[发明专利]浮体-摇杆直驱式波浪能透平发电机

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源领域，涉及一种获取海水波浪能量发电的新型装置。该装置利用波浪能带动摇杆使摇杆头部双向共轴式自变距透平与海水做相对运动，从而将波浪能转化为透平旋转能量来发电。

背景技术

目前，传统化石能源日渐枯竭，国际性的能源危机和持续环境恶化使各国纷纷加大对新兴可再生能源的开发力度，海洋能源是可再生能源的一种，储量丰富。海洋能源中波浪能可利用储量最大，但其利用难度也极大。英国沿海、美国西海岸等地区都是波浪能丰富的地域，波浪能装置式样极多，被称为发明家的乐园，但至今并无能成熟可靠运行的装置出现，其主要原因为波浪能的巨大破坏力，使得装置难以承受。本发明海洋能浮体-摇杆直驱式波浪能透平发电机是一种新型波浪能发电装置，该装置将波浪能的上下运动转化为双向共轴式自变距透平与海水的相对运动，从而利用透平将这种相对运动转化为转动驱动水下直驱发电机发电，减少了能量二次转化提高了效率，同时装置除浮体外均在海面以下，浮体也具有充放气下沉功能，可有效避免台风及巨浪的袭击，因此装置具有较高的效率和可靠性。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是研发一种新型的波浪能发电装置，该装置与以往的波浪能发电装置最大区别是将波浪能的上下运动通过力臂放大带动自变距透平与海水做相对运动，由于自变距透平可在双向海水流动下向同一个方向旋转，因此可将波浪能转化为转动，驱动发电机发电。其整体效率要高于传统波浪能的二次转化能量，结构也更为简单。同时传统波浪能发电装置大部为漂浮式装置，其抗台风、抗巨浪能力差，往往短时间运行即遭破坏，而本发明的装置机械部分均在海面以下，仅浮体部分在水面，浮体也可在台风来临前采用放气下潜的方式躲避超强台风的侵袭，这样使得整个装置抗台风、巨浪的能力得到极大的提高，也使得装置可靠性有了保证。

技术方案：

采用浮体通过软性系索连接在摇杆中部，摇杆头部垂直安装共轴式自变距透平直驱水下发电机，该发电机由共轴式自变距透平及直驱式水下发电机组成。摇杆后部通过转轴连接在海底固定桩柱上部，摇杆中部安装有下支杆、上限位软索，可以限定摇杆向下和向上的幅度。当波浪到来时，浮体随波浪上下运动，带动摇杆做摇摆运动，由于摇杆连接位置不同，波浪能的上下运动通过摇杆的杠杆作用放大后传递给头部垂直安装的自变距水平轴直驱式发电机，该发电机与海水形成相对运动，从而推动发电机两端的共轴式透平旋转发电，该上下相对运动通过固定的限位脚和限位索来控制最大幅度，防止发电机撞击海底或抬升过度，同时限定发电机摆动角度后可使输电电缆在小角度做摆动防止了电缆缠绕。自变距透平采用对称翼型(NACA0012)的大实度叶片，叶片根部带有自变距水动力补偿小翼，叶片与轮毂连接处设有限位控制系统，使叶片可以在±14°内调整角度，以迎合来流方向。当来流改变方向的时候，叶片由水动力补偿小翼产生偏转力矩，使叶片改变桨距，并由叶根限位控制器限制在14°，此时叶片处于最佳攻角，因而具有最高的转换效率，在反向来流的同时叶片旋转方向仍不改变。当台风来临时可提前将浮体放气阀打开，将装置整体沉入水下进行保护，台风过后可通过充气阀将浮体内部气体排出，恢复装置工作状态，在需要维修时，可在高潮位时将支撑脚放开，由于重力其向下垂直支撑在海底，当低潮位时发电机头部露出水面，可在此时进行维修，不需专用吊装设备和船只大大降低了维护费用。

发明效果

本发明是一种新型的波浪能发电装置，整个装置结构简单，工作可靠，变距过程无需额外能量，能量无需二次转换，同时具有抗海水涌动破坏特性，故可在海水环境中长时间、持续稳定工作。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

该发明由浮体部分、水下发电机部分、摇杆支架部分组成。浮体部分由浮体1、放水阀3、充气阀2和软索4组成，水下发电机部分由直驱式水下发电机13、共轴式自变距透平14和输电电缆15组成，摇杆支架部分由摇臂杆6、整流罩5、支撑脚10、限位软索9和水下支架8等组成。设有放水阀3和充气阀2的浮体1通过软索4与摇臂杆6铰接，摇臂杆6上部用螺栓固定装有直驱式水下发电机13，摇臂杆6上焊接有整流罩5，摇臂杆6下通过旋转轴7铰接安装在水下支架8上，摇臂杆6中部铰接有支撑脚10并通过软索系在摇臂杆6上。摇臂杆6前部固定有限位支撑脚11，限位支撑脚11上附有浮力调节体12，摇臂杆6与水下支架8连接有限位软索9。直驱式水下发电机13驱动主轴两端安装有共轴式自变距透平14。直驱式水下发电机13输电电缆15通过摇臂杆6与旋转轴7垂入海底连接到岸上。