于旋转台22上。
最大限度承受潮流所具有的质能的一侧面使推动螺旋桨23a的力量达到最大化，另一侧面为了借助推动的力量使螺旋桨23a旋转并经过、具有最小化水的阻力的流线型形状。在此基础上，在本发明中，在与潮流的流动相对的面，设置有锯齿状的凹槽23ab，使表面积达到最大化，由此可以使潮流的阻力达到最大化。同时还设置了以下结构，即螺旋桨23a在承受潮流的全部阻力之后，当旋转经过时，沿着锯齿的缝隙迅速将水排出的结构。
由此，与普通桨叶形态的螺旋桨23a相比，能够大得多的将潮流的流动传递为旋转力。由于潮流的阻力大，因此在各个螺旋桨23a的一侧还设置有连接环23ac，以确保螺旋桨23a的旋转不会出现问题。将相邻螺旋桨23a的连接环23ac用连接绳23b紧固，由此可以使旋转力更加均匀。
由于用连接绳23b将各个螺旋桨23a连接起来，因此能够防止螺旋桨23a可能发生的脱离。并且，具有当前正承受旋转力量的螺旋桨23a拖拉下一顺序的螺旋桨23a的效果，因此整个螺旋桨部23的旋转能够以均匀的脉冲实现，由此可以克服随旋转的潮流阻力。
因此，依据本发明的潮流发电机11能够通过设置在旋转螺旋桨23a上的凹槽结构和连接绳23b等结构，不受到实时变化的潮流流动的影响，同时最大限度地利用其力量。
图5a是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机11的一个旋转台22上动力连接有多个发电机11的形态的示意图，图5b是示出依据本发明一个实施例的潮流发电机11在潮流的流动较弱时通过调节使得一个旋转台22仅动力连接一个发电机11的形态的示意图。
参照图5可知，依据本发明一个实施例的潮流发电机11，其水上发电部10的每个旋转台22可以有多个发电机11与之进行动力连接。虽然动力连接的方式也可以采用齿轮形态，但是最优选的是传动带11a连接。在这里，本发明的特征是，配备有动力解除装置11b，可以根据需要将特定发电机11与旋转台22的动力连接断开。
也就是说，可以根据潮流的流动状态，对与每个旋转台22进行动力连接的发电机11的个数进行控制。在本发明中，如图5b中右侧部分所示，当动力解除装置11b朝发电机11方向移动之后，自然就能够将挂在发电机11的旋转轴上的传动带11a连接解开。
在刮台风或者潮流的流动非常强的情况下，通过这种方式将尽可能多的发电机11与每个旋转台22连接，使得不存在冗余动力，由此可以诱导最大的生产效率。相反，在停潮期等潮流的流动平静的时候，连接大量的发电机11反而没有效率。因此，优选将其余发电机11的动力连接断开，确保仅一个发电机11也能够完整地接收动力。
由此，依据本发明的潮流发电机11，根据潮流的流动状态，通过对旋转装置与水上发电机11之间的动力连接个数进行控制，可以消除动力传输方面的浪费或者不足问题，使效率性达到最大化，从而能够将巨大的潮流能全部用于发电。
同时，容易将风力发电或者太阳光发电等设备并行配备在水上的结构物上，能够将存储在蓄电设备内的电力向陆地上的汽车等提供。同时，与停泊中的船舶等连接，就可以自行发电，具有应用范围非常广泛的优点。
虽然将本发明以与上述提及的优选实施例关联地进行了说明，但是在不脱离本发明主旨和范围的情况下，可以实施多种修改或者变形。因此，后附权利要求书的范围包含属于本发明主旨的这种修改或者变形。

Claims (6)

1. 一种潮流发电机，其特征在于，包括：
水上发电部，其形成于海水面上侧，通过发电机生产电力；以及
水中动力部，其形成于海水面下侧，对所述水上发电部进行支撑，以潮流的流动为动力源，不断向发电机传输动力；
所述水中动力部，包括：
一个以上的支柱，其将所述水上发电部的下端部支撑在海底面；
一个以上的旋转台，其上端向所述水上发电部一侧露出，旋转台与海水面垂直设置，确保向所述发电机传输旋转动力；
螺旋桨部，其包含多个螺旋桨，多个螺旋桨在所述旋转台一侧以彼此按照规定角度隔开的方式配置，并随着潮流的流动而旋转；
下部支柱，其将所述旋转台下端一侧与所述支柱一侧连接，保持所述旋转台的均衡；以及
上下移动装置，其在所述支柱中与所述下部支柱连接的部位形成，使所述旋转台沿着所述支柱朝上下方向移动。
2.根据权利要求1所述的潮流发电机，其特征在于，
在所述旋转台上形成多个所述螺旋桨部，
所述螺旋桨呈越靠近所述旋转台一侧其半径逐渐减小的半圆柱形、且截面上朝内侧形成有多个锯齿状的凹槽的形态，其以所述截面的方向为正对潮流的流动的方式设置于所述旋转台上。
3.根据权利要求1所述的潮流发电机，其特征在于，
在所述螺旋桨的一侧设置有连接环，因此使一个所述螺旋桨部的各个螺旋桨通过所述连接环用连接绳连接起来。
4.根据权利要求1所述的潮流发电机，其特征在于，
使每个所述旋转台与所述水上发电部的多个所述发电机进行动力连接；
根据需要通过动力解除装置将特定发电机与所述旋转台的动力连接断开。
5.根据权利要求4所述的潮流发电机，其特征在于，
根据潮流的流动状态，控制与一个所述旋转台进行动力连接的所述发电机的个数。
6.根据权利要求1所述的潮流发电机，其特征在于，
在所述水上发电部上还形成有蓄电装置，该蓄电装置用于存储所述发电机生产的电力，或者将电力向陆地传输从而使用。
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