CN110566397A - 基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统,包括固定式框架结构、同轴反转螺旋桨系统、电机和电力传输系统;所述的固定式框架结构固定于海床,同轴反转螺旋桨系统和发电机均与固定式框架结构相连。本发明的发电系统中的固定式框架结构简单、施工便利、建造成本低、适用范围广;基于同轴反转螺旋桨技术进行发电,没有了常规螺旋桨带来的扭矩,也就是随着两个螺旋桨向相反方向转动,带动第二齿轮和第三齿轮向相反的方向转动,而相互抵消了作用在第一齿轮上的扭力。基于同轴反转螺旋桨技术进行发电,能有效的提高发电效率,降低发电成本;同轴反转螺旋桨隐藏在海浪之下,不会破坏任何景观;结构上设计合理,施工方案技术成熟。
Description
技术领域
本发明属于海洋可再生能源利用技术领域,涉及了一种潮流能发电装置,以固定式框架结构为基础,应用同轴反转螺旋桨技术将潮流能转化为电能的发电系统。
背景技术
当今,化石能源匮乏、环境污染、气候变化等问题日益严重,国际社会加快了海洋可再生能源的开发利用。作为一种清洁的可再生能源,潮流能的开发目前备受各国关注。发展潮流能为节能减排和应对气候变化提供技术支撑,也符合我国发展能源节约型和环境友好型社会的战略需求。我国沿海地区具有丰富的潮流能资源,尤其在福建、浙江沿海地区,潮流能开发潜力十分巨大。
海上潮流能具有绿色无污染、储量巨大、不消耗燃料、不受洪水或枯水影响、适用于沿海地区及深远海发电需求等诸多好处。其在战略、民生方面具有十分突出的应用价值。此外,潮流能还有很多显而易见且无法替代的优点,如水力涡轮机隐藏在海浪之下,不会破坏任何景观;对潮汐预测的准确性远超过对风的预测;在特定时间内,通过涡轮机的水量越大,产生的功率越大。近年来,由于国际社会对气候变化的关注,全世界对潮流能的兴趣和投资比例正在大幅上升。
发明内容
本发明提供了一种基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统。由于同轴反转螺旋桨在性能上比常规螺旋增加了6%-16%的效果,该装置有效地提高了可再生资源的利用率和能量的转化率,在一定程度上降低了成本,具有较高的实用性。
本发明的技术方案:
基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统,包括固定式框架结构、同轴反转螺旋桨系统、电机7和电力传输系统;所述的固定式框架结构固定于海床,同轴反转螺旋桨系统和电机7均与固定式框架结构相连;
所述的固定式框架结构包括顶板1、框架6、桁架13、两侧桁架14和后端桁架15,顶板1安装在四根框架6的顶部,两侧桁架14固定在两根框架6的中部;桁架13固定在两个两侧桁架14之间,位于两侧桁架14的中部;后端桁架15固定在两根框架6的中部,其与两侧桁架14相互垂直并在同一水平面;
所述的同轴反转螺旋桨系统包括外侧螺旋桨2、内侧螺旋桨3、中心传动轴4、外部传动轴5和转向齿轮系统12,转向齿轮系统12进一步包括三个齿轮;外侧螺旋桨2通过中心传动轴4和第二齿轮10相连,内侧螺旋桨3通过外部传动轴5与第三齿轮11相连;第二齿轮10与第三齿轮11通过转向齿轮原理与第一齿轮9相啮合,第一齿轮9通过竖直传动轴8与电机7相连;电机7固定安装在顶板1的下表面;为保证同轴反转螺旋桨系统的稳定性,外部传动轴5通过桁架13与固定式框架结构的两侧桁架14相连,中心传动轴4的末端与后端桁架15相连。
水流通过同轴反转螺旋桨,推动两个螺旋桨反向转动,外侧螺旋桨2通过中心传动轴4带动第二齿轮10沿第一方向转动;与此同时,内侧螺旋桨3通过外部传动轴5带动第三齿轮11沿第二方向转动;由于第二齿轮10和第三齿轮11的反向转动恰好带动与之啮合的第一齿轮9的单向转动,从而推动通过竖直传动轴8与第一齿轮9连接的发电机7发电。第二齿轮10和三齿轮11向相反的方向转动,相互抵消了作用在第一齿轮9上的扭力,没有了常规单向螺旋桨带来的扭矩。
本发明的有益效果:
(1)固定式框架结构简单、施工便利、建造成本低、适用范围广;
(2)基于同轴反转螺旋桨技术,没有了常规螺旋桨带来的扭矩,也就是随着两个螺旋桨向相反方向转动,带动第二齿轮和第三齿轮向相反的方向转动,而相互抵消了作用在第一齿轮上的扭力。
(3)基于同轴反转螺旋桨技术进行发电,能有效的提高发电效率,降低发电成本;
(4)同轴反转螺旋桨隐藏在海浪之下,不会破坏任何景观;
(5)结构上设计合理,施工方案技术成熟。
