專利名稱：半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置。具體說，是利用水流(特別是洋流)進(jìn)行發(fā)電的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知,地球表面70%的面積被海洋所覆蓋,而在風(fēng)力和其它動力的推動下,海水長年循著一定的路線周而復(fù)始的運(yùn)動著，這就形成了洋流，洋流的規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地上江河湖泊中的河流，它是一種取之不盡、用之不竭的綠色環(huán)保資源。近些年來，為了減少地球能源的過渡開發(fā)和利用，世界各國都比較重視利用綠色環(huán)保資源來進(jìn)行發(fā)電，這其中就包括洋流發(fā)電。中國201210075937.6號專利公開了 “一種全密封緊湊型漂浮式洋流發(fā)電系統(tǒng)”，它包括垂直軸葉輪、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)及浮箱；所述垂直軸葉輪安裝在行星齒輪增速箱的低速輸入端上，所述發(fā)電機(jī)安裝在行星齒輪增速箱的高速輸出端上，且所述發(fā)電機(jī)尾部安裝在浮箱上。雖然利用這種洋流發(fā)電裝置可以發(fā)電，但由于洋流的流速較慢，通常在I米/秒以下，功率密度小，要想提高單機(jī)的發(fā)電量，就必須將直軸葉輪的葉片做得非常大，而由于受到海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響和直軸葉輪強(qiáng)度的限制，葉片的尺寸不能無限制的增加，即便將其尺寸做的非常大，也只能將洋流通常流速下所攜帶的動能進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生電能，這種發(fā)電量非常有限，無法實(shí)現(xiàn)大功率的要求。又由于該系統(tǒng)的浮箱位于直軸葉輪、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)的上方，而為了給系統(tǒng)提供足夠的浮力，浮箱的體積都較大，其在海面受到風(fēng)力和洋流沖擊的受力面積較大，容易發(fā)生漂移和傾斜，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生損壞。而且，無論如何調(diào)整該系統(tǒng)浮箱的吃水深度，其直軸葉輪都始終位于海面以下，當(dāng)需要移動系統(tǒng)時(shí)，直軸葉輪與海水撞擊而產(chǎn)生很大的阻力，靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)。這種發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電量較高，能夠達(dá)到大功率的要求，而且系統(tǒng)穩(wěn)定系和靈活性都較好。為解決上述問題，采取以下技術(shù)方案:
本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)有輸變電裝置和發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的輸出端子借助電纜與輸變電裝置相連。所述箱體下方連接有懸浮艙，懸浮艙的平面投影面積大于箱體的平面投影面積。所述箱體側(cè)面的懸浮艙上有水平布置的聚流管道、水輪機(jī)管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道均為斗狀，它們口徑較小的一端分別與水輪機(jī)管道的兩端相連接，聚流管道口徑較大的一端為洋流入口，尾流管道口徑較大的一端為尾流出口。所述水輪機(jī)管道上有水輪機(jī)，水輪機(jī)含有筒狀外殼，筒狀外殼呈封閉狀，其兩端中心位置均有通孔，通孔內(nèi)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與與水輪機(jī)管道的縱向相垂直。筒狀外殼內(nèi)的那段轉(zhuǎn)軸外周均布有徑向的葉片，葉片與轉(zhuǎn)軸間均通過支架相連。所述葉片均由多片瓦形板片連接而成，相鄰兩個(gè)瓦形板片的相應(yīng)直邊連接在一起。所述筒狀外殼下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機(jī)管道上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機(jī)管道的開口四周間呈密封固定連接，使得水輪機(jī)的葉片通過該開口伸入水輪機(jī)管道內(nèi)。所述箱體的側(cè)壁上有通孔，轉(zhuǎn)軸的一端從該通孔伸入在箱體內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)輸入軸間通過變速箱相連。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述聚流管道、水輪機(jī)管道和尾流管道有兩套，它們呈對稱狀布置在箱體兩側(cè)的懸浮艙上。所述發(fā)電機(jī)的數(shù)量為兩個(gè)，它們與水輪機(jī)管道上的水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸間通過變速箱呈一一對應(yīng)連接。