[发明专利]固定于水底的潮流能发电装置

说明书

本发明提供一种固定于水底的潮流能发电装置，包括外框架、至少三个内框架、至少三个水平轴水轮发电机、至少三根转轴、多根外套管和多根内套管。至少三个内框架可分离地设置于外框架内。至少三个水平轴水轮发电机分别设置于至少三个内框架内。至少一个水平轴水轮发电机对应安装于每根转轴，至少一根转轴对应安装于每个内框架。至少三个驱动单元分别连接转轴以驱动转轴转动。多根外套管固定于外框架。每根内套管的一部分连接对应的外套管的底端和水底。

技术领域

本发明属于海洋能发电领域，尤其涉及一种固定于水底的潮流能发电装置。

背景技术

潮流能发电装置共有两种固定方式，一种是通过钢缆、浮筒等结构固定悬浮在水中，另一种是通过打桩方式固定于水底。这两种固定方式由于是将发电装置固定于水中的不同的位置，因此其施工方法完全不同，相应的潮流能发电装置的结构也大相径庭。

现有的将潮流能发电装置固定于水底的施工方法主要是通过施工人员在水底进行爆破、夯击预制混凝土桩进行固定。然而，为了保证潮流能发电装置的发电效率，通常需要将发电装置设置在水流很急的地方。由于水流速度非常快，水下施工不但可靠性低，施工人员也会非常危险。

不同于其他领域中桩是施工和使用在较平静的水域，并且这些桩只起到轴向支撑和固定作用，在潮流能发电领域中，由于水流会产生非常大的径向冲击力，为了保证桩的牢靠度，每根桩的横截面积必须要得到保证。换言之，横截面积非常大的桩才能保证潮流能发电装置不被湍急的水流干扰，使其完全固定在水底。然而，增加了桩的横截面积，使得桩的迎水面积也大幅度增加，即增加了每个桩承受水流冲击力的受力面积。由于迎力面积增大，反而降低甚至抵消了加粗桩带来的牢固度，并且施工难度也大大增加。因此，现有的固定于水底的潮流能发电装置都存在固定不牢靠，施工复杂、危险、成本太高的问题。现有的潮流能发电装置由于受到施工方法的制约，无法大型化，成本居高不下，造成了人类无法突破的潮流能发电装置商业化运营的技术壁垒。

由于海洋环境复杂，水中阻力大，传统的潮流能发电装置的安装都要在海里进行，困难度高，费用庞大。另外，由于发电装置长期接触海水，在海水的长期侵蚀和巨大冲击力下，潮流能发电装置使用一段时间后就要定期进行维修或更换。然而传统的潮流能发电装置的维修和更换也均在海里进行，困难度高，成本巨大。甚至，因为部分组件的损坏，导致整个潮流能发电装置的报废，这是潮流能发电装置高成本的重要原因之一，也是造成现有的潮流能发电装置无法大规模化、商业化运营的直接原因。

尤其是水平轴水轮发电机，由于其所有设备（包括叶轮和发电机）均在水下，因此水平轴水轮发电机的维修更加困难，成本更高。因此，即便水平轴水轮发电机的发电效率高于垂直轴水轮发电机，但水平轴水轮发电机仍然无法商业化。然而，目前海洋能发电领域的技术人员都忽略了对维修方式的改进。

另外，传统的潮流能发电装置一般只采用一个至多两个水轮发电机。然而只采用一个或两个水轮发电机，为了提高发电功率，通常叶轮的直径需要制造得很大，这样会大大降低叶轮的转速，同时增大扭矩，导致中心轴和齿轮箱之间的摩擦加大，中心轴和齿轮箱的成本攀高。另外，整个发电装置的规模也会受到限制，发电装置的成本会居高不下，制约了潮流能发电装置的发展。

但是，目前海洋能发电领域的技术人员都存在着技术偏见，只着重于研发如何将水轮发电机的叶轮部分做大或者对叶轮叶片的结构进行改进以提高单个水轮发电机的发电功率。目前本领域没有任何人研究如何在不改变叶轮的前提下，提高发电功率且降低成本以适合商业运用。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种固定于水底的潮流能发电装置。