CN110863939A - 一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法 - Google Patents

一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法，属于潮汐发电装置领域，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法，本方案利用潮汐能进行发电，在海水涨潮和退潮的过程中，水流会对扇叶产生冲击，驱使扇叶转动，带动发电机主体进行发电，在扇叶一个周期的运动的过程中可分为进程和回程两个部分，在进程的过程中，在水流的作用下，延长板会从外活动槽中延伸出来，增加扇叶整体的受力面积，增加水流对扇叶的推进作用力，而在回程的过程中，在处于压缩状态的连接柱的作用下，延长板被收回至外活动槽内，扇叶整体的受力面积减小，减小水流对扇叶推进的阻力，大幅增加潮汐能的使用效率。

Description

一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及潮汐发电装置领域，更具体地说，涉及一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法。
背景技术
潮汐能海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信，最具规律性，又涨落于岸边，也最早为人们所认识和利用，在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的。
潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，潮汐发电有以下三种形式：单库单向电站，即只用一个水库，仅在涨潮（或落潮）时发电，单库双向电站，用一个水库，但是涨潮与落潮时均可发电，只是在平潮时不能发电，双库双向电站，它是用两个相邻的水库，使一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高，故前者称为上水库，后者称为下水库。水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，故可以全天发电。
现有的潮汐发电装置用的扇叶大多为固定长度,仅仅通过将扇叶表面设计为合理的曲面的来减小扇叶回程过程中水流对扇叶的阻力，使扇叶可以在较小的阻力下进行发电工作，虽然在一定程度上解决了回程过程中水流对扇叶的阻力的问题，但是在实际的发电工作的过程中，极易影响潮汐发电装置的工作效率。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法，它可以实现通过改变扇叶的受力面积来减小扇叶在进程和回程过程中的受到水流冲击所造成的的阻力，大幅增加潮汐发电装置的工作效率。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，包括潮汐堰坝主体，所述潮汐堰坝主体上开凿有多个发电室，且发电室贯穿潮汐堰坝主体，所述发电室的顶板上固定连接有发电装置，所述发电装置包括发电机主体，所述发电机主体内连接有传动轴，且传动轴为发电装置的动力输入端，所述传动轴远离发电机主体的一段固定连接有传动罩，所述传动罩的侧壁上固定连接的有多个扇叶，所述扇叶包括扇叶主体，所述扇叶主体内开凿有外活动槽和内活动腔，且外活动槽与外界相连通，所述外活动槽内滑动连接有延长板，所述延长板靠近外活动槽底板的一端固定连接有多个连接柱，且连接柱远离延长板的一段贯穿扇叶主体并延伸至连接柱内，所述连接柱远离延长板的一端固定连接有，所述连接柱的外侧套接有压缩弹簧，且压缩弹簧的两端分别与和内活动腔内壁固定连接，所述延长板远离连接柱的一端固定连接有推板，所述扇叶的侧壁上开凿有导流槽，可以实现通过改变扇叶的受力面积来减小扇叶在进程和回程过程中的受到水流冲击所造成的的阻力，大幅增加潮汐发电装置的工作效率。
进一步的，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置的工作原理，包括以下步骤：
