本發(fā)明涉及月池內(nèi)振蕩水柱式波能發(fā)電裝置，屬于海洋發(fā)電裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類對石油天然氣能源的需求增加，陸地資源的開發(fā)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的石油供應(yīng)，海上石油勘探和開發(fā)刻不容緩，各式新型的海洋裝備在此新形勢下不斷涌現(xiàn)，鉆井船和各類鉆井平臺作為海上鉆井設(shè)備的主打產(chǎn)品也在不斷的發(fā)展和革新。在鉆井船和各類鉆井平臺上，都會布置有月池這一結(jié)構(gòu)。月池一般位于平臺中部，自上甲板直通底部。各種鉆井設(shè)備和管道從月池通過進(jìn)行開采工作。由于月池和海水直接接觸，海水接觸到月池池壁后會產(chǎn)生漩渦和波浪的爬升。在風(fēng)、波、流的共同作用下，海水也會形成垂直的“活塞”運動和水平方向的“晃蕩”運動。此類活塞和晃蕩運動會呈現(xiàn)出一定周期性，所以我們可以將月池內(nèi)部的流體看做是一振蕩水柱?，F(xiàn)如今對于月池的研究主要著眼于如何限制池內(nèi)流體的運動，對于如何利用月池流體的振蕩特性產(chǎn)生能源仍是一個空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種月池內(nèi)振蕩水柱式波能發(fā)電裝置，利用月池內(nèi)流體的振蕩壓縮空氣，進(jìn)而推動電機(jī)運動產(chǎn)生電能。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的月池內(nèi)振蕩水柱式波能發(fā)電裝置，包括進(jìn)氣艙、導(dǎo)流艙和發(fā)電機(jī)組，所述進(jìn)氣艙為下端開口的空腔結(jié)構(gòu)，在進(jìn)氣艙的頂部安裝有若干個單向進(jìn)氣閥，在進(jìn)氣艙的一側(cè)安裝有導(dǎo)流艙，進(jìn)氣艙的上半部分通過單向出氣閥與導(dǎo)流艙連通，導(dǎo)流艙與發(fā)電機(jī)組連接，當(dāng)月池內(nèi)自由液面升高時，進(jìn)氣艙內(nèi)空氣的壓強(qiáng)增大，空氣通過單向出氣閥流入到導(dǎo)流艙內(nèi)，推動發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流艙內(nèi)安裝有第一濾氣板。

作為優(yōu)選，所述第一濾氣板下方設(shè)有導(dǎo)流罩，所述導(dǎo)流罩包含截面為正方形的方形導(dǎo)流罩本體和截面為圓形的圓形導(dǎo)流罩本體，所述方形導(dǎo)流罩本體通過過渡段與圓形導(dǎo)流罩本體連接，圓形導(dǎo)流罩本體與發(fā)電機(jī)組連接。

作為優(yōu)選，所述圓形導(dǎo)流罩本體的頂端設(shè)有第二濾氣板。

作為優(yōu)選，所述發(fā)電機(jī)組包含轉(zhuǎn)動翼片，所述轉(zhuǎn)動翼片通過轉(zhuǎn)動軸與第一錐齒輪連接，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第二錐齒輪與發(fā)電機(jī)連接，轉(zhuǎn)動軸通過固定軸承安裝在導(dǎo)流艙艙底上，在導(dǎo)流艙艙底上設(shè)有出風(fēng)口。

作為優(yōu)選，所述第一錐齒輪和第二錐齒輪的傳動比為1:3。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)氣艙的橫截面為L型。

有益效果：本發(fā)明的月池內(nèi)振蕩水柱式波能發(fā)電裝置，提供了一種利用鉆井船月池內(nèi)流體運動產(chǎn)生電能的方式，結(jié)構(gòu)巧妙，便于實施，提高了鉆進(jìn)船結(jié)構(gòu)的利用率，并且利用本發(fā)明提供的持續(xù)電能為綠色能源，能夠減少了鉆進(jìn)船能源的消耗，節(jié)約作業(yè)的成本。

附圖說明

圖1為帶鉆月池結(jié)構(gòu)井船月池示意圖；

圖2為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明波能發(fā)電裝置俯視圖；

圖4為導(dǎo)流罩剖面圖；

圖5為第一濾氣板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，為本發(fā)明采用的深水鉆井船，月池位于鉆井船中部，呈方形，貫穿整個船體，其尺寸為25m*25m。為合理利用池內(nèi)水柱振蕩，在月池左右兩側(cè)同時布置兩套本發(fā)明的發(fā)電裝置產(chǎn)生電能。

如圖2至圖6所示，本發(fā)明的月池內(nèi)振蕩水柱式波能發(fā)電裝置，包括進(jìn)氣艙1、導(dǎo)流艙2和發(fā)電機(jī)組3，所述進(jìn)氣艙1為下端開口的空腔結(jié)構(gòu)，在進(jìn)氣艙1的頂部安裝有若干個單向進(jìn)氣閥13，在進(jìn)氣艙1的一側(cè)安裝有導(dǎo)流艙2，導(dǎo)流艙2為一方柱型結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣艙1的上半部分通過單向出氣閥14與導(dǎo)流艙2連通，導(dǎo)流艙2與發(fā)電機(jī)組3連接，當(dāng)月池內(nèi)自由液面升高時，進(jìn)氣艙1內(nèi)空氣的壓強(qiáng)增大，空氣通過單向出氣閥14流入到導(dǎo)流艙2內(nèi)，推動發(fā)電機(jī)組3發(fā)電。

