專利名稱：一種海洋能發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種海洋能發(fā)電設備。
背景技術：
隨著石油資源的日益緊張，可再生能源的利用開發(fā)顯得尤為重要，海洋能資源作為ー種依附于海水的可再生能源，其蘊藏量是十分巨大的。目前，遠洋漁船、海上平臺等海上作業(yè)單元的電カ供應都是依靠柴油發(fā)電來實現(xiàn)的，這種發(fā)電方式不僅經(jīng)濟成本高，而且還會對海洋環(huán)境造成污染。在利用洋流能發(fā)電領域，最為成熟的設計方案是由固定在海底的渦輪機、旋翼和電氣部件組成發(fā)電機組；設計原理是利用洋流帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，再通過發(fā)電機將海流能轉(zhuǎn)化為電能。但洋流速度緩慢，為達到大功率電能輸出只有増加渦輪的葉片面積，這樣會增加渦輪活動半徑，使制造和安裝成本増大，降低經(jīng)濟效益。目前，國內(nèi)對洋流能發(fā)電的研究還比較少，現(xiàn)有的大多數(shù)洋流能發(fā)電裝置都是直接利用洋流能進行發(fā)電，由于洋流流速不高，造成了整個系統(tǒng)的發(fā)電效率較低。國外的學者提出了在洋流能發(fā)電機的葉片周圍加裝流道裝置，這種裝置可以穩(wěn)定發(fā)電機葉片附近的洋流速度，使發(fā)電機在洋流流速大范圍變化時也能發(fā)電。該裝置拓展了洋流能發(fā)電機捕獲洋流流速范圍，但是其結構復雜，且安裝維護過程繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服柴油發(fā)電機污染大、效率低、經(jīng)濟成本高、安裝復雜的缺點，提出ー種利用傘錨出水ロ處海水動能來發(fā)電的發(fā)電裝置。本發(fā)明可用于海上作業(yè)單元的發(fā)電。傘錨是遠洋漁船等海上作業(yè)單元用來穩(wěn)定自身的ー種錨，它的結構類似于雨傘形狀。傘錨巨大的前開ロ對流動的洋流具有匯集作用，并能在小口徑的出水ロ處產(chǎn)生高速流動的海水。本發(fā)明充分利用了海洋洋流能及傘錨自身特有的結構特點，將傘錨出水ロ處高速流動的海水加以弓I導和利用，可以實現(xiàn)海洋能緑色發(fā)電，減少海上作業(yè)單元對柴油的需求，降低用電的經(jīng)濟成本，同時也能減少柴油發(fā)電產(chǎn)生的尾氣對海洋環(huán)境帶來的危害。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案本發(fā)明發(fā)電裝置由浮子、懸掛鋼繩、發(fā)電単元、柔性導流管、傘錨、曳綱、收放繩構成。當海上作業(yè)人員將該發(fā)電裝置放置于大海中后，傘錨出水ロ處會產(chǎn)生高速流動的水流， 水流經(jīng)過柔性導流管引導后進入發(fā)電單元，發(fā)電單元將海水動能轉(zhuǎn)化為電能。浮子漂浮于海面上，特點是體積大但重量很輕，浮子通過下端的懸掛綱繩連接發(fā)電單元，懸掛鋼繩具備較強的承重能力，能夠承受發(fā)電單元和傘錨在豎直方向上產(chǎn)生的拉力。曳綱也需要具備較強的承重能力，曳綱將整個發(fā)電裝置連接于船體或其他海上作業(yè)單元，并承受發(fā)電時產(chǎn)生的水平拉力。收放繩可以將發(fā)電裝置放置于海水中或收回到海上作業(yè)單元。本發(fā)明在所述的傘錨出水ロ處安裝有連接件，所述的柔性導流管兩端也安裝有連接件，該連接件具有易插拔功能，且在其表面涂有耐海水腐蝕的材料。柔性導流管具有良好的柔軟性、伸縮性和耐腐蝕性，柔性導流管的一端通過連接件與傘錨的出水口相連，柔性導流管的另一端與發(fā)電單元的入水管道相連。所述發(fā)電單元具有良好的密封性能和耐腐蝕性能，外形為橢球形，上端面安裝有固定環(huán)。發(fā)電單元包括艇殼、入水管道、出水管道、水輪機、 發(fā)電機、法蘭、電纜接頭等部件，艇殼為橢球形，艇殼內(nèi)部安裝固定有水輪機和發(fā)電機，艇殼上端面安裝入水管道，艇殼下端面安裝出水管道，入水管道與水輪機的入水口連接，出水管道與水輪機的出水口連接，水輪機轉(zhuǎn)軸通過法蘭與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸連接，發(fā)電單元的作用是將海水動能轉(zhuǎn)化為電能輸出。浮于海面上的浮子通過懸掛鋼繩將發(fā)電單元懸掛于海水之中。 