CN110821744A - 一种可伸缩浮式潮流能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可伸缩浮式潮流能发电装置，包括可伸缩浮式平台和四个水平轴潮流能发电装置；所述的可伸缩浮式平台包括中心浮体、四个圆柱形浮体、平台滑和伸缩杆，所述中心浮体通过平台滑和伸缩杆与四个圆柱形浮体相连接；所述浮体下方均设有外筒，外筒内设有支撑轴，支撑轴下方固定连接水平轴潮流能发电装置；所述水平轴潮流能发电装置包括叶片、轮毂和发电机，所述叶片经过轮毂与发电机连接，所述轮毂与发电机通过主轴直接连接。本发明的浮式平台设计为横向纵向均可伸缩，可实现多展度，多深度捕获潮流能，降低潮流能发电系统的制作、安装及维修成本。

Description

一种可伸缩浮式潮流能发电装置
技术领域
本发明涉及潮流能发电技术，尤其涉及一种可伸缩浮式潮流能发电装置。
背景技术
能源是为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。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。伴随着石油和煤炭等石化燃料的过度消耗，全球各国的科学家都在努为寻求可替代的清洁、可再生的新型能源。
海洋能作为绿色能源的一种，因其可再生性好、可预测性强、清洁环保、蕴藏量丰富等优势，成为世界各国争相研究开发的对象。潮流能是海洋能中的一种，指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。相对波浪而言，潮流能的变化要平稳且有规律得多，可提前预测预报，且总储量丰富。
潮流能发电系统是以利用海水水平方向的流动进行发电，目前研究方向主要包括水平轴和垂直轴水轮机两种。相比于垂直轴水轮机，水平轴水轮机在水流的作用下，当潮流达到一定流速时，叶轮能够自启动，且启动流速较低。在叶轮运行时，叶片的控制策略一般采用固定桨距或变桨距形式，且变桨距叶片可实现不同流速下获取能量最大化和适应潮流的往复性。
目前还没有某种形式的潮流能量转换系统具有明显的技术优势而被广为认可，且大多数发电系统效率低、使用范围较窄，推广性差。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种可伸缩浮式潮流能发电装置，其浮式平台设计为横向纵向均可伸缩，可实现多展度，多深度捕获潮流能。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种可伸缩浮式潮流能发电装置，包括可伸缩浮式平台和四个水平轴潮流能发电装置；所述的可伸缩浮式平台包括中心浮体、四个圆柱形浮体、平台滑和伸缩杆，所述中心浮体通过平台滑和伸缩杆与四个圆柱形浮体相连接；所述浮体下方均设有外筒，外筒内设有支撑轴，支撑轴下方固定连接水平轴潮流能发电装置；所述水平轴潮流能发电装置包括叶片、轮毂和发电机，所述叶片经过轮毂与发电机连接，所述轮毂与发电机通过主轴直接连接。
进一步地，四个外筒间均设有可伸缩加强杆，可伸缩加强杆连接于中心浮体下方。
进一步地，外筒内设有滑槽，支撑轴通过滑槽上下移动。
进一步地，支撑轴内设有旋转轴，使水平轴潮流能发电装置在任意方向水流作用下实现自对流。
进一步地，叶片采用变弦长及变桨距角形式，叶片除根部外展向各位置处的截面翼型均为S809翼型。
进一步地，浮体上设有围墙。
进一步地，浮体上设有通道和楼梯，楼梯通向各浮体内部，通道通向伸缩杆内部，经伸缩杆通向中心浮体及各圆柱形浮体。
有益效果：本发明的浮式平台设计为横向纵向均可伸缩，可实现多展度，多深度捕获潮流能，降低潮流能发电系统的制作、安装及维修成本。本发明变弦长及变桨距角形式的叶片可减小水轮机启动流速，有益于提升水轮机的效率，该系统可根据不同来流方向进行调整，降低启动流速，从而更加充分的利用潮流能资源。本发明提高了整体发电系统的效率和经济性，并易于推广应用。
附图说明
图1是本发明可伸缩浮式潮流能发电装置结构示意图；
图2是本发明可伸缩浮式潮流能发电装置的正视图；
图3是本发明水平轴潮流能发电装置的结构示意图；
图4是本发明可伸缩浮式平台的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的可伸缩浮式潮流能发电装置的结构示意图，如图2所示，本发明的正视图，本发明通过缆绳固定在海底，包括一个可伸缩浮式平台和四个水平轴潮流能发电装置。
可伸缩浮式平台包括一个中心浮体100和四个圆柱形浮体110，四组平台滑120和伸缩杆130，可伸缩浮式潮流能发电系统在实际运行中，平台滑120可以带动伸缩杆130横向延伸，从而减少各水平轴潮流能发电装置间对流场的干扰。
圆柱形浮体110下方均设有外筒140，四个圆柱形浮体110的外筒140内设置有支撑轴150，并通过外筒140及支撑轴150固定连接水平轴潮流能发电装置。支撑轴150通过外筒140内的滑槽可以上下移动，改变深度，有利于更高效的捕获潮流能。同时，为使得可伸缩浮式潮流能发电系统更加稳定，在四个外筒140间设置了可伸缩加强杆160。
水平轴潮流能发电装置包括叶片210、轮毂220和发电机230，水平轴潮流能发电装置的叶片210经过轮毂220与发电机230连接，水平轴潮流能发电装置的轮毂220与发电机230通过主轴直接连接。另外，当海流沿任意方向流向叶片210时，会产生一个绕支撑轴150中旋转轴的转矩，在不断地冲击下，叶片210最终实现自对流。
如图3所示，本发明的水平轴潮流能发电装置的结构示意图，水平轴潮流能发电装置的叶片210采用变弦长及变桨距角形式，且除了叶片210根部外，展向各位置处的截面翼型均为气动特性佳的S809翼型，减小了水轮机启动流速。
如图4所示，本发明的可伸缩浮式平台中圆柱形浮体110的局部放大图，每个圆柱形浮体110上设有围墙190，每个平台浮体上均设有通道170及楼梯180。圆柱形浮体110上设置有通道170和楼梯180，楼梯180和通道170经伸缩杆130可通向各圆柱形浮体110及中心浮体100，通道170可用于工作人员在平台上交流作业，楼梯180可通向各圆柱形浮体110内的工作间，便于维修检测。

