[實用新型]深海超低啟動流速發電裝置

無效

• 申請號: 201020599144.0
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN201874735U
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 田應元;張云海;雷軍;周麗霞
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一○研究所
• 主分類號: F03B13/10
• 分類號: F03B13/10;F03B17/02;H02K7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種小型海流發電裝置，特別是涉及一種為深海錨泊系統供電的超低啟動流速發電裝置，屬于機電技術領域。

背景技術

由于海洋開發和國防的需要，各種監測設備、水下采礦系統、水下機器人、水下組網站點建設以及海上軍事設施，甚至未來的水下空間站建設等，目前這些設施主要依靠高能飛輪儲能機構提供電能。利用海流能發電解決海上作業能源補充問題，提高浮標、潛標的觀測技術，在軍事及海洋調查、海洋環境保護等方面都有著重要的應用前景。隨著海洋實時立體監測技術的進一步開展，我國自主式海洋探測平臺逐年增加，平臺上所攜帶的儀器數量多，工作時間長，功耗大，平臺所帶電池數量有限。解決水下測量儀器電能補充變得越來越急迫，解決好這個關鍵問題才能使水下儀器有更強的功能和更長的工作壽命，取代電池供電還能大幅降低系統的成本和減輕系統的重量，增強系統的可靠性。

水下立體監測大多采用錨泊系統，系統通常布放于一定水深和固定位置。隨著各種深海觀測站點的建立，水下錨泊系統將會成倍增加，同時平臺上所攜帶的儀器數量不斷增多，工作時間越來越長，功耗相應增大。平臺所帶電池數量有限，很難滿足未來海洋監測設備立體、實時、全天候的能源需要。

可供深海發電的概念有潮流發電、重力發電、溫差發電、鹽差發電、壓差發電、化學發電等。但對于深海錨泊系統，利用海流發電提供能源補充是目前最佳選擇。而深海流可利用速度太低，隨著水深的增加，海流剖面流速一般下降很快，并且流向變化復雜。據現有測試資料顯示，水深在1000米處流速可達0.5m/s。這樣的流速與常規海流發電機所需的流速有較大差距，所以這是一項?難度極大的課題。這便要求我們開發超低啟動流速發電技術。研發超低啟動流速海流發電機需要解決的問題有開發適用于超低流速范圍的葉片翼型、高效易啟動電機、低阻尼軸承、高轉換線圈、耦合電力傳輸等，此外還需解決深海水下的抗壓、絕緣、電壓穩定、海水腐蝕及海洋生物附著等一系列難題。

根據貝茨理論，海流發電機從海流中獲取的動能為葉輪進出口海流的動能差：

P=12ρv3sCp]]>

式中，P為機組捕獲的能量，ρ為海水密度，v為海流速度，s為葉輪的掃掠面積，C_p為海流能利用率。以額定流速為0.5m/s、葉輪半徑1m、Cp取30％為例，額定功率能達到60W。則以目前的實時傳輸潛標工作的每天平均耗電0.2KWh計算，單臺發電裝置只需要連續工作3.3小時即能滿足系統對用電的需求，同一系統配置多臺發電裝置將大大增強系統的能源可靠性。

目前水下立體監測多采用錨泊系統，垂直升降技術大大提高了定點監測的剖面測量范圍，而實現垂直升降則需要功率相對較大的水下絞車。因此，單靠高能電池已不能滿足系統長期工作電能的需求。坐底式潮流發電機為錨泊系統開拓了一種解決水下用電的途徑，然而其缺點則有發電裝置體積重量大、抗海底淤積差、海底流速低等，這些都是系統可靠性不足的重要原因。

實用新型內容

本實用新型提供一種深海超低啟動流速發電裝置，目的是為解決深海錨泊系統采用高能電池電量不足，達不到系統對用電需求的問題。提供一種利用任何水深下低流速發電的海流能發電裝置。

本實用新型包括耐壓浮力艙、三叉索系留繩、旋轉電連接器、發電機、變速箱、控制單元、飛輪儲能機構、輪轂和葉片；其中耐壓浮力艙的艙頭段和艙尾段為低阻力流線型結構，中段為圓柱殼結構，在中段的兩端上下各焊裝有系留座，耐壓浮力艙具有一定的正浮力且整體表面光滑；耐壓浮力艙內部由左至右依次設置控制單元、飛輪儲能機構、發電機和變速箱，控制單元連接在耐壓浮力艙頭段法蘭上，控制單元與飛輪儲能機構及變速箱由電纜接插件連接。發電機與飛輪儲能機構固定在耐壓浮力艙內的中軸線上，發電機與變速箱由連軸器連接，變速箱與主軸連接，主軸與耐壓浮力艙尾部通過動密封機構連接；輪轂連接在主軸端部，葉片固定在輪轂的法蘭上；三叉索系留繩連接在耐壓浮力艙系留座上。旋轉電連接器將發電裝置與錨泊系統連接起來。