兩套聚流管道、水輪機(jī)管道和尾流管道的對稱設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)沿縱向中心線左右對稱，系統(tǒng)重量分布較為均勻，不易發(fā)生傾斜或側(cè)翻。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述懸浮艙的外側(cè)固定有絞盤，絞盤上繞有纜索，纜索一端連接在絞盤上，另一端連有錨。利用纜索將錨放入海底，使其勾住海床，可以使該發(fā)電系統(tǒng)呈相對固定的漂浮在既定位置，利用漂浮的緩沖作用減小海水和風(fēng)力的沖擊對系統(tǒng)造成的損壞，增加其使用壽命。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述箱體外側(cè)對應(yīng)水輪機(jī)管道的上方有吊梁，吊梁的一端固定在箱體上，另一端通過梁柱與所述懸浮艙相連。利用吊梁和梁柱可增加系統(tǒng)的連接剛性，緩解洋流沖擊系統(tǒng)時(shí)，箱體與懸浮艙連接處、水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸與箱體通孔間的應(yīng)力集中，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述箱體的頂板有開口，開口上有蓋板。通過開口和蓋板可以進(jìn)入到箱體中，對箱體內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)作業(yè)，從而減少水下作業(yè)的危險(xiǎn)性。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述聚流管道洋流入口的下邊沿、尾流管道尾流出口的下邊沿均不高于懸浮艙的底面。這樣，可以減少系統(tǒng)迎面與洋流相遇時(shí)，被撞擊的受力面積，使得洋流幾乎完全流入聚流管道內(nèi)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加其使用壽命。本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述聚流管道的洋流入口端有濾網(wǎng)。通過該濾網(wǎng)可攔截海洋生物或其它物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)的管道內(nèi)，從而避免水輪機(jī)管道的堵塞或損壞，在不影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，增加了系統(tǒng)的使用壽命。采取上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):
由于本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)采用斗狀的聚流管道，且聚流管道洋流入口端的口徑大于另一端，因此，當(dāng)洋流進(jìn)入聚流管道后，其流動截面不斷縮小，即利用狹管效應(yīng)將進(jìn)入該管道的洋流自身巨大的靜壓強(qiáng)所具有的勢能轉(zhuǎn)換成洋流的動能，從而增加洋流的流速，極大的提升了洋流動能的功率密度。如果洋流入口處的橫截面面積是聚流管道與水輪機(jī)管道連接端橫截面面積的10倍的話，那么洋流在流動過程中，其流動速度將增加至原來的10倍，由于功率密度與速度的三次方成正比，即功率密度增加至原來的1000倍，在面積縮小到1/10之一的情況下，總功率增加至洋流入口處的100倍，從而大大提高了系統(tǒng)發(fā)電量，其可滿足大功率的設(shè)計(jì)要求。另外，提供主要浮力的懸浮艙位于整個(gè)系統(tǒng)的最下方，在使用狀態(tài)下，其可完全沒入海水中，而海面上僅露出面積較小的箱體頂板，從而可降低風(fēng)力和海面高流速的洋流對系統(tǒng)的沖擊，不易發(fā)生漂移和傾斜，具有較好穩(wěn)定性。而且，該系統(tǒng)是利用最下方的懸浮艙來調(diào)整吃水深度，需要時(shí)，可將管道、水輪機(jī)和箱體完全升高至海面以上，從而可減小系統(tǒng)移動時(shí)所承受的海水阻力，具有較好的靈活性。


圖1是本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1中圓圈部分的局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)包括箱體1，箱體I內(nèi)設(shè)有輸變電裝置2、變速箱7和發(fā)電機(jī)6，本實(shí)施例中變速箱7和發(fā)電機(jī)6有兩套，發(fā)電機(jī)6的輸出端子均借助電纜與輸變電裝置2相連，發(fā)電機(jī)6的輸入軸均與對應(yīng)的變速箱7的輸出軸相連接。所述箱體I的頂板上有開口，開口上有蓋板3，作業(yè)人員可通過開口進(jìn)入箱體I內(nèi)作業(yè)。所述箱體I下方連接有懸浮艙8，懸浮艙8的平面投影面積大于箱體I的平面投影面積。所述箱體I側(cè)面的懸浮艙8上有水平布置的聚流管道9、水輪機(jī)管道11和尾流管道15，聚流管道9和尾流管道15均為斗狀，它們口徑較小的一端分別與水輪機(jī)管道11的兩端相連接，聚流管道9 口徑較大的一端為洋流入口，尾流管道15 口徑較大的一端為尾流出口。所述水輪機(jī)管道11上有水輪機(jī)，水輪機(jī)含有筒狀外殼12，筒狀外殼12呈封閉狀，其兩端中心位置均有通孔，通孔內(nèi)有轉(zhuǎn)軸18，轉(zhuǎn)軸18與水輪機(jī)管道11的縱向相垂直。