[發明專利]一種適用于低速流海域的水下發電系統及方法

在審

• 申請號: 201811207860.7
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109441694A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 溫志文;楊智棟;蔡衛軍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0五研究所
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B15/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

1.一種適用于低速流海域的水下發電系統，其特征在于包括水下風箏(7)、固定浮標平臺(1)、左側系繩(4)和右側系繩(5)，水下風箏(7)通過柔性的左側系繩(4)和右側系繩(5)連接于固定浮標平臺(1)上，將固定浮標平臺(1)固定于水面，釋放水下風箏(7)到水里；所述的水下風箏(7)設有副翼、水輪機、舵板和載荷艙，水輪機安裝在剛性的副翼下方，用于實現能量轉化；舵板安裝在副翼兩側；載荷艙安裝在副翼兩側下方，內部安裝了綜合控制單元、蓄電池以及電機，載荷艙同時起增穩作用，通過UG建模確定其具體安裝位置，載荷艙通過齒輪配套轉換形式實現與水輪機的交互作用；綜合控制單元是水下風箏(7)的信息處理單元，一方面用于水下風箏系統時序流程的綜合管理，另一方面用于控制副翼舵角的偏轉；水下風箏(7)通過自帶敏感元件實時感知自身狀態，經過綜合控制單元計算得到運動所需舵角，然后通過預置偏轉舵角，在水流的作用下可實現風箏的紡錘運動，同時，在系繩彈性力的作用下實現水下風箏的“8”字形運動。

2.一種利用權利要求1所述的系統實現的水下發電方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：首先以風箏剖面葉型最大升阻比對應的攻角為參考，然后通過對水下風箏系統建模仿真，獲得實際彈性繩作用下的最大升阻比對應的攻角；通過綜合控制單元控制舵角偏轉，可以得到所需的攻角，進而實現預期的升阻比系數；即滿足水下風箏運動速度至少可以達到當地水流速度的4-6倍；

步驟2：通過水流作用在水下風箏副翼上的水動力，使風箏隨流運動，從而拉緊系繩，使得軸向水輪機繞軸旋轉，輸出電能，這個階段稱為能量輸出階段；

步驟3：在系繩繃緊后，在系繩彈性力作用下風箏開始回收運動，在回收階段通過改變舵角的大小以減小風箏副翼的攻角，從而減小作用在風箏上的水動力，這個階段稱為能量消耗階段；

步驟4：通過控制回收和釋放階段作用在風箏上的水動力大小，在整個大循環階段，能量輸出大于回收風箏的能量需求，那么就可以實現凈能量的輸出。