CN218325082U - 一种振荡水柱波浪能发电装置及海洋牧场 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振荡水柱波浪能发电装置，属于新能源发电技术领域，设置了导流罩，利用波浪的波峰波谷在气室内的水柱上下往复运动的特性，带动其内部的空气流动，在压力的作用下，空气依次通过气流通道中的轴承罩上的导向作用的静止导流叶片、转动叶片，对转动叶片形成作用力F，使双向导流叶轮旋转产生机械能，再通过发电机持续的发电，本实用新型还公开了一种包含上述振荡水柱波浪能发电装置的海洋牧场，设有养殖室、生活区，同时配有风能发电装置，能量转换率高，可持续性发电，发电的稳定性高，维修成本低，两种发电装置结合，可以持续发电避免供电不足，保障海洋牧场内的设备正常运作，应用前景广泛。

Description

一种振荡水柱波浪能发电装置及海洋牧场

技术领域

本实用新型涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种振荡水柱波浪能发电装置及海洋牧场。

背景技术

海洋经济的快速发展为沿海地区带来了巨大的经济红利。与此同时，它也造成了渔业资源的减少和海洋环境的恶化等环境问题。对此需要进行一定的干预，以改造和提升海洋产业。现代海洋牧场是一种新的商业模式，它在实现海洋环境保护的同时，也实现了高效的渔业资源生产。2015 年，中国农业部公布了第一批国家海洋牧场示范区，到 2019 年底，已有 110 个示范区。与此相对应的是，国家出台了各种与海洋牧场有关的政策，包括计划、方案和补贴。国家资源的投入已经重塑了中国水产业的发展格局。目前正在运行的海洋牧场已经取得了经济、生态和社会效益。同时我国作为拥有近 300 万平方千米海洋面积的大国[1]，其中蕴含了巨大的波浪能及风能等绿色能源、如何合理的使用波浪能、风能是海洋牧场前进路上的一大问题。而在海洋可再生能源这一开发热点下，振荡水柱式波浪能综合发电装置是其中实现率及实用性较好的装置之一。波浪能发电则是通过波浪能装置将其转换为机械能，再将机械能输出为电能。早在20 世纪70年代，以美、英、日等为代表的国家就开始了波浪能设备的研发，其中包括了振荡水柱式、振荡浮子式、摆动式等，现有的振荡水柱波浪能发电装置对比其他形式的波浪能发电装置，固定式的维护成本低，由于建造在岸上，所以电力的传输也较为方便，缺点就是对于岸边地形的要求高，转换效率较低，有待改进。

海洋牧场起源于19 世纪的“海鱼孵化运动”。由于海洋捕捞走向逐渐枯竭的状态，海洋牧场最初的目的是为了加大鱼群的数量，从而加大获益，作为一种新的渔业生产模式，海洋牧场依靠的是现代技术和海洋生态系统，与传统渔业相比海洋牧场不仅可以实现高效率、高质量的渔业生产，而且可以保护海洋生态环境，从而实现渔业资源的可持续利用。在这种情况下，海洋牧场被认为是改善近海渔业生态环境，保护海洋渔业资源，促进海洋经济结构调整的有力手段。虽然中国的海洋牧场已经发展起来，但是建设各个方面还不是很完善，有待改进。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种振荡水柱波浪能发电装置，利用空气透平将空气动能转换为电能，动力源接收部中对气流有导向作用的导流罩和电力转换部中两套静止导流叶片与一双向导流叶轮相配合，利用波浪的波峰波谷会使气室内的水柱上下往复运动，从而使得气室内的气流运行方向发生变化，导致双向导流叶轮的转动叶片一直受到作用力F，继而持续旋转产生机械能，再通过发电机转化为电能，能量转换率高，装置可靠，发电稳定性高，连续性强，解决了现有技术中发电效率低的问题。

本实用新型还公开了一种海洋牧场，包括上述的振荡水柱波浪能发电装置，可以在一定程度上，为牧场提供电能，结合风能发电装置，也能很好的保障环境的污染，实现海洋环境保护的同时，也实现了高效的渔业资源生产。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种振荡水柱波浪能发电装置，包括动力源接收部和电力转换部，所述动力源接收部包括模拟岸堤、模拟波浪和导流罩，所述导流罩包括气室、通气孔、导流坡和固定部，