S1、进程前段，即A-B段，此时扇叶顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，在A-B段过程中，推板在流水冲击的作用下将延长板从外活动槽内冲出，直至到B状态，增加扇叶整体的受力面积，增加潮汐能的利用效率；
S2、进程后半，即B-C段，此时扇叶顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，次要动力为其他位于A-B段扇叶受到水流冲击运动带动传动罩运动产生的动力，在B-C段过程中，随着流水与扇叶之间整体受力面积的减小，流水对推板的冲击变小，此时在处于压缩状态的压缩弹簧的作用下，扇叶会从B状态转换为C状态，为后续运动做准备；
S3、回程，即C-A段，此时此时扇叶顺时针运动的动力主要为位于A-B段扇叶受到水流冲击运动带动传动罩运动产生的动力，次要动力为其他位于B-C段扇叶受到水流冲击运动带动传动罩运动产生的动力，在C-D段中，扇叶为从动件，自身与流水产生的冲击为扇叶组运动的最大阻力，此时在处于压缩状态的压缩弹簧的作用下，扇叶始终保持D状态，此时扇叶的受力面积最小，对扇叶组整个运动的影响最小，增加潮汐能的利用效率。
进一步的，所述扇叶的俯视图截面为梯形，且扇叶远离传动罩的一端边长较短，在扇叶处于进程的状态时，扇叶表面可以将水流引导向推板，并冲击推板使延长板从外活动槽内延伸出来，增加扇叶的受力面积，而在扇叶处于回程的状态时，扇叶表面可以将水流泄去，减小水流对扇叶产生的冲击，潮汐能的利用效率。
进一步的，所述扇叶主体与连接柱之间连接有耐磨环，且耐磨环与扇叶主体固定连接，耐磨环可以有效减小连接柱与扇叶主体之间的磨损，使耐磨环与扇叶主体之间的连接不易出现晃动。
进一步的，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，所述潮汐堰坝主体上开凿有一对洄流道，且洄流道贯穿潮汐堰坝主体，洄流道可供洄流的鱼类通行，易于保持潮汐堰坝主体建设当地的生物多样性。
进一步的，所述洄流道内设有声音诱导装置，所述声音诱导装置内预先录有当地鱼类等动物的发出的声音，利用声音实现诱导鱼类等动物通过洄流道通行，易于保持潮汐堰坝主体建设当地的生物多样性。
进一步的，所述发电室两个进口均固定连接有与自身相匹配的滤网，滤网可以防止鱼类等生物进入发电室内，不易造成生物和发电装置损坏，同时滤网还可以使外界杂物不易进入发电室内，不易缠绕到发电装置上，不易影响发电装置的正常工作。
进一步的，所述潮汐堰坝主体远离海岸的一侧设有防波堤，且防波堤与海底基固定连接，所述防波堤上开凿有与发电室相匹配的泄流孔，防波堤可以在不影响发电装置正常工作的前提，减小潮水对潮汐堰坝主体冲击造成的侵蚀，增加潮汐堰坝主体的使用寿命。
进一步的，所述防波堤由多根防浪柱组成，所述防浪柱内插接有主强化杆，所述主强化杆的侧壁上固定连接有多个侧强化杆，且侧强化杆插接在主强化杆内，通过主强化杆和侧强化杆之间的配合，可以大幅提升防浪柱的强度，增加防浪柱的抗冲击能力，增加防浪柱的使用寿命。
进一步的，所述防浪柱的表面开凿有多个泄流孔，且多个所述泄流孔均贯穿防浪柱柱体，在防浪柱柱体内部形成纵横交错的通道，在流水冲击防浪柱时，流水可以通过泄流孔构成的纵横交错的通道泄流，减小水流对防浪柱柱体的侵蚀，大幅增加防浪柱的使用寿命。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案利用潮汐能进行发电，通过建设潮汐堰坝主体实现对水流的隔绝，增加潮汐堰坝主体两侧的液面差，增加潮汐能的利用效率，在海水涨潮和退潮的过程中，水流会对扇叶产生冲击，驱使扇叶转动，带动发电机主体进行发电，在扇叶一个周期的运动的过程中可分为进程和回程两个部分，在进程的过程中，在水流的作用下，延长板会从外活动槽中延伸出来，增加扇叶整体的受力面积，增加水流对扇叶的推进作用力，而在回程的过程中，在处于压缩状态的连接柱的作用下，延长板被收回至外活动槽内，扇叶整体的受力面积减小，减小水流对扇叶推进的阻力，大幅增加潮汐能的使用效率，而在潮汐堰坝主体建设的过程中，为潮汐堰坝主体建设配套的防波堤，大幅降低海水对潮汐堰坝主体的冲击侵蚀，增加潮汐堰坝主体的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的潮汐堰坝的主要结构示意图；
