CN111810349B - 一种离岸的潮汐发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋工程技术领域，且公开了一种离岸的潮汐发电装置包括发电机组，升降件、牵引绳、定位件和电缆，所述升降件在牵引绳的作用下绕定位件旋转。该离岸的潮汐发电装置，远离海岸建造，不受地理空间的限制，建造灵活，更加利用推广和普及。其次，单个个体体积较小，维护方便，不改变地貌，对环境和海洋功能的影响小，还有，即可利用潮汐形成的势能发电，也可利用洋流的动能发电，建造后，可全天候发电，提高发电量，降低发电成本；最后，应用和安装灵活，一方面，可以随着洋流和潮汐的季节性变化，灵活调整位置，以最好的位置发出更多的点，另一方面，可灵活用于各种海上固定平台或活动平台，增加应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体为一种离岸的潮汐发电装置。
背景技术
潮汐是由月球引力或地球自转引起的水位变化现象，涨潮时大量海水汹涌而来，将动能转换为势能，落潮时势能转换为动能，奔腾而回，参阅图1，涨潮时，潮水涌入水库，变为势能储存，同时带动电机转动发电；落潮时，势能变为动能，从水库涌出，同时带动发电机转动发电。
1967年，第一座大型潮汐电站-朗斯潮汐电站在法国投入商业运行，至今仍在正常运行，证明潮汐发电在技术上可行、在经济上具有前景，但是从20世纪80年代至今，几乎没有新建的潮汐电站，主要制约原因是建造成本较高和对海洋功能和环境的影响：潮汐电站通常建于海湾处，围垦面积较大，且容易与别的项目产生冲突。
其次，水库形式不能在海水高度不波动或波动较小的情形下发电，制约了发电量，制约的经济效益的提高，进而制约了潮汐发电的应用。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种离岸的潮汐发电装置的技术方案，即可利用潮汐发电又可利用洋流发电，对环境友好，成本低等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种离岸的潮汐发电装置包括发电机组，还包括升降件、牵引绳、定位件和电缆；
所述升降件在牵引绳的作用下绕定位件旋转，所述牵引绳与定位件形成夹角a，所述夹角a随着升降件所受的合力变化而变化进而改变升降件的高度，所述电缆附着在牵引绳上；
所述升降件的内部设有相互连通的压缩气体仓和尾翼，所述压缩气体仓在进出水口附近的压强升高时进水并增加尾翼压力，所述尾翼在进出水口压强降低时将压缩气体仓的水排出，所述压缩气体仓进出水时带动发电机组旋转发电。
优选的，所述定位件为钉入海底的桶形基础，所述升降件的始终表现为上浮的力。
优选的，所述升降件尾部装配有角度可调整的蜗扇，所述升降件为泪滴形。
优选的，所述蜗扇上装配有与发电机传动连接的扇翼，且扇翼转动发的电为蜗扇的角度调整提供动力。
优选的，所述尾翼的进出水口位于升降件的最低处，所述尾翼的进出水口朝向尾部，所述发电机组设于压缩气体仓与尾翼之间，所述尾翼与进出水口之间设有网兜。
优选的，所述定位件固定连接于海上平台的底部，所述升降件的重力始终大于浮力。
本发明具备以下有益效果：
1、该离岸的潮汐发电装置，远离海岸建造，不受地理空间的限制，建造灵活，且土地费用低，更加利用推广和普及。其次，单个个体体积较小，维护方便，不改变地貌，对环境和海洋功能的影响小。
2、该离岸的潮汐发电装置，即可利用潮汐形成的势能发电，也可利用洋流的动能发电，建造后，可全天候发电，提高发电量，降低发电成本；其次，应用和安装灵活，一方面，可以随着洋流和潮汐的季节性变化，灵活调整位置，以最好的位置发出更多的点，另一方面，可灵活用于各种海上固定平台或活动平台，增加应用场景。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明中升降件的结构示意图；
图3为本发明实施例二的结构示意图；
图4为本发明实施例一中升降件的受力和运动示意图；
图5为现有的潮汐发电结构示意图。
图中：1、发电机组；2、升降件；3、牵引绳；4、定位件；5、电缆；6、压缩气体仓；7、尾翼；8、蜗扇。
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。
实施例一
请参阅图1-2，一种离岸的潮汐发电装置包括发电机组1，发电机组1为双向涡轮发电机，进出水均能发电，还包括升降件2、牵引绳3、定位件4和电缆5；