收放繩的一端與浮子相連，另一端置于海上作業(yè)單元之上，工作人員可以通過收放繩把發(fā)電裝置放置于海水中或收回海上作業(yè)單元。本發(fā)明的優(yōu)勢在于充分利用傘錨對海水的匯集作用，提高了傳統(tǒng)洋流能利用的發(fā)電效率。具體而言是使用柔性導流管將傘錨出水口處高速流動的海水引導進入發(fā)電單元，發(fā)電單元將海水動能轉(zhuǎn)化為電能，提供海上作業(yè)的電力需求。相比目前大多數(shù)的海洋能發(fā)電裝備使用葉片或螺旋槳驅(qū)動發(fā)電機而言，本發(fā)明在發(fā)電單元使用水輪機驅(qū)動，可以提高海水動能的利用率，使發(fā)電效率大幅提高。浮子通過懸掛鋼繩可以穩(wěn)定住發(fā)電單元和傘錨，使所述發(fā)電裝置在豎直方向上受力平衡，曳綱使所述發(fā)電裝置整在水平方向上受力平衡。


圖I是本發(fā)明海洋能發(fā)電裝置結構示意圖，圖中11浮子，I. 2收放繩，I. 3懸掛鋼繩，I. 4發(fā)電單元，I. 5連接件，I. 6柔性導流管，I. 7傘錨，I. 8曳綱；圖2為浮子結構示意圖，圖2a是浮子結構示意正視圖，圖2b是浮子結構示意俯視圖；圖3是發(fā)電單元結構示意圖，圖3a是發(fā)電單元結構示意正視圖，圖3b是發(fā)電單元結構示意俯視圖，圖中3. I艇殼，3. 2發(fā)電機，3. 3電纜接頭，3. 4法蘭，3. 5固定環(huán)，3. 6水輪機，3. 7入水管道,3. 8出水管道；圖4是傘錨結構示意圖，圖中4. I傘錨出水口，4. 2前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。圖I為本發(fā)明海洋能發(fā)電裝置的結構示意圖，如圖I所示，本發(fā)明海洋能發(fā)電裝置主要包括以下部分浮子11，收放繩I. 2，懸掛鋼繩I. 3，發(fā)電單元I.4，連接件I. 5，柔性導流管I. 6，傘錨I. 7，曳綱I. 8等。發(fā)電裝置發(fā)電工作時，浮子11漂浮于海面之上，收放繩
I.2 一端連接浮子11，另一端置于海上作業(yè)單元之上。浮子11通過懸掛鋼繩I. 3連接發(fā)電單元I. 4，發(fā)電單元I. 4和傘錨I. 7上分別安裝有連接件I. 5，柔性導流管I. 6兩端也分別安裝有連接件I. 5，柔性導流管I. 6通過連接件I. 5連接發(fā)電單元I. 4和傘錨I. 7，曳綱I. 8 一端連接傘錨I. 7，另一端固定在海上作業(yè)單元之上。圖2為浮子結構示意圖，浮子下端安裝有第一固定環(huán)2. 1，懸掛鋼繩I. 3的一端連接在固定環(huán)2. I上，懸掛鋼繩I. 3的另一端連接在發(fā)電單元I. 4上的第二固定環(huán)3. 5上。收放繩I. 2的一端連接在浮子下端的第一固定環(huán)2. I上，收放繩I. 2的另一端放置于漁船或海上作業(yè)單元上，工作人員可以方便地利用收放繩I. 2對本發(fā)電裝置進行收放。圖3是發(fā)電單元結構示意圖，發(fā)電單元包括艇殼3. 1，發(fā)電機3. 2，電纜接頭3. 3，法蘭3. 4，固定環(huán)3. 5，水輪機3. 6，入水管道3. 7，出水管道3. 8。如圖3所示，艇殼3. I為橢球形，艇殼3. I外表面安裝有第二固定環(huán)3. 5和電纜接頭3. 3，艇殼3. I內(nèi)部安裝固定了發(fā)電機3. 2和水輪機3. 6，發(fā)電機3. 2和水輪機3. 6通過法蘭3. 4同軸連。艇殼上端面安裝有入水管道3. 7，艇殼下端面安裝有出水管道3. 8，入水管道3. 7與水輪機3. 6的入水ロ連接，出水管道3. 8與水輪機3. 6的出水ロ連接。圖4是傘錨結構示意圖。迎洋流流動方向，傘錨出水ロ 4. I位于傘體中間位置，前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)4. 2位于傘錨前端開ロ中心，傘錨的全部前傘繩都集中固定在前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)4. 2之上，再通過曳綱I. 8將傘錨整體連接于海生作業(yè)單元。傘錨的結構特點可以起到穩(wěn)定漁船， 使其不隨洋流飄動的作用，而在傘錨出水ロ 4. I處將會產(chǎn)生高速流動的水流。當需要裝置發(fā)電時，工作人員將該發(fā)電裝置放入水中，浮子I. I在豎直方向上所受的浮力抵消發(fā)電單元I. 4的重力，使發(fā)電裝置在豎直方向上受カ平衡。由于洋流的作用， 浮子會隨著洋流飄動，直到曳綱I. 