所述导流罩通过所述固定部安装于所述模拟岸堤上，底部开设开口，并没入水中用于吸收波浪，所述气室为所述导流罩内部的空心区域，所述通气孔开设于所述导流罩上侧壁，与所述气室联通，所述导流坡形成于所述导流罩下端部，并与水平线呈30°角，以引导波浪从开口处进入所述气室内，

所述电力转换部安装于所述固定部上，包括轴承罩、静止导流叶片、双向导流叶轮、发电机、电机轴和气流通道，所述双向导流叶轮包括位于中心部位用于支承传动并安装于所述轴承罩内部的轮毂和安装于所述轮毂外周壁上并均匀分布的转动叶片，所述发电机安装于所述轴承罩内部，且位于所述轮毂一侧，通过所述电机轴安装于所述轮毂的中心孔内，并固接，所述静止导流叶片为两套，对称固定于所述轴承罩外周壁上，并对称位于所述转动叶片两侧，每套数量和位置均与所述轮毂外周壁上安装的所述转动叶片一一对应，所述转动叶片呈月牙形，与两侧的所述静止导流叶片形成凸起的正弦波状，所述气流通道为前后开口的圆筒状外罩，与所述通气孔联通，从而与所述气室联通，形成一完整的导流回路，所述轴承罩安装于所述气流通道内部。

作为本实用新型的进一步改进，所述转动叶片为整体式，安装于所述轮毂外周壁上。

本实用新型也公开了一种海洋牧场，包括养殖室和支架，以及前述的振荡水柱波浪能发电装置。

作为本实用新型的进一步改进，所述海洋牧场中间为一平台，所述平台通过多个所述支架布置近海附近，所述振荡水柱波浪能发电装置布置在所述平台外围，并固接于所述支架之间的间隙中，所述养殖室布置所述平台内部，并与海洋相通，四周使用渔网隔离。

作为本实用新型的进一步改进，所述养殖室为三个，相互连接形成三角形状，所述海洋牧场还包括风能发电装置和生活区，所述生活区设置在三角形状的中间部位，所述风能发电装置设置在所述养殖室的周边，并与所述养殖室的数量一一对应。

本实用新型的有益效果有如下几点：

（1）本申请的振荡水柱波浪能发电装置设置了导流罩，利用波浪的波峰波谷在气室内的水柱上下往复运动的特性，带动其内部的空气流动，在压力的作用下，空气依次通过气流通道中的轴承罩上起导向作用的静止导流叶片、转动叶片，对转动叶片形成作用力F，使双向导流叶轮旋转产生机械能，再通过发电机发电；

（2）本申请的每个转动叶片两侧均对称设置了静止导流叶片，并形成凸起的正弦波状，使得无论波浪处于波峰或波谷时，空气流向上或向下运动时，转动叶片都会受力而转动，从而保持持续性的发电；

（3）本申请的转动叶片为整体式，简化了结构，提高安装效率，适合批量制造。

总之，本实用新型的振荡水柱波浪能发电装置和海洋牧场，设有养殖室、生活区，同时配有风能发电装置，能量转换率高，可持续性发电，发电的稳定性高，维修成本低，两种发电装置结合，可以持续发电避免供电不足，保障海洋牧场内的设备正常运作，应用前景广泛。

附图说明

图1 是本实用新型的波浪能发电装置示意图;

图2 是图1中的A-A剖视图;

图3 是图1中的导流罩单品俯视图;

图4 是图3中的B-B剖视图;

图5 是图2中的局部A电力转换部的放大示意图;

图6 是电力转换部的整体结构示意图;

图7 示出了波浪水柱向上运动至波峰时气流运行示意图;

图8 示出了波浪水柱向下运动至波谷时气流运行示意图;

图9 是海洋牧场立体图;

附图标识列表：

1、动力源接收部;1-1、模拟岸堤;1-2、模拟波浪;1-3、导流罩;1-3-1、气室;1-3-2、通气孔;1-3-3、导流坡;1-3-4、固定部;2、电力转换部;2-1、轴承罩;2-1-1、静止导流叶片;2-2、双向导流叶轮;2-2-1、转动叶片;2-2-2、轮毂;2-3、发电机;2-3-1、电机轴;2-4、气流通道; 3、支架;4、风能发电装置;5、生活区;6、养殖室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1-6所示，一种振荡水柱波浪能发电装置，包括动力源接收部1和电力转换部2，所述动力源接收部1包括模拟岸堤1-1、模拟波浪1-2和导流罩1-3，所述导流罩1-3包括气室1-3-1、通气孔1-3-2、导流坡1-3-3和固定部1-3-4，

