CN210637184U - 一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置 - Google Patents

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黄蕴藉
杨建民
郭孝先
张显涛
卢文月
李欣
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Abstract

本实用新型公开了一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，其技术方案要点是：一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，包括漂浮载体、连接于漂浮载体下端面的叶轮装置，所述漂浮载体连接有单点系泊装置，所述漂浮载体设置有用于对漂浮载体进行导向的定向舵。本实用新型可以利用风标效应减少阻力，自主对正潮流，减少的水线面积从而减小了波浪载荷。

Description

一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置
技术领域
本实用新型涉及潮流能发电领域，尤其涉及到一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置。
背景技术
海洋潮流能是海洋可再生能源的一种，可通过能量转化设备，将海洋潮流中蕴藏的巨大动能转化为电能并加以利用。相比于其他可再生能源，海洋潮流能具有诸多优点，集中体现在：能量密度大、可预测性强、载荷稳定以及储量丰富。我国拥有长达1.8万公里的海岸线，超过300万平方公里的海洋国土，潮流能理论平均发电功率超过1.3万兆瓦。据统计，在全国范围内，有超过130条水道具备潮流能发电的开发前景，特别是在舟山地区，以及渤海海峡等处，潮流流速均可达3.0m/s以上，能量密度可达15kW/m2，具有良好的利用价值和开发前景。
海洋潮流能发电装置的获能方式多种多样，绝大多数装置通过旋转叶片将流体的动能转化为电能，也有通过摆动水翼，涡激振动等方式来获取能量。通过水轮机或能的潮流能发电装置可从形式上分为水平轴式和垂直轴式。垂直轴水轮机的主要缺点是较弱的自启动能力，在一个旋转周期内较大的力矩波动以及较低的能量转换效率。从固定方式来看，潮流能发电装置可分为固定式和漂浮式。固定式潮流能发电装置依靠自身重力，或通过导管架等形式的支撑结构固定于海底，整体浸没在水中。虽然不受海面情况影响，但安装、维护成本较高，且不可移动。
由于靠近海底，潮流流速减缓，限制了水轮机性能的发挥。漂浮式水轮机固定于漂浮载体上，通过系泊系统固定在海床上。采用浮式结构设计，对水深适应范围广，对海底地形没有特殊要求，安装、维护方便。由于表层流速快，易于获得更多的能量。
对于潮流能装置而言，目前其发电成本明显高于离岸风能等。目前较高的成本主要是因为其载荷特征还不清楚，从结构设计到后期维护中均为了确保结构安全，采用了较大的安全余量，导致潮流能装置的发电成本居高不下。
因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，利用风标效应减少阻力，自主对正潮流，减少的水线面积从而减小了波浪载荷。
本实用新型的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，包括漂浮载体、连接于漂浮载体下端面的叶轮装置，所述漂浮载体连接有单点系泊装置，所述漂浮载体设置有用于对漂浮载体进行导向的定向舵。
本实用新型的进一步设置为：所述漂浮载体包括漂浮主体、两个分设于所述漂浮主体的平衡浮体，所述平衡浮体凸出于所述漂浮主体下端面。
本实用新型的进一步设置为：所述叶轮装置设置为两组，两组叶轮装置均设置于所述平衡浮体，且两组叶轮装置的叶轮呈对向转动。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1)因为采用了新型单点系泊，可以利用风标效应减少阻力，自主对正潮流。
2)采用了双体流线型设计，减少的水线面积从而减小了波浪载荷，提供了浮力和较大的回复力矩。
3)采用了水平轴三叶旋转叶轮，通过并列对转的布置，抵消了横摇倾覆力矩。
4)通过在尾流场中设置定向舵机构，一方面打乱了流场，减少尾流的影响范围，一方面产生自主控制力矩，配合单点系泊系统，可以自主对正潮流方向。与传统设置的转向装置相比，结构大为化简，无需主动控制，节省了成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图一；
图2是本实用新型的结构示意图二。
图中数字所表示的相应部件名称：1、叶轮装置；2、单点系泊装置；3、定向舵；4、平衡浮体；5、漂浮主体。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。
如图1和图2所示，本实用新型提出的一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，包括漂浮载体、连接于漂浮载体下端面的叶轮装置1，叶轮装置1主要包括机舱及叶轮(为现有技术)，漂浮载体连接有单点系泊装置2，单点系泊装置2为悬链线式的单点系泊系统(属于现有技术)，漂浮载体设置有用于对漂浮载体进行导向的定向舵3。
漂浮载体包括漂浮主体5、两个分设于漂浮主体5的平衡浮体4，平衡浮体4凸出于所述漂浮主体5下端面；叶轮装置1设置为两组，两组叶轮装置1均设置于所述平衡浮体4，且两组叶轮装置1的叶轮呈对向转动。两个平衡浮体4及漂浮主体5可以提高漂浮载体稳定性能，避免漂浮载体颠簸。通过采用叶轮装置1双体结构，减少了水线面积和波浪载荷，提供浮力的同时产生较大的回复力矩。
本申请说达到的优点如下：
1)因为采用了新型单点系泊，可以利用风标效应减少阻力，自主对正潮流。
2)采用了双体流线型设计，减少的水线面积从而减小了波浪载荷，提供了浮力和较大的回复力矩。
3)采用了水平轴三叶旋转叶轮，通过并列对转的布置，抵消了横摇倾覆力矩。
4)通过在尾流场中设置定向舵3机构，一方面打乱了流场，减少尾流的影响范围，一方面产生自主控制力矩，配合单点系泊系统，可以自主对正潮流方向。与传统设置的转向装置相比，结构大为化简，无需主动控制，节省了成本。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，包括漂浮载体、连接于漂浮载体下端面的叶轮装置(1)，其特征在于：所述漂浮载体连接有单点系泊装置(2)，所述漂浮载体设置有用于对漂浮载体进行导向的定向舵(3)。
2.根据权利要求1所述的一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，其特征在于：所述漂浮载体包括漂浮主体(5)、两个分设于所述漂浮主体(5)的平衡浮体(4)，所述平衡浮体(4)凸出于所述漂浮主体(5)下端面。
3.根据权利要求2所述的一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置，其特征在于：所述叶轮装置(1)设置为两组，两组叶轮装置(1)均设置于所述平衡浮体(4)，且两组叶轮装置(1)的叶轮呈对向转动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110486218A (zh) * 2019-09-11 2019-11-22 上海交通大学 一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110486218A (zh) * 2019-09-11 2019-11-22 上海交通大学 一种单点系泊形式的水平轴浮式潮流能发电装置

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