一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋可再生能源通常指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源，主要為潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。其具有總蘊藏量大、可永續(xù)利用、綠色清潔等特點。我國海洋能資源豐富，具有很好的開發(fā)利用前景。
[0003]受石油價格上漲和全球氣候變化的影響，英、美、加拿大等沿海發(fā)達國家高度重視海洋能在未來能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略地位，發(fā)布海洋能戰(zhàn)略計劃，制定海洋能發(fā)展路線圖，引導(dǎo)私有資本投入海洋能領(lǐng)域，推動海洋能技術(shù)研發(fā)，促進海洋能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國外潮汐發(fā)電技術(shù)已較為成熟，潮汐電站進入商業(yè)化發(fā)展階段，世界上有多座潮汐電站正在商業(yè)運行，其中裝機規(guī)模最大的韓國始華湖潮汐電站已于2011年正式發(fā)電，裝機容量達25.4萬千瓦。潮流能發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅猛，英國建設(shè)的試驗電站有的已成功并網(wǎng)發(fā)電。波浪能發(fā)電技術(shù)呈現(xiàn)多樣化，部分技術(shù)已經(jīng)進入商業(yè)化階段。同時，以歐美為代表的沿海發(fā)達國家，還建設(shè)了海洋能海上試驗場，為海洋能轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā)提供試驗、測試和評價系列服務(wù)，為實驗室工程樣機走向商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)條件。溫差能、鹽差能技術(shù)尚處于技術(shù)研發(fā)階段。
[0004]在這眾多的海洋能源利用技術(shù)手段中，考慮兩種或者兩種以上的能源類型進行綜合利用不僅可以降低建造和維護的成本，還可以提高能量轉(zhuǎn)化輸出的穩(wěn)定性。目前，在近海海域，海上風(fēng)能和波浪能利用技術(shù)發(fā)展十分迅速，已經(jīng)積累了很多的技術(shù)和經(jīng)驗。然而，近海海上風(fēng)力機多是建造于固定式基礎(chǔ)上的，其對于海底地基的要求較高。在海底地形條件復(fù)雜或者淤泥質(zhì)沉積厚度較厚的海域，建造風(fēng)力機的固定式基礎(chǔ)的成本急劇增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，它利用在海上風(fēng)力和波浪力作用下方向相反的同軸轉(zhuǎn)動，驅(qū)動垂直軸發(fā)電機發(fā)電，適用于海底地形條件較為復(fù)雜的近海海域，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，包括風(fēng)力機艙、風(fēng)力葉片、發(fā)電機艙、波浪能葉片、錨鏈、海底、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機和連桿。其特征是:發(fā)電機艙漂浮于水中，其底部通過錨鏈連接抓力錨固定于海底；發(fā)電機艙上部安裝有風(fēng)力機艙和風(fēng)力葉片；發(fā)電機艙側(cè)面安裝有波浪能葉片；風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別連接垂直軸發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機主體。
[0008]所述的一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征是:發(fā)電機艙內(nèi)部中空，中心位置安裝垂直軸發(fā)電機。
[0009]所述的一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征是:發(fā)電機艙和風(fēng)力機艙側(cè)部均安裝有4個圓弧形葉片。
[0010]所述的一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征是:風(fēng)力機艙的底部和發(fā)電機艙的頂部連接處設(shè)計為圓弧形相扣，采用滾珠作為接觸緩沖物。
[0011]所述的一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征是:風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機采用連桿直接剛性連接。
[0012]風(fēng)力葉片和波浪能葉片均為圓弧形葉片，布放數(shù)目均為4個，但是朝向相反，一組為順時針方向，一組為逆時針方向。風(fēng)力葉片和波浪能葉片均采用連桿直接剛性連接到發(fā)電機及其組件，有利于高效地將捕獲的波浪能和海上風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機艙為內(nèi)部中空設(shè)計，其為整個裝置提供了浮力，并有效的保護了發(fā)電機，使其避免直接和海水接觸，防止發(fā)生化學(xué)侵蝕或者漏電損害設(shè)備。風(fēng)力機艙的底部和發(fā)電機艙的頂部連接處設(shè)計為圓弧形相扣，采用滾珠作為接觸緩沖物，使二者之間具有單一的圍繞垂直軸的轉(zhuǎn)動自由度。
[0013]當(dāng)海上風(fēng)和波浪經(jīng)過本裝置，存在兩種情況:一種情況是風(fēng)速較小，波浪是涌浪，為從大洋方向傳遞過來的波浪；另一種情況是風(fēng)速較大，波浪為風(fēng)浪，在很大程度上受風(fēng)力的影響。在第一種情況下，風(fēng)力葉片所捕捉到的風(fēng)能較小，風(fēng)力機艙相對靜止，不會發(fā)生大幅的運動。波浪能葉片在涌浪的作用下，發(fā)生運動。由于本裝置設(shè)計布放地點是近海海域，相對水深較淺，涌浪波浪的非線性較強，水平面附近的向岸流動較離岸流動更為強烈。在向岸流動的作用下，波浪能葉片帶動發(fā)電機艙轉(zhuǎn)動，使其和風(fēng)力機艙之間存在相對轉(zhuǎn)動，驅(qū)動垂直軸發(fā)電機工作。在第二種情況下，風(fēng)力葉片在風(fēng)力的驅(qū)動下，也發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時帶動風(fēng)力機艙也發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)海上風(fēng)力較大，風(fēng)和波浪的傳遞方向一致，由于風(fēng)力葉片和波浪能葉片的布放方式剛好相反，風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別帶動風(fēng)力機艙和發(fā)電機艙向相反的方向轉(zhuǎn)動，驅(qū)動垂直軸發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機發(fā)生相對轉(zhuǎn)動而發(fā)出電力。