一種利用波浪能的升力型葉輪發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用波浪能的發(fā)電裝置，具體涉及一種利用波浪能的立軸式升力型葉輪發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求正在飛速增長。如今，煤、石油、天然氣等不可再生能源均面臨著儲(chǔ)量枯竭、價(jià)格上漲的困境、而且對(duì)地球環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染。開發(fā)和利用可再生清潔能源，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。在各種清潔能源中，水力發(fā)電作為一種取之不盡又無污染的能源，一直以來都受到人們的青睞。海洋蘊(yùn)藏大量能量，包括波浪能、潮汐能、海洋溫差能、鹽梯度能、洋流能等。而波浪能作為海洋能源中最豐富、最普遍、能量密度比較高的能源之一，占海洋能源的比重最大，并得到了廣泛的利用。波浪能具有的特點(diǎn)是，不但水流往前或者往后運(yùn)動(dòng)，同時(shí)伴隨著浪的存在，水面有上下的波動(dòng)。然而，常見的沿岸式波浪能發(fā)電裝置往往僅利用單一的水流推力或水面的上下波動(dòng)，未能很好的將兩者進(jìn)行綜合利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種同時(shí)可以利用水流前進(jìn)和波浪上下涌動(dòng)的利用波浪能的升力型葉輪發(fā)電裝置。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的方案是:
[0005]—種利用波浪能的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:包括基座、與基座鉸接的支架以及設(shè)置在所述支架前端的升力型葉片，在所述支架上還設(shè)置有一使所述升力型葉片位于設(shè)定水深并在水流作用下加速上升或下降的浮體。
[0006]在所述基座前設(shè)有緩沖裝置，緩沖裝置的上端與所述支架連接。
[0007]所述浮體為一浮板。
[0008]所述浮板為船型浮板。
[0009]所述支架包括兩根連接桿以及位于兩根連接桿前端的主軸，所述升力型葉片設(shè)置在所述主軸上。
[0010]本發(fā)明升力型葉輪發(fā)電裝置，葉片采用立軸式升力型葉片，水平放置。充分利用了立軸式葉輪不受流體流向限制的優(yōu)勢。
[0011]整個(gè)葉輪常浸沒在水面下，如果水面平靜，那么葉輪可以直接利用海水流動(dòng)的動(dòng)能，來轉(zhuǎn)化成電能。
[0012]如果水面有波浪，則當(dāng)浪來的時(shí)候，由于水面高度上升，船型浮板受到浮力，提升葉輪向上運(yùn)動(dòng)，浪越大，來的速度越快，提升的速度就越快。在提升的過程中，葉輪本身受兩股流體作用，一股為主流流體，表現(xiàn)為水平流動(dòng)、前進(jìn)的流體；另一股為相對(duì)于葉輪提升而從上向下進(jìn)入葉輪的切向流動(dòng)的流體。二者作用使得進(jìn)入葉輪的流體流速大于主流流速。
[0013]當(dāng)浪平息的時(shí)候，水面下降，船型浮板向上的浮力減弱或消失，這時(shí)在葉輪、船體和連接桿的自重作用下，葉輪以基座為中心產(chǎn)生向下的速度。同樣，此時(shí)葉輪受到兩股流體氣流的作用，一股為主流流體、反向水平流動(dòng)的流體；另一股為相對(duì)于葉輪下降而切向進(jìn)入的，向上流動(dòng)的流體。二者作用使得進(jìn)入葉輪的流體流速大于主流流速。
[0014]由于波浪來來往往，不斷涌動(dòng)。所以葉輪始終處于這樣的上下起伏的運(yùn)動(dòng)中。進(jìn)入葉輪的流體有效速度也比主流流速增大了很多。
[0015]船型浮板與連接桿采用活動(dòng)鉸鏈連接，無論波浪來還是去，船型浮板始終浮在水面，從而將通過與浮板連接的支架末端的升力型葉輪保持在一定的水位上。船型浮板面向大海的前端采用上翹式設(shè)計(jì)，可以很好的捕捉波浪能。后端可以采用水平設(shè)計(jì)，也可采用上翹式設(shè)計(jì)。
[0016]由于本結(jié)構(gòu)中葉片布置方式構(gòu)成了立軸式旋轉(zhuǎn)葉輪，其本身具有不隨流向發(fā)生改變的優(yōu)點(diǎn)。因此，流體以任意角度流入葉輪，葉輪都以固定旋轉(zhuǎn)方向做功。
[0017]現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)往往僅單一利用波浪的能量或者水流的能量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的效果，充分利用了波浪能量和水流流動(dòng)的動(dòng)能，使得進(jìn)入葉輪流體的有效速度增大，通過疊加葉輪的轉(zhuǎn)速和繞基座的角速度，增大了葉輪的合成速度，從而提高了發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)波浪能的有效利用。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的俯視圖；