筒狀外殼12內(nèi)的那段轉(zhuǎn)軸18外周均布有徑向的葉片17，葉片17與轉(zhuǎn)軸18間均通過支架16相連。所述葉片17均由多片瓦形板片連接而成，相鄰兩個(gè)瓦形板片的相應(yīng)直邊連接在一起。所述筒狀外殼12下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機(jī)管道11上壁上有開口，筒狀外殼12的開口四周與水輪機(jī)管道11的開口四周間呈密封固定連接，使得水輪機(jī)的葉片17通過該開口伸入水輪機(jī)管道11內(nèi)。本實(shí)施例中，在箱體I兩側(cè)分別布置有一組依次相連的聚流管道9、水輪機(jī)管道11和尾流管道15，兩組管道呈并排對稱狀布置，且水輪機(jī)管道11上均連接有水輪機(jī)。所述箱體I兩側(cè)的側(cè)壁上均有通孔，兩個(gè)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸18與兩個(gè)通孔的位置呈一一對應(yīng)布置，且轉(zhuǎn)軸18的一端分別從對應(yīng)的通孔伸入在箱體I內(nèi)，且兩個(gè)轉(zhuǎn)軸18的該端與箱體I內(nèi)兩個(gè)變速箱7的輸入軸間呈一一對應(yīng)連接。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以其縱向中心線對稱，可降低系統(tǒng)傾斜和側(cè)翻的概率，增加穩(wěn)定性。為了減小海水和風(fēng)力的沖擊對系統(tǒng)造成的損壞，增加其使用壽命，并使其始終處于設(shè)定區(qū)域，本實(shí)施例在所述懸浮艙8的上表面兩側(cè)邊沿處均固定有絞盤14，絞盤14上繞有纜索，纜索一端連接在絞盤14上，另一端連有錨13，利用纜索將錨13放入海底勾住海床，可以使該發(fā)電系統(tǒng)漂浮在既定位置。為了增加該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少洋流沖擊時(shí)箱體I與懸浮艙8連接處、水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸18與箱體I通孔間的應(yīng)力集中，本實(shí)施例在箱體I兩側(cè)對應(yīng)水輪機(jī)管道11的上方均設(shè)有吊梁4，吊梁4的一端均固定在箱體I的外壁上，另一端均通過梁柱5與懸浮艙8相連。由于洋流在流經(jīng)發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，會對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的撞擊力，為了減少系統(tǒng)迎流面的受力面積，本實(shí)施例中聚流管道9洋流入口的下邊沿、尾流管道15尾流出口的下邊沿均不高于懸浮艙8的底面，且將兩組管道的洋流入口相鄰的兩個(gè)豎邊連接在一起，使得迎面而來的洋流幾乎完全流入到兩個(gè)聚流管道9內(nèi)。同時(shí)，為了不影響懸浮艙8的浮力，為系統(tǒng)提供足夠的支撐，本實(shí)施例中將懸浮艙8豎向的縱截面設(shè)計(jì)成了梯形，并使得水輪機(jī)管道11的底部平面完全貼合在懸浮艙8的上表面，聚流管道9、尾流管道15的底部斜面與懸浮艙8的兩個(gè)斜面分別貼合在一起，這樣可減少系統(tǒng)連接處的間隙，提高懸浮艙8對整體管道的支撐性。另外，在廣闊的海洋中，存在著大量的海洋生物或其它物質(zhì)，這些生物和物質(zhì)維系著整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)，而如果將本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)置于海水中進(jìn)行洋流發(fā)電時(shí)，這些生物和其它物質(zhì)很容易隨著洋流進(jìn)入系統(tǒng)的管道中，在可能對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成影響的同時(shí)，還容易造成水輪機(jī)管道11的堵塞或損壞。因此，本實(shí)施例在聚流管道9的洋流入口端還設(shè)置有濾網(wǎng)10，通過該濾網(wǎng)10可攔截大多數(shù)的海洋生物或其它物質(zhì)，避免它們進(jìn)入管道中。使用時(shí)，利用拖船將本發(fā)明的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)拉到適合發(fā)電的海域，利用錨13將其固定在?；?，洋流從聚流管道9的洋流入口處進(jìn)入，經(jīng)過濾網(wǎng)10過濾，將魚類等海洋生物阻擋在管道之外。之后，洋流受口徑不斷縮小的聚流管道9影響，流速越來越快，SP利用狹管效應(yīng)將洋流的靜壓力勢能轉(zhuǎn)換為流動的動能。然后，高速的洋流在流經(jīng)水輪機(jī)管道11時(shí)，直接沖擊在水輪機(jī)葉片17上并對其做功，帶動轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動，再由轉(zhuǎn)軸18通過變速箱7帶動發(fā)電機(jī)6發(fā)電，所發(fā)電能經(jīng)箱體I內(nèi)的輸變點(diǎn)裝置2后通過海底電纜送入岸基國家電網(wǎng)。做功的尾流最終經(jīng)尾流管道15排出，而口徑逐漸擴(kuò)大的尾流管道15，使得后續(xù)的尾流更加容易排出。應(yīng)用時(shí)，可通過空氣壓縮機(jī)來調(diào)整懸浮艙8的吃水深度，既使系統(tǒng)能夠完全沒入水中進(jìn)行洋流發(fā)電，又使系統(tǒng)能夠完全浮于水面，方便拖動。
