一种新型海洋潮流能发电装置

1.本发明涉及一种新型海洋潮流能发电装置，属于利用海洋潮流发电领域。


背景技术：

2.随着化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的日益严重，海洋可再生能源(海上风能、波浪能和潮流能)成为研究热点。相对波浪而言，潮流能的变化要平稳且有规律得多，潮流能随潮汐的涨落每天2次改变大小和方向。一般说来，最大流速在2m/s以上的水道，能均有实际开发的价值。依据国家海洋局相关资料，我国拥有近300万平方公里的辽阔海域，海岸线超过3.2万公里，其中有1.8万公里海岸线附近蕴含将近5
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106mw潮流能，能量密度估算为2～6kw/m2，年平均产出功率可达1.3
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104mw。根据上述描述可以看出，我国海洋潮流能开发潜能巨大。海洋能是取之不尽用之不竭的，而且发电时既不产生污染物质，也不会占用土地资源。如果我国的海洋能资源可以得到充分的开发利用，可以一定程度上解决沿海地区及南海岛屿居民的生活与生产用电问题，并且对于保护海洋生态环境、发展海洋经济、推进生态文明建设具有重要战略意义。
3.目前来说，相比于潮汐能发电转换技术，潮流能还不是很成熟，虽有部分海洋潮流能发电原理和装置有创新改进，但是普遍具有发电功率低、转换效率差、发电成本高昂等缺陷，大功率级的发电装置大多处在研究阶段，仍不能满足普及应用的标准。因此，如何解决能量分散不易集中、开发成本高、转化效率低、装置运行稳定性差等问题仍是取得突破的关键。