图2为本发明的潮汐堰坝的侧面剖视图；
图3为本发明的潮汐发电装置的结构示意图；
图4为本发明的扇叶待机时的结构示意图；
图5为本发明的扇叶受水流推动时的结构示意图；
图6为本发明的防波柱的正面剖视图；
图7为本发明的扇叶一个工作周期的工作示意图。
图中标号说明：
1潮汐堰坝主体、2洄流道、3发电室、4发电机主体、5传动轴、6传动罩、7扇叶、701扇叶主体、702外活动槽、703内活动腔、704延长板、705连接柱、706压缩弹簧、707耐磨环、708限位板、8推板、9导流槽、10滤网、11防波堤、1101主强化杆、1102侧强化杆、1103泄流孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-5，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，包括潮汐堰坝主体1，潮汐堰坝主体1上开凿有多个发电室3，且发电室3贯穿潮汐堰坝主体1，发电室3的顶板上固定连接有发电装置，发电装置包括发电机主体4，发电机主体4内连接有传动轴5，且传动轴5为发电装置的动力输入端，传动轴5远离发电机主体4的一段固定连接有传动罩6，传动罩6的侧壁上固定连接的有多个扇叶7，多个扇叶7共同构成扇叶组，为发电装置的工作端，扇叶7包括扇叶主体701，扇叶主体701内开凿有外活动槽702和内活动腔703，且外活动槽702与外界相连通，外活动槽702内滑动连接有延长板704，延长板704靠近外活动槽702底板的一端固定连接有多个连接柱705，且连接柱705远离延长板704的一段贯穿扇叶主体701并延伸至连接柱705内，连接柱705远离延长板704的一端固定连接有708，连接柱705的外侧套接有压缩弹簧706，且压缩弹簧706的两端分别与708和内活动腔703内壁固定连接，延长板704远离连接柱705的一端固定连接有推板8，扇叶7的侧壁上开凿有导流槽9，其中，导流槽9具有导流作用，在流水与扇叶7发生冲击时，流水会沿着导流槽9的方向继续冲击推板8，使推板8便于展开。
请参阅图7，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置的工作原理，包括以下步骤：
S1、进程前段，即A-B段，此时扇叶7顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，在A-B段过程中，推板8在流水冲击的作用下将延长板704从外活动槽702内冲出，直至到B状态，增加扇叶7整体的受力面积，增加潮汐能的利用效率；
S2、进程后半，即B-C段，此时扇叶7顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，次要动力为其他位于A-B段扇叶7受到水流冲击运动带动传动罩6运动产生的动力，在B-C段过程中，随着流水与扇叶7之间整体受力面积的减小，流水对推板8的冲击变小，此时在处于压缩状态的压缩弹簧706的作用下，扇叶7会从B状态转换为C状态，为后续运动做准备；
S3、回程，即C-A段，此时此时扇叶7顺时针运动的动力主要为位于A-B段扇叶7受到水流冲击运动带动传动罩6运动产生的动力，次要动力为其他位于B-C段扇叶7受到水流冲击运动带动传动罩6运动产生的动力，在C-D段中，扇叶7为从动件，自身与流水产生的冲击为扇叶组运动的最大阻力，此时在处于压缩状态的压缩弹簧706的作用下，扇叶7始终保持D状态，此时扇叶7的受力面积最小，对扇叶组整个运动的影响最小，增加潮汐能的利用效率。
其中A-D为扇叶7一个周期内的完整运动，其中在A-C的过程中，利用流水冲击，将延长板704展开，增加扇叶7的受力面积，增加对水流的利用效率，而在C-A，通过压缩弹簧706将延长板704收回到外活动槽702内，减小扇叶7的受力面积，减小水流和扇叶7产生的冲击对扇叶组整体运动的影响，进而增加潮汐能的利用效率，特别的，在涨潮和退潮的过程中，发电室3内流水的方向相反，扇叶7的工作流程同样相反，不易影响发电装置的正常工作。