權(quán)利要求
1.半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括箱體(1)，箱體(I)內(nèi)設(shè)有輸變電裝置(2)和發(fā)電機(jī)(6),發(fā)電機(jī)(6)的輸出端子借助電纜與輸變電裝置(2)相連；所述箱體(I)下方連接有懸浮艙(8)，懸浮艙(8)的平面投影面積大于箱體(I)的平面投影面積；所述箱體(I)側(cè)面的懸浮艙(8)上有水平布置的聚流管道(9)、水輪機(jī)管道(11)和尾流管道(15)，聚流管道(9)和尾流管道(15)均為斗狀，它們口徑較小的一端分別與水輪機(jī)管道(11)的兩端相連接，聚流管道(9) 口徑較大的一端為洋流入口，尾流管道(15) 口徑較大的一端為尾流出口 ；所述水輪機(jī)管道(11)上有水輪機(jī)，水輪機(jī)含有筒狀外殼(12)，筒狀外殼(12)呈封閉狀，其兩端中心位置均有通孔，通孔內(nèi)有轉(zhuǎn)軸(18)，轉(zhuǎn)軸(18)與水輪機(jī)管道(11)的縱向相垂直；筒狀外殼(12 )內(nèi)的那段轉(zhuǎn)軸(18 )外周均布有徑向的葉片(17 )，葉片(17 )與轉(zhuǎn)軸(18 )間均通過支架(16)相連；所述葉片(17)均由多片瓦形板片連接而成，相鄰兩個(gè)瓦形板片的相應(yīng)直邊連接在一起；所述筒狀外殼(12 )下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機(jī)管道(11)上壁上有開口，筒狀外殼(12)的開口四周與水輪機(jī)管道(11)的開口四周間呈密封固定連接，使得水輪機(jī)的葉片(17)通過該開口伸入水輪機(jī)管道(11)內(nèi)；所述箱體(I)的側(cè)壁上有通孔，轉(zhuǎn)軸(18)的一端從該通孔伸入在箱體(I)內(nèi)，且轉(zhuǎn)軸(18)與發(fā)電機(jī)(6)輸入軸間通過變速箱(7)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述聚流管道(9)、水輪機(jī)管道(11)和尾流管道(15)有兩套，它們呈對稱狀布置在箱體(I)兩側(cè)的懸浮艙(8)上；所述發(fā)電機(jī)(6)的數(shù)量為兩個(gè)，它們與水輪機(jī)管道(11)上的水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸(18)間通過變速箱(7)呈——對應(yīng)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述懸浮艙(8)的外側(cè)固定有絞盤(14)，絞盤(14)上繞有纜索，纜索一端連接在絞盤(14)上，另一端連有錨(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述箱體(I)外側(cè)對應(yīng)水輪機(jī)管道(11)的上方有吊梁(4)，吊梁(4)的一端固定在箱體(I)上，另一端通過梁柱(5)與所述懸浮艙(8)相連。
5.如權(quán)利要求1所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述箱體(I)的頂板有開口，開口上有蓋板(3)。
6.如權(quán)利要求1所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述聚流管道(9)洋流入口的下邊沿、尾流管道(15)尾流出口的下邊沿均不高于懸浮艙()的底面。
7.如權(quán)利要求1飛中任一項(xiàng)所述的半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述聚流管道(9)的洋流入口端有濾網(wǎng)(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半潛式洋流發(fā)電系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是包括箱體，箱體下方連接有懸浮艙。箱體側(cè)面的懸浮艙上有依次相連的聚流管道、水輪機(jī)管道和尾流管道。水輪機(jī)管道上有水輪機(jī)，水輪機(jī)含有筒狀外殼，其兩端中心位置均有通孔，通孔內(nèi)有轉(zhuǎn)軸。筒狀外殼內(nèi)的那段轉(zhuǎn)軸外周均布有徑向的葉片。葉片均由多片瓦形板片連接而成，相鄰兩個(gè)瓦形板片的相應(yīng)直邊連接在一起。筒狀外殼下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機(jī)管道上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機(jī)管道的開口四周間呈密封固定連接。轉(zhuǎn)軸的一端伸入在箱體內(nèi)，且其與發(fā)電機(jī)輸入軸間通過變速箱相連。這種發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電量較高，能夠達(dá)到大功率的要求，而且系統(tǒng)穩(wěn)定系和靈活性都較好。
文檔編號F03B17/06GK103114962SQ20131008311
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者李勇強(qiáng), 謝玉琪, 張紅旭, 楊偉濤, 姚伯龍 申請人:江蘇中蘊(yùn)風(fēng)電科技有限公司