[發(fā)明專利]一種海洋波浪沖擊動載荷利用設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210036363.5
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114389430B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文慶;沈中祥;尹群;徐成悅;蔣印
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02K44/08
• 分類號: H02K44/08;H02K44/12;F03B13/14
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

本發(fā)明公開一種海洋波浪沖擊動載荷利用設(shè)備，屬于海洋可再生能源利用領(lǐng)域，包括設(shè)于水面的環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施和內(nèi)能捕獲設(shè)施；所述環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施分為海水接觸段、非海水接觸段，其中所述海水接觸段配置多個功能層，由內(nèi)至外包括磁感應(yīng)發(fā)電層、消能抗沖擊結(jié)構(gòu)層、氣動壓力分布層以及最外層的外部彈性吸收層；所述內(nèi)能捕獲設(shè)施左右對稱設(shè)置于所述環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施的兩側(cè)，用于儲存電能，且在結(jié)構(gòu)上分別包覆非海水接觸段，使內(nèi)能捕獲裝置提供氣壓以補充非海水接觸段的環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施壓力分布的需要。本設(shè)備將海洋中波浪載荷的動態(tài)分布與磁流體相關(guān)特性相結(jié)合，能有效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，能量轉(zhuǎn)化效率高，可靠性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋可再生能源利用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種海洋波浪沖擊動載荷利用設(shè)備。

背景技術(shù)

液態(tài)金屬磁流體發(fā)電的原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，在外力的驅(qū)動下液態(tài)金屬以切割磁感線的運動形式通過磁場，由于洛倫茲力作用會在兩側(cè)電極產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過外接負載輸出電能。憑借其結(jié)構(gòu)簡單，與低速、大推力輸入特效匹配性好等優(yōu)點，液態(tài)金屬磁流體發(fā)電技術(shù)對于開發(fā)海洋能等可再生能源極具潛在優(yōu)勢。對此，國內(nèi)外學者開展液態(tài)金屬磁流體發(fā)電的實驗設(shè)計和系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備研究，期望能將該技術(shù)加以推廣，并實現(xiàn)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電在海洋能等相關(guān)可再生能源的成熟利用。

液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)是采用液態(tài)金屬磁流體發(fā)電技術(shù)，將波浪的起伏運動轉(zhuǎn)換成液態(tài)金屬的往復運動從而進行發(fā)電。SARA在美國海軍ONR的支持下于2002年研制出一套MHD波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)的演示裝置，并成功進行了發(fā)電實驗演示，驗證了該方法的可行性，并于2008年研制出一臺100KW的液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電實驗樣機，該設(shè)備能將能量轉(zhuǎn)化效率提升至50%左右。2005年中國科學院電工研究所在國內(nèi)首次提出將新型液態(tài)金屬磁流體技術(shù)應(yīng)用于波浪能發(fā)電，2008年底成功研制了一臺原理性演示裝，2012年開發(fā)了2kW液態(tài)金屬磁流體波浪能發(fā)電試驗樣機。

目前利用液態(tài)金屬磁流體將波浪能轉(zhuǎn)換為電能的方式普遍存在能量轉(zhuǎn)變效率低，對海域環(huán)境的適應(yīng)性差、可靠性不高的問題。同時通過懸浮或漂浮式的柔性轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)對波浪能的吸收只能利用海面波浪的波動能量，一定程度上限制了波浪沖擊的能量捕獲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能量轉(zhuǎn)化效率高、安全性強的海洋波浪沖擊動載荷利用設(shè)備，通過采用液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)將海洋中波浪載荷的動態(tài)分布與磁流體相關(guān)特性相結(jié)合，可有效提升能量轉(zhuǎn)變效率，促進海洋能源利用形式的開發(fā)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種海洋波浪沖擊動載荷利用設(shè)備，包括設(shè)于水面的環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施和內(nèi)能捕獲設(shè)施；

所述環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施分為海水接觸段、非海水接觸段，其中所述海水接觸段配置多個功能層，由內(nèi)至外包括磁感應(yīng)發(fā)電層、消能抗沖擊結(jié)構(gòu)層、氣動壓力分布層以及最外層的外部彈性吸收層；所述磁感應(yīng)發(fā)電層包括鐵芯、包裹于鐵芯外部的主線圈和所述主線圈外部的磁流體液，其中所述磁流體液均勻分布；所述氣動壓力分布層中均勻分布靜態(tài)的原氣體以及圓形氣動機，氣動壓力分布層內(nèi)通過氣壓管道聯(lián)通，使得該層內(nèi)的空氣可以通過氣壓管道進行增減；所述外部彈性吸收層內(nèi)設(shè)有規(guī)則分布的透水孔，用來感應(yīng)海水壓力；

所述非海水接觸段配置多個功能層，由內(nèi)至外包括磁感應(yīng)發(fā)電層、消能抗沖擊結(jié)構(gòu)層、氣動傳導層以及位于所述氣動傳導層外圍的空腔外殼，其中所述磁感應(yīng)發(fā)電層包括鐵芯、包裹于鐵芯外部的主線圈和所述主線圈外部的磁流體液，所述磁流體液均勻分布，所述空腔外殼用于傳導過渡氣壓力；

所述內(nèi)能捕獲設(shè)施左右對稱設(shè)置于所述環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施的水平兩側(cè)，用于儲存電能，且在結(jié)構(gòu)上分別包覆所述環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)備的非海水接觸段，使得內(nèi)能捕獲裝置與所述空腔外殼相接觸，將內(nèi)能捕獲設(shè)施提供的氣壓傳導至非海水接觸段的氣動傳導層，以補充非海水接觸段的環(huán)體磁感應(yīng)發(fā)電設(shè)施壓力分布的需要。