Claims (7)

1.一种可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，包括可伸缩浮式平台和四个水平轴潮流能发电装置；
所述的可伸缩浮式平台包括中心浮体(100)、四个圆柱形浮体(110)、平台滑(120)和伸缩杆(130)，所述中心浮体(100)通过平台滑(120)和伸缩杆(130)与四个圆柱形浮体(110)相连接；所述浮体(110)下方均设有外筒(140)，外筒(140)内设有支撑轴(150)，支撑轴(150)下方固定连接水平轴潮流能发电装置；
所述水平轴潮流能发电装置包括叶片(210)、轮毂(220)和发电机(230)，所述叶片(210)经过轮毂(220)与发电机(230)连接，所述轮毂(220)与发电机(230)通过主轴直接连接。
2.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，四个外筒(140)间均设有可伸缩加强杆(160)，可伸缩加强杆(160)连接于中心浮体(100)下方。
3.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，外筒(140)内设有滑槽，支撑轴(150)通过滑槽上下移动。
4.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，支撑轴(150)内设有旋转轴，使水平轴潮流能发电装置在任意方向水流作用下实现自对流。
5.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，叶片(210)采用变弦长及变桨距角形式，叶片(210)除根部外展向各位置处的截面翼型均为S809翼型。
6.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，浮体(110)上设有围墙(190)。
7.根据权利要求1所述的可伸缩浮式潮流能发电装置，其特征在于，浮体(110)上设有通道(170)和楼梯(180)，楼梯(180)通向各浮体(110)内部，通道(170)通向伸缩杆(130)内部，经伸缩杆(130)通向中心浮体(100)及各圆柱形浮体(110)。
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