專利名稱：海洋潮流能水平軸自補(bǔ)償雙向整體調(diào)向發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，涉及一種獲取海水潮流能量發(fā)電的裝置，該裝置通過水平軸水下發(fā)電機(jī)透平整體自動翻轉(zhuǎn)調(diào)向，使得裝置整體自動對準(zhǔn)潮流流向最大限度捕獲海流能量°
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)化石能源日漸枯竭，國際性的能源危機(jī)和持續(xù)環(huán)境惡化使各國紛紛加大對新興可再生能源的開發(fā)力度，海洋能源是可再生能源的一種，儲量豐富。海洋能源特別是潮流能具有其他海洋能不可比擬的可持續(xù)性、規(guī)律性和可預(yù)見性而最具商業(yè)前景。國際上英、美兩國水平軸潮流能發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快，已經(jīng)進(jìn)入兆瓦級潮流電站示范階段，但技術(shù)并不成熟。近年來國內(nèi)潮流發(fā)電技術(shù)也在迅猛發(fā)展，主要方式有水平軸和垂直軸之分，其中又以水平軸方式具有最高的效率和實(shí)用性而成為主流方式?，F(xiàn)今水平軸潮流發(fā)電站調(diào)向機(jī)構(gòu)大都采用葉輪整體水平旋轉(zhuǎn)對向海流流向，在調(diào)向過程中電能的輸出面臨電纜纏繞的技術(shù)難題，一般使用三相滑環(huán)解決，但在海水浸泡下如何保證其可靠密封成為難題，這也使得裝置整體可靠性大大降低。根據(jù)潮流為雙向流的特點(diǎn)我們研制了海洋潮流能水平軸自補(bǔ)償雙向整體擺動調(diào)向裝置，此發(fā)明可以解決以上難題同時(shí)具有較高的效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決水平軸潮流能發(fā)電機(jī)調(diào)向難題。水平軸潮流能發(fā)電機(jī)調(diào)向裝置類似水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，必須采用輸電滑環(huán)，用來解決潮流能發(fā)電機(jī)透平調(diào)向時(shí)電纜纏繞問題，但在海洋高腐蝕環(huán)境中，采用動密封的輸電滑環(huán)難以做到長時(shí)間完全密封，因此其壽命決定了整機(jī)的可靠性。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的水平軸潮流能發(fā)電裝置在不采用滑環(huán)等動密封部件、不消耗額外能源的情況下實(shí)現(xiàn)了透平對雙向流潮流能的對向，同時(shí)還采用了高效率的非對稱翼型，實(shí)現(xiàn)了對潮流能較高效率的吸收。該裝置為潮流能的開發(fā)利用提供一種具有自補(bǔ)償雙向整體擺動調(diào)向功能的發(fā)電裝置，該裝置具有可靠性高、效率高、安裝簡單等特點(diǎn)，為海洋潮流能開發(fā)提供了一種可靠的解決方案。技術(shù)方案裝置透平采用高效率的四葉雙曲翼型組成，通過水下直驅(qū)式永磁交流發(fā)電機(jī)發(fā)電。尾舵采用對稱翼型(NACA0012)的水平尾舵，水平尾舵由限位器限制可在士5°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。發(fā)電裝置總體重心之前位置設(shè)有水平翻轉(zhuǎn)軸，裝置可繞旋轉(zhuǎn)軸360°旋轉(zhuǎn)。水平翻轉(zhuǎn)軸架設(shè)在海底重力支架上，重力支架座于海底，使發(fā)電裝置與雙向海流在同一方向上。發(fā)電裝置總體在無潮流的情況下由于翻轉(zhuǎn)軸在重心前，因此其姿態(tài)由于重力處于近似于垂直狀態(tài)，透平向上，尾舵向下。當(dāng)一側(cè)來流時(shí)，尾舵受到?jīng)_擊產(chǎn)生側(cè)向升力使得裝置繞翻轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)處于近似水平位置時(shí)尾舵受升力和裝置重力在翻轉(zhuǎn)軸處的力矩平衡，此時(shí)透平正對來流，當(dāng)潮流降速直至為零時(shí)發(fā)電裝置再次由于重力處于垂直狀態(tài)，反向來流時(shí)過程近似正向，這樣發(fā)電裝置就在正反兩個(gè)方向隨著潮流變向而變向。發(fā)電裝置透平與尾舵葉片采用航空翼型，內(nèi)部填充浮力泡沫，具有適當(dāng)?shù)母×?。透平采用四葉雙曲葉片，輪轂采用疊片式復(fù)合材料輪轂可使輪轂具有最小的重量同時(shí)在海水中具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力。裝置裝有重力調(diào)節(jié)體，可使整體重心位置得到調(diào)整以獲得適當(dāng)?shù)姆D(zhuǎn)力矩。同時(shí)裝置驅(qū)動采用直驅(qū)方式省去了增速機(jī)構(gòu)，也避免了增速機(jī)構(gòu)的抗腐蝕難題。經(jīng)過密封的水下永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)可在低轉(zhuǎn)速情況下具有較高的效率和抗腐蝕能力。發(fā)明效果本發(fā)明整個(gè)換向裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，通過潮流自身的動力進(jìn)行翻轉(zhuǎn)調(diào)向無需額外能量，同時(shí)具有抗海水腐蝕破壞等特性，故可在海水環(huán)境中長時(shí)間、持續(xù)穩(wěn)定工作。