技术实现要素：

4.为了解决上述的现有技术问题，本发明提供一种新型海洋潮流能发电装置，该发电装置上部浮体采用圆柱体结构，有利提高整个装置的稳定性和工作甲板的承载能力，可以更好的应对海洋复杂环境下来自各个方向载荷的冲击，新型导流罩和压电片位置的设计，能够提高旋转的速度，从而提高海洋潮流的再利用效率。
5.一种新型海洋潮流能发电装置，其结构包括上层浮体、连接柱体1、连接柱体2、承载柱体1、承载柱体2、s形叶片、连接环扣、导流罩、压电片、磁极以及密封外壳。所述的连接柱体1和连接柱体2与上层浮体采用固定连接，连接点位于以浮体底部圆心为中心的中心矩形四个端点上，并且这个中心矩形是根据对承载柱体1和承载柱体2的重量进行中心取矩得到，该设计更有利于保障系统稳定性。所述连接柱体1和连接柱体2通过连接环扣对承载柱体1和承载柱体2进行约束，承载柱体1中部外表面等距固定有三幅装有压电片的s形叶片，两端固定有转动磁极，当s形叶片在海洋潮流作用下发生旋转，会带动磁极跟随一起转动，磁极外装有密封外壳，密封外壳内部镶嵌线圈，磁极转动切割线圈，产生感应电流，整个发电过程在密封外壳保护下不受外在水力的干扰；承载柱体2对应承载柱体1位置安装有设计成喇叭口形状导流罩，潮流从大口径流向小口径形成压力差，使得流速增大，冲击在叶轮上，加快发电装置的工作速度，并且导流罩的大小口径圆心处于同一直线，其延长线经过附
着在s形叶片的压电片上。
6.优选的是，上层浮体部采用圆柱模型结构，圆筒形浮体平台具有更大的水线面面积，提高了稳定性和工作甲板的承载能力。紧凑的结构设计实现了构件的弯曲载荷和疲劳强度最小化，可以很好的应对海洋复杂环境下来自各个方向载荷的冲击。
7.优选的是，所述s形叶片采用绕流理论及双圆弧翼型法设计而出，该翼型具有良好的反风性能，在面对海洋潮流的冲击下s形叶片发生旋转，由于s形叶片和承载柱体2之间是固定连接，s形叶片的转动带动承载柱体2发生旋转，从而使得固定在承载柱体2两端的磁极发生旋转，切割位于封闭外壳内的线圈，产生感应电流，从而可以更加高效利用潮流。
8.优选的是，压电片位置设计在导流罩的大小口径圆心连线的延长线上，且s形叶片上附着有压电片，在海洋潮流的冲击下，将动能转化为电能，更大效率上利用了潮流的冲击作用，并且和磁极旋转产生的感应电流共用同一电路，保障了电流的有效输出，使得本发明装置不仅利用潮流让叶片旋转，还收集了潮流冲击的动能。
9.优选的是，导流罩设计成喇叭口形状，潮流从大口径流向小口径形成压力差，使得流速增大，冲击在叶轮上，加快发电装置的工作速度。
10.与现有技术相比，本发明带来的有益效果是：上部浮体结构采用圆柱形设计，圆柱形结构与水面的接触面积更大，有利提高整个装置的稳定性和工作甲板的承载能力，可以更好的应对海洋复杂环境下来自各个方向载荷的冲击；新型导流罩的设计利用直接增加冲击在叶片上的动能，提高旋转的速度，增大发电量；新型压电片位置的设计，更好的用了海洋潮流的能量，实现高效、无污染式提升发电性能。
附图说明
11.图1为本发明装置的结构示意图；
12.图2为本发明装置的海流发电模块示意图；
13.图3为本发明装置的潮流增强模块示意图；
14.图中标记为：1.上层浮体部分；2.连接柱体1；3.连接柱体2；4.承载柱体1；5.承载柱体2；6.连接环扣；7.s形叶片；8.导流罩；9.压电片；10.磁极；11.密封外壳。
具体实施方式
15.为了进一步了解本发明的优点、功效和实施方式，下面将结合附图对本发明进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.如图1所示，一种新型海洋潮流能发电装置，由上层浮体、海流发电模块和增强潮流模块组成。上层浮体部分采用圆柱模型结构，圆筒形浮体平台具有更大的水线面面积，提高了稳定性和工作甲板的承载能力。紧凑的结构设计实现了构件的弯曲载荷和疲劳强度最小化，可以在为整个装置提供浮力的同时，更好的应对海洋复杂环境下来自各个方向载荷的冲击。海流发电模块由连接柱体2、承载柱体2、s形叶片、连接环扣、压电片、磁极、密封外壳组成。增强潮流模块由连接柱体1、承载柱体1、连接环扣、导流罩、密封外壳组成。其中所述的承载柱体1通过连接环扣约束于连接柱体1上，所述的承载柱体2通过连接环扣约束于
连接柱体2上，所述的连接柱体1和连接柱体2都是直接固定在上层浮体底部，其固定位置是依照两边的重量对圆心取矩得到，以保证整个系统的稳定性。
17.如图2所示，海流发电模块在面对海洋潮流的冲击下s形叶片发生旋转，由于s形叶片和承载柱体2之间是固定连接，s形叶片的转动带动承载柱体2发生旋转，从而使得固定在承载柱体2两端的磁极发生旋转，切割位于封闭外壳内的线圈，产生感应电流，同时s形叶片上附着有压电片，在海洋潮流的冲击下，将动能转化为电能，充分利用了海洋潮流的能量，并且和磁极旋转产生的感应电流共用同一电路，保障了电流的有效输出。
18.如图3所示，增强潮流装置设计成和发电模块相同的模型，并且使用材料都是相同的，目的是为了达到无承载条件下更好的平衡，海流从大口径流向小口径，根据伯努利原理在管道内会增速增压，从而达到增强潮流使得s形叶片高速旋转的目的，导流罩的流入端直径到流出端直径逐渐减小，并且所有圆心都在同一直线上，在起始时刻，该直线恰好经过附着在s形叶片上的压电片上，充分将海洋潮流的能量利用起来。
19.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。