所述导流罩1-3通过所述固定部1-3-4安装于所述模拟岸堤1-1上，底部开设开口，并没入水中用于吸收波浪，所述气室1-3-1为所述导流罩1-3内部的空心区域，所述通气孔1-3-2开设于所述导流罩1-3上侧壁，与所述气室1-3-1联通，所述导流坡1-3-3形成于所述导流罩1-3下端部，并与水平线呈a角，a=30°，以引导波浪从开口处进入所述气室1-3-1内，导流罩1-3上半部分下方向前向下弯曲β角，β=140°，从而更好的将波浪收入气室1-3-1中，并对气室1-3-1内的空气进行水密封，进而对气流导向更顺畅，对双向导流叶轮2-2的作用力更强，导电效率更高。

所述电力转换部2安装于所述固定部1-3-4上，包括轴承罩2-1、静止导流叶片2-1-1、双向导流叶轮2-2、发电机2-3、电机轴2-3-1和气流通道2-4，所述双向导流叶轮2-2包括位于中心部位用于支承传动并安装于所述轴承罩2-1内部的轮毂2-2-2和安装于所述轮毂2-2-2外周壁上并均匀分布的转动叶片2-2-1，所述发电机2-3安装于所述轴承罩2-1内部，且位于所述轮毂2-2-2一侧，通过所述电机轴2-3-1 安装于所述轮毂2-2-2的中心孔内，并固接，所述静止导流叶片2-1-1为两套，对称固定于所述轴承罩2-1外周壁上，并对称位于所述转动叶片2-2-1两侧，每套数量和位置均与所述轮毂2-2-2外周壁上安装的所述转动叶片2-2-1一一对应，所述转动叶片2-2-1呈月牙形，与两侧的所述静止导流叶片2-1-1形成凸起的正弦波状，所述气流通道2-4为前后开口的圆筒状外罩，与所述通气孔1-3-2联通，从而与所述气室1-3-1联通，形成一完整的导流回路，所述轴承罩2-1安装于所述气流通道2-4内部。

所述转动叶片2-2-1为整体式，安装于所述轮毂2-2-2外周壁上。

如图7所示，取3 个转动叶片2-2-1与两侧的静止导流叶片2-1-1，将其截面放置在同一平面，中间椭圆月牙形是转动叶片2-2-1截面，两侧是静止导流叶片2-1-1的截面。图7为波浪水柱向上运动至波峰时气流运行示意图，气流向右流动时，经过静止导流叶片2-1-1，将气流引导喷向转动叶片2-2-1凹面，形成作用力 F，推动转动叶片2-2-1前进。做功后的气流从另一侧静止导流叶片2-1-1间排出。由于双向导流叶轮2-2两侧静止导流叶片2-1-1的排列完全对称，向左流动的气流工作原理与前面完全一致（如图8为波浪水柱向下运动至波谷时气流运行示意图），所以从气流通道2-4的前方进气和相反方向进气均可推动双向导流叶轮2-2向同一方向旋转。

如图9所示，本实用新型公开的一种海洋牧场，包括养殖室6和支架3，还包括上述的振荡水柱波浪能发电装置。

所述海洋牧场中间为一平台，所述平台通过多个所述支架3布置近海附近，所述振荡水柱波浪能发电装置布置在所述平台外围，并固接于所述支架3之间的间隙中，所述养殖室6布置所述平台内部，并与海洋相通，四周使用渔网隔离。

所述养殖室6为三个，相互连接形成三角形状，所述海洋牧场还包括风能发电装置4和生活区5，所述生活区5设置在三角形状的中间部位，所述风能发电装置4设置在所述养殖室6的周边，并与所述养殖室6的数量一一对应。

本实用新型的有益效果有如下几点：

1)本申请的振荡水柱波浪能发电装置设置了导流罩1-3，利用波浪的波峰波谷在气室1-3-1内的水柱上下往复运动的特性，带动其内部的空气流动，在压力的作用下，空气依次通过气流通道2-4中的轴承罩2-1上起导向作用的静止导流叶片2-1-1、转动叶片2-2-1，对转动叶片2-2-1形成作用力F，使双向导流叶轮2-2旋转产生机械能，再通过发电机2-3发电；