请参阅图4-5和图7，扇叶7的俯视图截面为梯形，且扇叶7远离传动罩6的一端边长较短，在扇叶7处于进程的状态时，扇叶7表面可以将水流引导向推板8，并冲击推板8使延长板704从外活动槽702内延伸出来，增加扇叶7的受力面积，而在扇叶7处于回程的状态时，扇叶7表面可以将水流泄去，减小水流对扇叶7产生的冲击，潮汐能的利用效率，扇叶主体701与连接柱705之间连接有耐磨环707，且耐磨环707与扇叶主体701固定连接，耐磨环707可以有效减小连接柱705与扇叶主体701之间的磨损，使耐磨环707与扇叶主体701之间的连接不易出现晃动。
请参阅图1-2和图6，一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，潮汐堰坝主体1上开凿有一对洄流道2，且洄流道2贯穿潮汐堰坝主体1，洄流道2可供洄流的鱼类通行，易于保持潮汐堰坝主体1建设当地的生物多样性，洄流道2内设有声音诱导装置，声音诱导装置内预先录有当地鱼类等动物的发出的声音，利用声音实现诱导鱼类等动物通过洄流道2通行，易于保持潮汐堰坝主体1建设当地的生物多样性，发电室3两个进口均固定连接有与自身相匹配的滤网10，滤网10可以防止鱼类等生物进入发电室3内，不易造成生物和发电装置损坏，同时滤网10还可以使外界杂物不易进入发电室3内，不易缠绕到发电装置上，不易影响发电装置的正常工作，潮汐堰坝主体1远离海岸的一侧设有防波堤11，且防波堤11与海底基固定连接，防波堤11上开凿有与发电室3相匹配的泄流孔，防波堤11可以在不影响发电装置正常工作的前提，减小潮水对潮汐堰坝主体1冲击造成的侵蚀，增加潮汐堰坝主体1的使用寿命，防波堤11由多根防浪柱组成，防浪柱内插接有主强化杆1101，主强化杆1101的侧壁上固定连接有多个侧强化杆1102，且侧强化杆1102插接在主强化杆1101内，通过主强化杆1101和侧强化杆1102之间的配合，可以大幅提升防浪柱的强度，增加防浪柱的抗冲击能力，增加防浪柱的使用寿命，防浪柱的表面开凿有多个泄流孔1103，且多个泄流孔1103均贯穿防浪柱柱体，在防浪柱柱体内部形成纵横交错的通道，在流水冲击防浪柱时，流水可以通过泄流孔1103构成的纵横交错的通道泄流，减小水流对防浪柱柱体的侵蚀，大幅增加防浪柱的使用寿命。
本方案利用潮汐能进行发电，通过建设潮汐堰坝主体1实现对水流的隔绝，增加潮汐堰坝主体1两侧的液面差，增加潮汐能的利用效率，在海水涨潮和退潮的过程中，水流会对扇叶7产生冲击，驱使扇叶7转动，带动发电机主体4进行发电，在扇叶7一个周期的运动的过程中可分为进程和回程两个部分，在进程的过程中，在水流的作用下，延长板704会从外活动槽702中延伸出来，增加扇叶7整体的受力面积，增加水流对扇叶7的推进作用力，而在回程的过程中，在处于压缩状态的连接柱705的作用下，延长板704被收回至外活动槽702内，扇叶7整体的受力面积减小，减小水流对扇叶7推进的阻力，大幅增加潮汐能的使用效率，而在潮汐堰坝主体1建设的过程中，为潮汐堰坝主体1建设配套的防波堤11，大幅降低海水对潮汐堰坝主体1的冲击侵蚀，增加潮汐堰坝主体1的使用寿命。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，汐堰坝主体（1），其特征在于：所述潮汐堰坝主体（1）上开凿有多个发电室（3），且发电室（3）贯穿潮汐堰坝主体（1），所述发电室（3）的顶板上固定连接有发电装置，所述发电装置包括发电机主体（4），所述发电机主体（4）内连接有传动轴（5），且传动轴（5）为发电装置的动力输入端，所述传动轴（5）远离发电机主体（4）的一段固定连接有传动罩（6），所述传动罩（6）的侧壁上固定连接的有多个扇叶（7），所述扇叶（7）包括扇叶主体（701），所述扇叶主体（701）内开凿有外活动槽（702）和内活动腔（703），且外活动槽（702）与外界相连通，所述外活动槽（702）内滑动连接有延长板（704），所述延长板（704）靠近外活动槽（702）底板的一端固定连接有多个连接柱（705），且连接柱（705）远离延长板（704）的一段贯穿扇叶主体（701）并延伸至连接柱（705）内，所述连接柱（705）远离延长板（704）的一端固定连接有（708），所述连接柱（705）的外侧套接有压缩弹簧（706），且压缩弹簧（706）的两端分别与（708）和内活动腔（703）内壁固定连接，所述延长板（704）远离连接柱（705）的一端固定连接有推板（8），所述扇叶（7）的侧壁上开凿有导流槽（9）。