附图说明
图1是此潮流能发电系统的整体结构示意图;
图2是此潮流能发电系统的侧视剖面图;
图3是此潮流能发电系统的齿轮细节图;
图4是此潮流能发电系统的正视图。
图中:1顶板;2外侧螺旋桨;3内侧螺旋桨;4中心传动轴;5外部传动轴;6框架;7电机;8竖直传动轴;9第一齿轮;10第二齿轮;11第三齿轮;12转向齿轮系统;13桁架;14两侧桁架;15后端桁架。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面结合附图和技术方案,对本发明作进一步说明。
如图1、2、3所示,外侧螺旋桨2通过中心传动轴4与第二齿轮10相连,内侧螺旋桨3通过外部传动轴5与第三齿轮11相连。第二齿轮10和第三齿轮11与第一齿轮9相啮合,第一齿轮9通过竖直传动轴8与电机7相连;为保证同轴反转螺旋桨系统的稳定性,外部传动轴5通过桁架13与固定式框架结构的两侧桁架14相连,中心传动轴4的末端与后端桁架15相连;电机7通过四根杆件与顶板1相焊接,以使电机固定;顶板1与固定式框架结构的四个框架6相连。
工作方法为:受潮汐作用的水流通过两个同轴双向螺旋桨,推动两个螺旋桨双向转动。外侧螺旋桨2通过中心传动轴4带动第二齿轮10的转动;与此同时,内侧螺旋桨3通过外部传动轴5带动第三齿轮11的转动。第二齿轮10和第三齿轮11的双向转动带动与之啮合的第一齿轮9单向转动,进而推动通过竖直传动轴8与第一齿轮9连接的电机7发电,实现潮流能向电能的转化,电能通过电力传输系统输送至电网。
基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统的施工安装流程如下:首先,先将固定式框架结构安装在海床上,在陆上进行同轴反转螺旋桨系统和电机7的组装,利用施工船将组装好的反转螺旋桨系统和电机7装置运送到装机位置,并进行安装。潮流能发电系统的安装至此完成。
本发明采用的固定式框架结构加工、安装和施工方便,成本较低;同轴反转螺旋桨在性能上比常规螺旋桨增加了6%-16%的效果,该装置有效地提高了可再生资源的利用率和能量的转化率,在一定程度上降低了成本,具有较高的实用性;结构稳定合理,更进一步证明了本发明的可实施性,具有显著的技术效果。
本发明的产品设计要充分考虑以下因素:
由于同轴反转螺旋桨是在单个轴上有两组并列相反转动的螺旋桨(图4),因此必须保证同轴的中心传动轴4和外部传动轴5之间有足够小的摩擦系数。
Claims (1)
1.一种基于同轴反转螺旋桨技术的潮流能发电系统,其特征在于,包括固定式框架结构、同轴反转螺旋桨系统、电机(7)和电力传输系统;所述的固定式框架结构固定于海床,同轴反转螺旋桨系统和电机(7)均与固定式框架结构相连;
所述的固定式框架结构包括顶板(1)、框架(6)、桁架(13)、两侧桁架(14)和后端桁架(15),顶板(1)安装在四根框架(6)的顶部,两侧桁架(14)固定在两根框架(6)的中部;桁架(13)固定在两个两侧桁架(14)之间,位于两侧桁架(14)的中部;后端桁架(15)固定在两根框架(6)的中部,其与两侧桁架(14)相互垂直并在同一水平面;
所述的同轴反转螺旋桨系统包括外侧螺旋桨(2)、内侧螺旋桨(3)、中心传动轴(4)、外部传动轴(5)和转向齿轮系统(12),转向齿轮系统(12)进一步包括三个齿轮;外侧螺旋桨(2)通过中心传动轴(4)和第二齿轮(10)相连,内侧螺旋桨(3)通过外部传动轴(5)与第三齿轮(11)相连;第二齿轮(10)与第三齿轮(11)通过转向齿轮原理与第一齿轮(9)相啮合,第一齿轮(9)通过竖直传动轴(8)与电机(7)相连;电机(7)固定安装在顶板(1)的下表面;为保证同轴反转螺旋桨系统的稳定性,外部传动轴(5)通过桁架(13)与固定式框架结构的两侧桁架(14)相连,中心传动轴(4)的末端与后端桁架(15)相连;
水流通过同轴反转螺旋桨,推动两个螺旋桨反向转动,进而外侧螺旋桨(2)通过中心传动轴(4)带动第二齿轮(10)沿第一方向的转动;与此同时,内侧螺旋桨(3)通过外部传动轴(5)带动第三齿轮(11)沿第二方向的转动;由于第二齿轮(10)和第三齿轮(11)的反向转动恰好带动与之啮合的第一齿轮(9)的单向转动,从而推动通过竖直传动轴(8)与第一齿轮(9)连接的发电机(7)发电;第二齿轮(10)和第三齿轮(11)向相反的方向转动,相互抵消了作用在第一齿轮(9)上的扭力。
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