[發明專利]浮體-搖桿直驅式波浪能透平發電機

無效

• 申請號: 201110250033.8
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102322389A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張雪明;徐明奇;陳健梅;張蕭;董永軍
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22
• 代理公司: 長春市東師專利事務所 22202
• 代理人: 劉延軍;李榮武

技術領域

本發明屬于可再生能源領域，涉及一種獲取海水波浪能量發電的新型裝置。該裝置利用波浪能帶動搖桿使搖桿頭部雙向共軸式自變距透平與海水做相對運動，從而將波浪能轉化為透平旋轉能量來發電。

背景技術

目前，傳統化石能源日漸枯竭，國際性的能源危機和持續環境惡化使各國紛紛加大對新興可再生能源的開發力度，海洋能源是可再生能源的一種，儲量豐富。海洋能源中波浪能可利用儲量最大，但其利用難度也極大。英國沿海、美國西海岸等地區都是波浪能豐富的地域，波浪能裝置式樣極多，被稱為發明家的樂園，但至今并無能成熟可靠運行的裝置出現，其主要原因為波浪能的巨大破壞力，使得裝置難以承受。本發明海洋能浮體-搖桿直驅式波浪能透平發電機是一種新型波浪能發電裝置，該裝置將波浪能的上下運動轉化為雙向共軸式自變距透平與海水的相對運動，從而利用透平將這種相對運動轉化為轉動驅動水下直驅發電機發電，減少了能量二次轉化提高了效率，同時裝置除浮體外均在海面以下，浮體也具有充放氣下沉功能，可有效避免臺風及巨浪的襲擊，因此裝置具有較高的效率和可靠性。

發明內容

發明目的：

本發明的目的是研發一種新型的波浪能發電裝置，該裝置與以往的波浪能發電裝置最大區別是將波浪能的上下運動通過力臂放大帶動自變距透平與海水做相對運動，由于自變距透平可在雙向海水流動下向同一個方向旋轉，因此可將波浪能轉化為轉動，驅動發電機發電。其整體效率要高于傳統波浪能的二次轉化能量，結構也更為簡單。同時傳統波浪能發電裝置大部為漂浮式裝置，其抗臺風、抗巨浪能力差，往往短時間運行即遭破壞，而本發明的裝置機械部分均在海面以下，僅浮體部分在水面，浮體也可在臺風來臨前采用放氣下潛的方式躲避超強臺風的侵襲，這樣使得整個裝置抗臺風、巨浪的能力得到極大的提高，也使得裝置可靠性有了保證。

技術方案：

采用浮體通過軟性系索連接在搖桿中部，搖桿頭部垂直安裝共軸式自變距透平直驅水下發電機，該發電機由共軸式自變距透平及直驅式水下發電機組成。搖桿后部通過轉軸連接在海底固定樁柱上部，搖桿中部安裝有下支桿、上限位軟索，可以限定搖桿向下和向上的幅度。當波浪到來時，浮體隨波浪上下運動，帶動搖桿做搖擺運動，由于搖桿連接位置不同，波浪能的上下運動通過搖桿的杠桿作用放大后傳遞給頭部垂直安裝的自變距水平軸直驅式發電機，該發電機與海水形成相對運動，從而推動發電機兩端的共軸式透平旋轉發電，該上下相對運動通過固定的限位腳和限位索來控制最大幅度，防止發電機撞擊海底或抬升過度，同時限定發電機擺動角度后可使輸電電纜在小角度做擺動防止了電纜纏繞。自變距透平采用對稱翼型(NACA0012)的大實度葉片，葉片根部帶有自變距水動力補償小翼，葉片與輪轂連接處設有限位控制系統，使葉片可以在±14°內調整角度，以迎合來流方向。當來流改變方向的時候，葉片由水動力補償小翼產生偏轉力矩，使葉片改變槳距，并由葉根限位控制器限制在14°，此時葉片處于最佳攻角，因而具有最高的轉換效率，在反向來流的同時葉片旋轉方向仍不改變。當臺風來臨時可提前將浮體放氣閥打開，將裝置整體沉入水下進行保護，臺風過后可通過充氣閥將浮體內部氣體排出，恢復裝置工作狀態，在需要維修時，可在高潮位時將支撐腳放開，由于重力其向下垂直支撐在海底，當低潮位時發電機頭部露出水面，可在此時進行維修，不需專用吊裝設備和船只大大降低了維護費用。

發明效果

本發明是一種新型的波浪能發電裝置，整個裝置結構簡單，工作可靠，變距過程無需額外能量，能量無需二次轉換，同時具有抗海水涌動破壞特性，故可在海水環境中長時間、持續穩定工作。

附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

該發明由浮體部分、水下發電機部分、搖桿支架部分組成。浮體部分由浮體1、放水閥3、充氣閥2和軟索4組成，水下發電機部分由直驅式水下發電機13、共軸式自變距透平14和輸電電纜15組成，搖桿支架部分由搖臂桿6、整流罩5、支撐腳10、限位軟索9和水下支架8等組成。設有放水閥3和充氣閥2的浮體1通過軟索4與搖臂桿6鉸接，搖臂桿6上部用螺栓固定裝有直驅式水下發電機13，搖臂桿6上焊接有整流罩5，搖臂桿6下通過旋轉軸7鉸接安裝在水下支架8上，搖臂桿6中部鉸接有支撐腳10并通過軟索系在搖臂桿6上。搖臂桿6前部固定有限位支撐腳11，限位支撐腳11上附有浮力調節體12，搖臂桿6與水下支架8連接有限位軟索9。直驅式水下發電機13驅動主軸兩端安裝有共軸式自變距透平14。直驅式水下發電機13輸電電纜15通過搖臂桿6與旋轉軸7垂入海底連接到岸上。