2.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置的工作原理，其特征在于：包括以下步骤：
S1、进程前段，即A-B段，此时扇叶（7）顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，在A-B段过程中，推板（8）在流水冲击的作用下将延长板（704）从外活动槽（702）内冲出，直至到B状态，增加扇叶（7）整体的受力面积，增加潮汐能的利用效率；
S2、进程后半，即B-C段，此时扇叶（7）顺时针运动的动力主要为流水对自身的冲击，次要动力为其他位于A-B段扇叶（7）受到水流冲击运动带动传动罩（6）运动产生的动力，在B-C段过程中，随着流水与扇叶（7）之间整体受力面积的减小，流水对推板（8）的冲击变小，此时在处于压缩状态的压缩弹簧（706）的作用下，扇叶（7）会从B状态转换为C状态，为后续运动做准备；
S3、回程，即C-A段，此时此时扇叶（7）顺时针运动的动力主要为位于A-B段扇叶（7）受到水流冲击运动带动传动罩（6）运动产生的动力，次要动力为其他位于B-C段扇叶（7）受到水流冲击运动带动传动罩（6）运动产生的动力，在C-D段中，扇叶（7）为从动件，自身与流水产生的冲击为扇叶组运动的最大阻力，此时在处于压缩状态的压缩弹簧（706）的作用下，扇叶（7）始终保持D状态，此时扇叶（7）的受力面积最小，对扇叶组整个运动的影响最小，增加潮汐能的利用效率。
3.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：所述扇叶（7）的俯视图截面为梯形，且扇叶（7）远离传动罩（6）的一端边长较短。
4.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：所述扇叶主体（701）与连接柱（705）之间连接有耐磨环（707），且耐磨环（707）与扇叶主体（701）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，所述潮汐堰坝主体（1）上开凿有一对洄流道（2），且洄流道（2）贯穿潮汐堰坝主体（1）。
6.根据权利要求5所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：所述洄流道（2）内设有声音诱导装置，所述声音诱导装置内预先录有当地鱼类等动物的发出的声音。
7.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：所述发电室（3）两个进口均固定连接有与自身相匹配的滤网（10）。
8.根据权利要求1所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，其特征在于：述潮汐堰坝主体（1）远离海岸的一侧设有防波堤（11），且防波堤（11）与海底基固定连接，所述防波堤（11）上开凿有与发电室（3）相匹配的泄流孔。
9.根据权利要求8所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法，其特征在于：所述防波堤（11）由多根防浪柱组成，所述防浪柱内插接有主强化杆（1101），所述主强化杆（1101）的侧壁上固定连接有多个侧强化杆（1102），且侧强化杆（1102）插接在主强化杆（1101）内。
10.根据权利要求8所述的一种用于沿海地区的潮汐能发电装置及其使用方法，其特征在于：所述防浪柱的表面开凿有多个泄流孔（1103），且多个所述泄流孔（1103）均贯穿防浪柱柱体，在防浪柱柱体内部形成纵横交错的通道。
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