2)本申请的每个转动叶片2-2-1 两侧均对称设置了静止导流叶片2-1-1，并形成凸起的正弦波状，使得无论波浪处于波峰或波谷时，空气流向上或向下运动时，转动叶片2-2-1都会受力而转动，从而保持持续性的发电；

3)本申请的转动叶片2-2-1为整体式，简化了结构，提高安装效率，适合批量制造。

总之，本实用新型的振荡水柱波浪能发电装置和海洋牧场，设有养殖室6、生活区5，同时配有风能发电装置4，能量转换率高，可持续性发电，发电的稳定性高，维修成本低，两种发电装置结合，可以持续发电避免供电不足，保障海洋牧场内的设备正常运作，应用前景广泛。

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种振荡水柱波浪能发电装置，包括动力源接收部(1)和电力转换部(2)，其特征在于，所述动力源接收部(1)包括模拟岸堤(1-1)、模拟波浪(1-2)和导流罩(1-3)，所述导流罩(1-3)包括气室(1-3-1)、通气孔(1-3-2)、导流坡(1-3-3)和固定部(1-3-4)，

所述导流罩(1-3)通过所述固定部(1-3-4)安装于所述模拟岸堤(1-1)上，底部开设开口，并没入水中用于吸收波浪，所述气室(1-3-1)为所述导流罩(1-3)内部的空心区域，所述通气孔(1-3-2)开设于所述导流罩(1-3)上侧壁，与所述气室(1-3-1)联通，所述导流坡(1-3-3)形成于所述导流罩(1-3)下端部，并与水平线呈30°角，以引导波浪从开口处进入所述气室(1-3-1)内，

所述电力转换部(2)安装于所述固定部(1-3-4)上，包括轴承罩(2-1)、静止导流叶片(2-1-1)、双向导流叶轮(2-2)、发电机(2-3)、电机轴(2-3-1)和气流通道(2-4)，所述双向导流叶轮(2-2)包括位于中心部位用于支承传动并安装于所述轴承罩(2-1)内部的轮毂(2-2-2)和安装于所述轮毂(2-2-2)外周壁上并均匀分布的转动叶片(2-2-1)，所述发电机(2-3)安装于所述轴承罩(2-1)内部，且位于所述轮毂(2-2-2)一侧，通过所述电机轴(2-3-1) 安装于所述轮毂(2-2-2)的中心孔内，并固接，所述静止导流叶片(2-1-1)为两套，对称固定于所述轴承罩(2-1)外周壁上，并对称位于所述转动叶片(2-2-1)两侧，每套数量和位置均与所述轮毂(2-2-2)外周壁上安装的所述转动叶片(2-2-1)一一对应，所述转动叶片(2-2-1)呈月牙形，与两侧的所述静止导流叶片(2-1-1)形成凸起的正弦波状，所述气流通道(2-4)为前后开口的圆筒状外罩，与所述通气孔(1-3-2)联通，从而与所述气室(1-3-1)联通，形成一完整的导流回路，所述轴承罩(2-1)安装于所述气流通道(2-4)内部。

2.根据权利要求1所述的一种振荡水柱波浪能发电装置，其特征在于，所述转动叶片(2-2-1)为整体式，安装于所述轮毂(2-2-2)外周壁上。

3.一种海洋牧场，包括养殖室(6)和支架(3)，其特征在于，还包括权利要求1-2任意一项所述的振荡水柱波浪能发电装置。

4.根据权利要求3所述的一种海洋牧场，其特征在于，所述海洋牧场中间为一平台，所述平台通过多个所述支架(3)布置近海附近，所述振荡水柱波浪能发电装置布置在所述平台外围，并固接于所述支架(3)之间的间隙中，所述养殖室(6)布置所述平台内部，并与海洋相通，四周使用渔网隔离。

5.根据权利要求4所述的一种海洋牧场，其特征在于，所述养殖室(6)为三个，相互连接形成三角形状，所述海洋牧场还包括风能发电装置(4)和生活区(5)，所述生活区(5)设置在三角形状的中间部位，所述风能发电装置(4)设置在所述养殖室(6)的周边，并与所述养殖室(6)的数量一一对应。

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