升降件2在牵引绳3的作用下绕定位件4旋转，牵引绳3连接于与升降件2竖直的最低点，保证升降件2水平，升降件2绕着牵引绳3旋转，使其朝向总是与水流方向一致，减少总体阻力，减少升降件2负载，牵引绳3与定位件4形成夹角a，夹角a随着升降件2所受的合力变化而变化进而改变升降件2的高度，合力主要有浮力、重力以及海水的阻力形成，随着海水进出升降件2，升降件2的浮力在发生变化，而和水的阻力也会随着洋流或波浪的变化而变化；
升降件2的内部设有相互连通的压缩气体仓6和尾翼7，尾翼7内设有压力传感器以及补气结构，一方面，随着使用，部分气体的会溶于水中被带走，需要时常补气，另一方面，随着洋流的变化，升降件2的初始高度不同，通过设置初始气压，以保证升降件2的最大进水量，压缩气体仓6在进出水口附近的压强升高时进水并增加尾翼7压力，尾翼7在进出水口压强降低时将压缩气体仓6的水排出，压缩气体仓6进出水时带动发电机组1旋转发电。
其中，定位件4为钉入海底的桶形基础，可随着洋流的季节变化调整安装位置，升降件2的始终表现为上浮的力，定位件4的拉力和浮力以及水流阻力的合力决定夹角a的度数。
其中，升降件2尾部装配有角度可调整的蜗扇8，减少升降件2主体的阻力，蜗扇8角度的调整改变升降件2与水流的阻力，升降件2为泪滴形，使升降件2与水的阻力主要发生在蜗扇8上，提高阻力的调整范围。
其中，蜗扇8上装配有与发电机传动连接的扇翼，且扇翼转动发的电为蜗扇8的角度调整提供动力，利用水流直接发电，为机械运转提供初始的电力，并在装配有电池的条件下，可利用蜗扇8驱动，转移位置。
其中，尾翼7的进出水口位于升降件2的最低处，提高升降件2内部的空间利用率，尾翼7的进出水口朝向尾部，使进出水产生的推力与升降件2的移动方向一致，提高移动效率，发电机组1设于压缩气体仓6与尾翼7之间，尾翼7与进出水口之间设有网兜，避免将鱼吸入发电机组1中，同时也能避免杂物堵塞进出水口。
实施例二
参阅图3，与实施例一不同之处在于，定位件4固定连接于海上平台的底部，通过滑环与牵引绳3和电缆5连接，升降件2的重力始终大于浮力，用于较深的海域为海水平台供电。
本发明的工作原理及工作流程：
潮汐发电
涨潮时，海面升高。尾翼7的进出口处压强增加，将海水压入尾翼7内挤压压缩气体仓6的空间，增加压缩气体仓6的压力，使得升降件2的合力发生变化：在实施例一中，升降件2的整体密度增加，浮力减少，向上的力减少；在实施例二中，浮力减少，向下的力增大；升降件2向下移动，直至移动到压缩气体仓6内压强与海水压强相同，落潮时，海面降低，水压降低，尾翼7内水排出，升降件2向上移动，在水流入、流出的过程中，发电机组1运转发电。
洋流/海浪发电
在实施例一种，初始时，升降件2位于最高位置，调整蜗扇8的角度使阻力最大，参阅图4，水平的力变大，夹角a减少，升降件2的高度降低，进出水口压强变大，水压入尾翼7中，升降件2的浮力减少，夹角a进一步减少，直至到a’实现平衡。尾翼7内压力传感器感应到压力不在变化，控制蜗扇8调整角度，使阻力调整到最小，夹角a变大，海水排出，夹角进一步变大，直至回到初始位置附近，在水流入、流出的过程中，发电机组1运转发电。实施例二初始时，升降件2处于最低位置，过程与实施例一相反。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种离岸的潮汐发电装置包括发电机组(1)，其特征在于：还包括升降件(2)、牵引绳(3)、定位件(4)和电缆(5)；
所述升降件(2)在牵引绳(3)的作用下绕定位件(4)旋转，所述牵引绳(3)与定位件(4)形成夹角a，所述夹角a随着升降件(2)所受的合力变化而变化进而改变升降件(2)的高度，所述电缆(5)附着在牵引绳(3)上；
所述升降件(2)的内部设有相互连通的压缩气体仓(6)和尾翼(7)，所述压缩气体仓(6)在进出水口附近的压强升高时进水并增加尾翼(7)压力，所述尾翼(7)在进出水口压强降低时将压缩气体仓(6)的水排出，所述压缩气体仓(6)进出水时带动发电机组(1)旋转发电；
所述定位件(4)为钉入海底的桶形基础，所述升降件(2)的始终表现为上浮的力；
所述升降件(2)尾部装配有角度可调整的蜗扇(8)，所述升降件(2)为泪滴形；
所述蜗扇(8)上装配有与发电机传动连接的扇翼，且扇翼转动发的电为蜗扇(8)的角度调整提供动力；
所述尾翼(7)的进出水口位于升降件(2)的最低处，所述尾翼(7)的进出水口朝向尾部，所述发电机组(1)设于压缩气体仓(6)与尾翼(7)之间，所述尾翼(7)与进出水口之间设有网兜。
2.根据权利要求1所述的一种离岸的潮汐发电装置其特征在于：所述定位件(4)固定连接于海上平台的底部，所述升降件(2)的重力始终大于浮力。
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