在本發(fā)明中，所述導(dǎo)流艙2內(nèi)安裝有第一濾氣板21，所述第一濾氣板21下方設(shè)有導(dǎo)流罩22，所述導(dǎo)流罩22包含截面為正方形的方形導(dǎo)流罩本體221和截面為圓形的圓形導(dǎo)流罩本體223，所述方形導(dǎo)流罩本體221通過過渡段222與圓形導(dǎo)流罩本體223連接，圓形導(dǎo)流罩本體223與發(fā)電機(jī)組3連接，所述圓形導(dǎo)流罩本體223的頂端設(shè)有第二濾氣板23。第一濾氣板21和第二濾氣板23采用相同材質(zhì)制成，其上開有較多小孔，使得空氣在經(jīng)過濾氣板后在導(dǎo)流罩22中均勻流動。

在本發(fā)明中，所述發(fā)電機(jī)組3包含轉(zhuǎn)動翼片31，所述轉(zhuǎn)動翼片31通過轉(zhuǎn)動軸32與第一錐齒輪341連接，第一錐齒輪341與第二錐齒輪342嚙合，所述第一錐齒輪341和第二錐齒輪342的傳動比優(yōu)選為1:3，第二錐齒輪342與發(fā)電機(jī)35連接，轉(zhuǎn)動軸32通過固定軸承33安裝在導(dǎo)流艙2艙底上，在導(dǎo)流艙2艙底上設(shè)有出風(fēng)口36。所述旋轉(zhuǎn)翼片31位于導(dǎo)流罩22下部，其旋轉(zhuǎn)直徑為導(dǎo)流罩22寬度的90％，所述發(fā)電機(jī)35固定于船底平臺處。

在本發(fā)明中，為充分利用月池周邊空間，本文將兩進(jìn)氣艙1都設(shè)計為L型結(jié)構(gòu)，兩個L型的進(jìn)氣艙1包裹于月池四周。單向進(jìn)氣閥13位于進(jìn)氣艙1頂部甲板上，每一進(jìn)氣艙1上均勻布置13個單向進(jìn)氣閥13，共26個，也呈L型分布。兩導(dǎo)流艙2對稱布置于進(jìn)氣艙1左右兩側(cè)，導(dǎo)流艙2為方形結(jié)構(gòu)，截面積小于進(jìn)氣艙1，兩組單向出氣閥14布置于水密艙壁上。調(diào)節(jié)單向出氣閥14的出氣速率，利用進(jìn)氣艙1與導(dǎo)流艙2之間的體積差，增大空氣受進(jìn)入導(dǎo)流艙2后的流速。

在本發(fā)明中，一種月池內(nèi)振蕩水柱式發(fā)電裝置，其工作原理如下：

當(dāng)鉆進(jìn)船外部受流及波激勵時，月池內(nèi)流體產(chǎn)生相應(yīng)的活塞及晃運動，池內(nèi)自由液面的升高與降低，月池內(nèi)振蕩水柱形成。

當(dāng)月池內(nèi)自由液面升高，流體進(jìn)入外部擋浪板11內(nèi)導(dǎo)致進(jìn)氣艙1中的自由液面也隨之升高。此時進(jìn)氣艙1內(nèi)空氣的壓強(qiáng)增大，空氣通過單向出氣閥14流入到導(dǎo)流艙2內(nèi)。調(diào)節(jié)單向出氣閥14的進(jìn)氣速度，保持進(jìn)氣艙1內(nèi)始終為一個大氣壓，利用進(jìn)氣艙1與到導(dǎo)流艙2的體積差，空氣流入導(dǎo)流艙2后流速大于近氣艙1中的流速?？諝饬魅雽?dǎo)流艙2后，通過第一濾氣板21與第二濾氣板23的過濾，形成均勻速度的氣流，順著導(dǎo)流罩22流下，推動轉(zhuǎn)動翼片31轉(zhuǎn)動。由于轉(zhuǎn)動翼片31緊固與轉(zhuǎn)動軸32頂部，轉(zhuǎn)動軸32也隨之轉(zhuǎn)動，同時帶動齒輪組34運動。通過第一錐齒輪341與第二錐齒輪342的傳動加速，使得發(fā)電機(jī)35以三倍于旋轉(zhuǎn)翼片31的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生電能，這大大提高了發(fā)電的效率。同時空氣通過旋轉(zhuǎn)翼片31后，由出風(fēng)口36排出。

當(dāng)月池內(nèi)自由液面下降時，外部擋浪板11內(nèi)自由液面也隨之下降。此時進(jìn)氣艙1內(nèi)壓強(qiáng)降低，空氣由進(jìn)氣艙1頂部的單向進(jìn)氣閥13流入進(jìn)氣艙1內(nèi)，使得進(jìn)氣艙1壓強(qiáng)保持穩(wěn)定。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。