8繃緊并承受住水平方向上的拉力，此時整個裝置受カ 基本平衡。曳綱I. 8的一端與傘錨的前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)4. 2連接，另一端連接在海上作業(yè)單元上。傘錨I. 7對海水具有匯集作用，當傘錨在海水中展開后，傘錨出水ロ 4. I會產(chǎn)生高速流動的海水。傘錨出水ロ 4. I與發(fā)電單元的入水管道3. 7通過柔性導流管I. 6連接。水輪機3. 6通過法蘭3. 4與發(fā)電機3. 2同軸連接。柔性導流管I. 6把高速流動的水流引導至發(fā)電單元入管道3. 7，水流沖擊水輪機3. 6葉片并驅(qū)動水輪機旋轉(zhuǎn)，水輪機3. 6帶動發(fā)電機 3. 2旋轉(zhuǎn)并發(fā)出電能。電纜連接電纜接頭3. 3，并將電能輸送至海上作業(yè)單元之上。如果不需要該裝置發(fā)電時，工作人員可以通過收放繩I. 2將整個發(fā)電裝置收回。
權利要求
1.一種海洋能發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括浮子(11)、收放繩(I. 2)、懸掛鋼繩(1.3)、 發(fā)電單元(I. 4)、曳綱(1.8);浮子(1.1)漂浮于海面上，浮子(1.1)的下端設置固定環(huán)，固定環(huán)通過懸掛綱繩(I. 3)連接浮子(11)和發(fā)電單元(I. 4);收放繩(I. 2)的一端與浮子相連，另一端置于海上作業(yè)單元之上，通過收放繩(1.2)把所述的發(fā)電裝置放置于海水中或收回海上作業(yè)單元，其特征在于所述的發(fā)電裝置還包括柔性導流管(1.6)和傘錨(1.7)； 所述的傘錨(I. 7)對洋流進行匯集；所述的柔性導流管(I. 6)連接傘錨(I. 7)與發(fā)電單元 (I. 4)，柔性導流管(1.6)將傘錨出水口(4. I)處的海水引導至發(fā)電單元(1.4);所述的曳綱(1.8)的一端連接傘錨(I. 7)，曳綱(1.8)的另一端固定在海上作業(yè)單元之上；在所述的傘錨的出水口(4. I)處和發(fā)電單元入水管道(3. 7)處分別安裝有連接件(I. 5)。
2.如權利要求I所述的海洋能發(fā)電設備，其特征在于所述的發(fā)電單元(1.4)的艇殼 (3. I)外形為橢球形，艇殼(3. I)的外表面安裝有第二固定環(huán)(3.5)和電纜接頭(3. 3)，艇殼(3. I)內(nèi)部安裝有發(fā)電機(3. 2)和水輪機(3. 6)，發(fā)電機(3. 2)和水輪機(3. 6)通過法蘭 (3. 4)同軸連接；艇殼(3. I)上端面安裝有入水管道(3. 7)，入水管道(3. 7)與水輪機(3. 6) 的入水口連接，出水管道(3.8)與水輪機(3.6)的出水口連接。
3.如權利要求I所述的海洋能發(fā)電設備，其特征在于所述的浮子(11)下端安裝有第一固定環(huán)(2. I)，懸掛鋼繩(1.3)的一端連接在第一固定環(huán)(2. I)上，懸掛鋼繩(1.3)的另一端連接在發(fā)電單元(1.4)上的第二固定環(huán)(3. 5)上。
4.如權利要求I所述的海洋能發(fā)電設備，其特征在于迎洋流流動方向，所述的傘錨(1.7)的傘錨出水口(4.I)位于傘錨(1.7)的傘體中間位置，前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)(4.2)位于傘錨(1.7)前端開口中心，傘錨(1.7)的前傘繩集中固定在前傘繩轉(zhuǎn)環(huán)(4.2)之上，通過曳綱 (I. 8)將傘錨(I. 7)整體連接于海上作業(yè)單元。
全文摘要
一種海洋能發(fā)電裝置，其特征在于采用傘錨(1.7)對洋流進行匯集并在傘錨(1.7)出水口處產(chǎn)生高速流動的水流，通過柔性導流管(1.6)連接傘錨(1.7)和發(fā)電單元(1.4)，柔性導流管(1.6)將傘錨出水口處海水引導至發(fā)電單元(1.4)，發(fā)電單元(1.4)把海水動能轉(zhuǎn)化為電能，浮子(11)通過懸掛鋼繩(1.3)將發(fā)電單元(1.4)和傘錨(1.7)懸掛于海水之中，工作人員可以通過收放繩對發(fā)電裝置進行收放。
文檔編號F03B13/00GK102588192SQ20121007419
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權日2012年3月20日
發(fā)明者徐松, 林濤, 王海峰, 艾程柳, 黃元峰 申請人:中國科學院電工研究所