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明適用于波浪能資源和海上風(fēng)能資源較為豐富的近海海域，采用垂直軸發(fā)電機的設(shè)計，采用風(fēng)力葉片和波浪能葉片能夠同時轉(zhuǎn)化海上風(fēng)能和波浪能資源，提高能量利用效率；同時，本設(shè)計主體采用了漂浮式基礎(chǔ)，形式簡單，便于安裝和轉(zhuǎn)移。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的俯視示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的整體剖面示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明風(fēng)力機艙和發(fā)電機艙連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，1-風(fēng)力機艙，2_風(fēng)力葉片，3-發(fā)電機艙，4_波浪能葉片，5-銷鏈，6-海底，7-發(fā)電機轉(zhuǎn)軸，8-發(fā)電機，9-風(fēng)力連桿，10-水動力連桿，11-滾珠。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0022]實施例1:
[0023]如圖1所示，發(fā)電機艙3漂浮于水中，其底部通過錨鏈5連接抓力錨固定于海底6 ;發(fā)電機艙3上部安裝有風(fēng)力機艙I和風(fēng)力葉片2 ;發(fā)電機艙3側(cè)面安裝有波浪能葉片4。
[0024]如圖2所示，發(fā)電機艙3和風(fēng)力機艙I側(cè)部均安裝有4個圓弧形葉片，分別組成了波浪能葉片4和風(fēng)力葉片2，兩組葉片同軸但朝向相反。
[0025]如圖3所示，發(fā)電機艙3內(nèi)部中空，中心位置安裝垂直軸發(fā)電機8 ;風(fēng)力葉片2和波浪能葉片4分別通過連桿9和10剛性連接垂直軸發(fā)電機8的轉(zhuǎn)軸7和發(fā)電機主體8。
[0026]如圖4所示，風(fēng)力機艙I的底部和發(fā)電機艙3的頂部連接處設(shè)計為圓弧形相扣，采用滾珠11作為接觸緩沖物。
[0027]本實施例的工作原理:
[0028]實際使用時，裝置整體在水中處于漂浮狀態(tài)，發(fā)電機艙3的頂部表面略低于水平面位置。風(fēng)力葉片2和波浪能葉片4均為圓弧形葉片，布放數(shù)目相同但朝向相反。當(dāng)海上風(fēng)和波浪經(jīng)過本裝置，風(fēng)力葉片2在風(fēng)力的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時帶動風(fēng)力機艙I也發(fā)生轉(zhuǎn)動。同時，波浪能葉片4在波浪破碎產(chǎn)生的向岸流動作用下，帶動發(fā)電機艙3轉(zhuǎn)動。由于風(fēng)力葉片2和波浪能葉片4的布放方式剛好相反，風(fēng)力葉片2和波浪能葉片4分別帶動風(fēng)力機艙I和發(fā)電機艙3向相反的方向轉(zhuǎn)動，驅(qū)動垂直軸發(fā)電機8的轉(zhuǎn)軸7和發(fā)電機8發(fā)生相對轉(zhuǎn)動而發(fā)出電力。
[0029]風(fēng)力機艙I的底部和發(fā)電機艙3的頂部連接處設(shè)計為圓弧形相扣，采用滾珠11作為接觸緩沖物，使二者之間具有單一的圍繞垂直軸7的轉(zhuǎn)動自由度。在風(fēng)、浪和本裝置作用過程中，錨鏈5提供了豎向和橫向的拉力，對于減小裝置在垂蕩、縱蕩和縱搖等自由度上的運動幅度保持穩(wěn)定性有重要意義。
[0030]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。
【主權(quán)項】
1.一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，包括風(fēng)力機艙、風(fēng)力葉片、發(fā)電機艙、波浪能葉片、錨鏈、海底、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機和連桿，其特征在于:發(fā)電機艙漂浮于水中，其底部通過錨鏈連接抓力錨固定于海底；發(fā)電機艙上部安裝有風(fēng)力機艙和風(fēng)力葉片；發(fā)電機艙側(cè)面安裝有波浪能葉片；風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別連接垂直軸發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征在于:發(fā)電機艙內(nèi)部中空，中心位置安裝垂直軸發(fā)電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征在于:發(fā)電機艙和風(fēng)力機艙側(cè)部均安裝有4個圓弧形葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征在于:風(fēng)力機艙的底部和發(fā)電機艙的頂部連接處設(shè)計為圓弧形相扣，采用滾珠作為接觸緩沖物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置，其特征在于:風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機采用連桿直接剛性連接。
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種同軸轉(zhuǎn)動的波浪能-風(fēng)能利用裝置。它包括風(fēng)力機艙、風(fēng)力葉片、發(fā)電機艙、波浪能葉片、錨鏈、海底、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機和連桿。其特征是：發(fā)電機艙漂浮于水中，其底部通過錨鏈連接抓力錨固定于海底；發(fā)電機艙上部安裝有風(fēng)力機艙和風(fēng)力葉片；發(fā)電機艙側(cè)面安裝有波浪能葉片；風(fēng)力葉片和波浪能葉片分別連接垂直軸發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機主體。本發(fā)明采用垂直軸發(fā)電機的設(shè)計，采用風(fēng)力葉片和波浪能葉片能夠同時轉(zhuǎn)化海上風(fēng)能和波浪能資源，提高能量利用效率；同時，本設(shè)計主體采用了漂浮式基礎(chǔ)，形式簡單，便于安裝和轉(zhuǎn)移。
【IPC分類】F03D3-00, F03B13-14, F03D9-00
【公開號】CN104747381
【申請?zhí)枴緾N201510181563
【發(fā)明人】彭偉
【申請人】長沙理工大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月16日