[發明專利]一種塔筒尾渦能量捕獲裝置

有效

• 申請號: 202110591194.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113217264B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 朱衛軍;莊舒青;孫振業;曹九發;陳東陽;付士鳳;李迺璐;楊華
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B13/18;F03B11/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 祝蓉蓉

1.一種塔筒尾渦能量捕獲裝置，包括水下塔筒(1)和液壓馬達發電機組件，其特征在于：所述水下塔筒(1)上軸向設有可周向轉動的上擺臂組件和下擺臂組件；所述上擺臂組件和所述下擺臂組件分別包括螺接在所述水下塔筒(1)上的上擺臂前套筒(2-1)、上擺臂后套筒(2-4)、下擺臂前套筒(4-1)以及下擺臂后套筒(4-4)；所述上擺臂前套筒(2-1)、所述上擺臂后套筒(2-4)、所述下擺臂前套筒(4-1)和所述下擺臂后套筒(4-4)均為半圓形套筒；所述上擺臂前套筒(2-1)和所述下擺臂前套筒(4-1)上分別設有上擺臂連桿(2-2)和下擺臂連桿(4-2)，所述上擺臂連桿(2-2)和下擺臂連桿(4-2)的末端分別連接有上擺臂軸承套(2-3)和下擺臂軸承套(4-3)；所述上擺臂軸承套(2-3)與所述下擺臂軸承套(4-3)之間設有可俯仰運動的振蕩水翼系統；所述振蕩水翼系統包括設置在所述上擺臂組件與所述下擺臂組件之間的振蕩水翼(3)；所述振蕩水翼(3)的上、下兩端面均設有旋轉軸(3-1)；所述上擺臂組件上連接有步進電機(5)，所述步進電機(5)的輸出端連接有所述旋轉軸(3-1)，兩所述旋轉軸(3-1)與所述上擺臂組件與所述下擺臂組件之間安裝有扭力彈簧；所述水下塔筒(1)內設有至少兩組擺動液壓機構，兩所述擺動液壓機構上分別嚙合連接有所述上擺臂組件和所述下擺臂組件；且兩所述擺動液壓機構與所述液壓馬達發電機組件電連接；所述上擺臂前套筒(2-1)、所述上擺臂后套筒(2-4)、所述下擺臂前套筒(4-1)和所述下擺臂后套筒(4-4)的內徑上分別設有上擺臂內圈齒(2-5)和下擺臂內圈齒(4-5)；所述上擺臂內圈齒(2-5)和所述下擺臂內圈齒(4-5)分別與兩所述擺動液壓機構嚙合連接；兩所述擺動液壓機構包括分別嚙合在所述上擺臂內圈齒(2-5)上的轉軸齒輪一(7-1)，以及嚙合在所述下擺臂內圈齒(4-5)上的轉軸齒輪二(8-1)；所述轉軸齒輪一(7-1)和所述轉軸齒輪二(8-1)上分別連接有擺動液壓缸一(7-2)和擺動液壓缸二(8-2)；所述擺動液壓缸一(7-2)和所述擺動液壓缸二(8-2)均設置在所述水下塔筒(1)的內部。

2.根據權利要求1所述的一種塔筒尾渦能量捕獲裝置，其特征在于：所述上擺臂前套筒(2-1)、所述上擺臂后套筒(2-4)、所述下擺臂前套筒(4-1)和所述下擺臂后套筒(4-4)上分別設有上擺臂推力球軸承(2-6)和下擺臂推力球軸承(4-6)；所述上擺臂推力球軸承(2-6)與所述下擺臂推力球軸承(4-6)的座圈均設置在所述水下塔筒(1)上，使其所述上擺臂組件與所述下擺臂組件能在所述水下塔筒(1)上周向旋轉。

3.根據權利要求1所述的一種塔筒尾渦能量捕獲裝置，其特征在于：所述振蕩水翼(3)為復合材料制成。

4.根據權利要求1所述的一種塔筒尾渦能量捕獲裝置，其特征在于：所述振蕩水翼系統安裝于 所述水下塔筒(1)的下游；所述上擺臂組件、所述下擺臂組件與所述水下塔筒(1)之間設有密封圈(6)。

5.一種塔筒尾渦能量捕獲裝置的操作方法，包括如權利要求1～4中任一項所述的一種塔筒尾渦能量捕獲裝置,其特征在于：所述方法包括如下步驟：

步驟一：將捕獲裝置裝配在海上風力機水下塔筒(1)的下游處，在來流的作用下，振蕩水翼(3)會帶動上擺臂組件和下擺臂組件繞所述海上風力機水下塔筒(1)弧形擺動；

步驟二：當所述上擺臂組件和所述下擺臂組件進行弧形擺動時，步進電機(5)控制振蕩水翼(3)繞旋轉軸(3-1)的俯仰運動與弧形擺動的相位差保持在π/2，使所述振蕩水翼(3)受到的升力始終與擺動方向一致，即保持升力做正功，從而使振蕩水翼系統能從水下塔筒(1)尾渦中捕獲潮流能；

步驟三：當所述振蕩水翼系統捕獲潮流能時，也帶動所述上擺臂組件和所述下擺臂組件擺動，所述上擺臂組件與所述下擺臂組件通過上擺臂內圈齒(2-5)和下擺臂內圈齒(4-5)與轉軸齒輪一(7-1)和轉軸齒輪二(8-1)的嚙合，帶動擺動液壓缸一(7-2)和擺動液壓缸二(8-2)轉動，進而將所述振蕩水翼(3)捕獲的潮流能轉化成壓力能；

步驟四：最后，將壓力能輸入液壓馬達發電組件，將壓力能轉化為電動能。