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意俯視圖。附圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式該發(fā)明主要由水下發(fā)電機(jī)部分、尾舵部分、支架部分組成。水下發(fā)電機(jī)部分由雙曲面葉片水平軸潮流能透平1、水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2、帶整流罩的側(cè)軸3組成。尾舵部分由雙尾舵支架7、限定在士5°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的采用對稱翼型的尾舵8和重力調(diào)節(jié)塊9組成。支架部分由翻轉(zhuǎn)軸4、水下軸承5和重力支架6組成。雙曲面葉片水平軸潮流能透平1安裝在水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2主軸上，水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2兩側(cè)重心前部固定安裝有帶整流罩的側(cè)軸 3，帶整流罩的側(cè)軸3與翻轉(zhuǎn)軸4通過帶螺栓的法蘭連接，翻轉(zhuǎn)軸4穿過水下軸承5架設(shè)在重力支架6上，帶整流罩的側(cè)軸3與翻轉(zhuǎn)軸4連接處法蘭上焊接有雙尾舵支架7，雙尾舵支架7上固定有重力調(diào)節(jié)塊9，雙尾舵支架7后部通過水下軸承安裝有限定在士 5°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的采用對稱翼型的尾舵8。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意側(cè)視2為裝置在左側(cè)來潮流情況下的位置狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.海洋潮流能水平軸自補(bǔ)償雙向整體擺動調(diào)向發(fā)電裝置，其特征是主要由水下發(fā)電機(jī)部分、尾舵部分、支架部分組成，水下發(fā)電機(jī)部分由雙曲面葉片水平軸潮流能透平1、水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2、帶整流罩的側(cè)軸3組成；尾舵部分由雙尾舵支架7、對稱翼型的尾舵8和重力調(diào)節(jié)塊9組成；支架部分由翻轉(zhuǎn)軸4、水下軸承5和重力支架6組成，雙曲面葉片水平軸潮流能透平1安裝在水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2主軸上，水下直驅(qū)式發(fā)電機(jī)2兩側(cè)重心前部固定安裝有帶整流罩的側(cè)軸3，帶整流罩的側(cè)軸3與翻轉(zhuǎn)軸4通過帶螺栓的法蘭連接，翻轉(zhuǎn)軸4穿過水下軸承5架設(shè)在重力支架6上，帶整流罩的側(cè)軸3與翻轉(zhuǎn)軸4連接處法蘭上焊接有雙尾舵支架7，雙尾舵支架7上固定有重力調(diào)節(jié)塊9，雙尾舵支架7后部通過水下軸承安裝有限定在士5°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的采用對稱翼型的尾舵8。
全文摘要
本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，涉及一種獲取海水潮流能量發(fā)電的裝置，本發(fā)明透平采用高效率的四葉雙曲翼型組成，通過水下直驅(qū)式永磁交流發(fā)電機(jī)發(fā)電。尾舵采用對稱翼型的水平尾舵。發(fā)電裝置總體重心之前位置設(shè)有水平翻轉(zhuǎn)軸，裝置可繞旋轉(zhuǎn)軸360°旋轉(zhuǎn)。水平翻轉(zhuǎn)軸架設(shè)在海底重力支架上，使發(fā)電裝置與雙向海流在同一方向上。發(fā)電裝置在正反兩個(gè)方向隨著潮流變向而變向。裝有重力調(diào)節(jié)體，同時(shí)裝置驅(qū)動采用直驅(qū)方式省去了增速機(jī)構(gòu)，避免了抗腐蝕難題。經(jīng)過密封的水下永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)可在低轉(zhuǎn)速情況下具有較高的效率和抗腐蝕能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠，具有抗海水腐蝕破壞等特性，可在海水環(huán)境中長時(shí)間、持續(xù)穩(wěn)定工作。
文檔編號F03B15/00GK102374104SQ201110250050
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者張蕭, 張雪明, 徐明奇, 朱挽強(qiáng), 董永軍 申請人:東北師范大學(xué)