[0020]圖3是當(dāng)波浪襲來時(shí)，葉片的速度分析圖；
[0021]圖4是當(dāng)波浪退去時(shí)，葉片的速度分析圖。
[0022]圖中標(biāo)記如下:1.葉片；2.主軸；3.連接桿；4.船型浮板；5.緩沖裝置；6.基座。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0024]如圖1所示，葉片I通過支撐結(jié)構(gòu)固定在主軸2上，葉片I的展向方向與主軸2平行，構(gòu)成立軸式旋轉(zhuǎn)葉輪。主軸2長度大于葉片長度，通過軸承將主軸固定在連接桿3上。葉片I和主軸2構(gòu)成的葉輪常浸沒在水面下，依靠葉片的升力來推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，這樣可以充分利用海水流動(dòng)的動(dòng)能。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明還在連接桿之間，葉片的后方，設(shè)置了一個(gè)船型浮板4，利用船型浮板產(chǎn)生較大的浮力，來克服自身的重力、葉輪的重力以及連接桿的重力，最終船型浮板4始終漂浮于水面。
[0026]如圖1所示，兩根連接桿3另一端與基座6鉸接，基座6前設(shè)有緩沖裝置5，與連接桿3固定。緩沖裝置用于限制下沉位置以及上抬位置，防止連接桿撞到基座或整個(gè)裝置抬升過高。
[0027]如圖1所示，葉輪的葉片采用翼型形狀，在無浪季節(jié)，葉輪吸收海水流動(dòng)的動(dòng)能。葉片產(chǎn)生升力，葉片的圓頭端帶著尖尾巴旋轉(zhuǎn)，在圖1中為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。葉輪將葉片旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
[0028]如圖3所示，當(dāng)有浪推向岸邊的時(shí)候，海流本身向岸邊基座6方向流動(dòng)，此時(shí)葉片旋轉(zhuǎn)吸收海流流動(dòng)的動(dòng)能。同時(shí)，波浪使水平面提高，升高的水位抬高了浮在水面上的船型浮板4。在連接桿的限制下，船型浮板帶動(dòng)葉片和主軸，以基座為圓心，產(chǎn)生向上的提升運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于葉輪，流體以U速度進(jìn)入葉輪。這樣，此時(shí)橫向流動(dòng)流速V和向下流動(dòng)速度U疊加，產(chǎn)生斜向下的合速度W，這個(gè)合速度W大于橫向流動(dòng)流速U，吸收了海流流動(dòng)的動(dòng)能和波浪的能量。
[0029]如圖4所示，如果浪退去離開岸邊時(shí)，海流向遠(yuǎn)離岸邊基座的方向流動(dòng)，此時(shí)葉片旋轉(zhuǎn)吸收海流流動(dòng)的動(dòng)能，葉片逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。同時(shí)波浪退去或這一波浪平息的時(shí)候，水面高度下降。下降的水面使得船型浮板的浮力減小，在自身重力、葉輪的重力以及連接桿的重力作用下，船型浮板帶動(dòng)葉片和主軸，使得葉輪以基座為圓心，產(chǎn)生向下的下沉運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于葉輪下沉，流體以上升速度U’進(jìn)入葉輪。這樣，此時(shí)橫向流動(dòng)流速V’和向上流動(dòng)速度U’疊加，產(chǎn)生斜向上的合速度w’，這個(gè)速度r大于橫向流動(dòng)流速V’，吸收了海流流動(dòng)的動(dòng)能和波浪的能量。
[0030]隨著波浪來來往往，不斷涌動(dòng)，葉輪始終處于這樣的上下起伏的運(yùn)動(dòng)中。船型浮板與連接桿采用活動(dòng)鉸鏈連接，無論波浪來還是去，船型浮板始終浮在水面，然后通過活動(dòng)鉸鏈提升連接桿。
[0031]如圖1、3、4所示，浮板面向大海的前端為上翹式設(shè)計(jì)。當(dāng)波浪來的時(shí)候，上翹浮板前端可以很好捕捉波浪，推動(dòng)浮板向上運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用波浪能的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:包括基座、與基座鉸接的支架以及設(shè)置在所述支架前端的升力型葉片，在所述支架上還設(shè)置有一使所述升力型葉片位于設(shè)定水深并在水流作用下加速上升或下降的浮體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:在所述基座前設(shè)有緩沖裝置，緩沖裝置的上端與所述支架連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:所述浮體為一浮板。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:所述浮板為船型浮板。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于:所述支架包括兩根連接桿以及位于兩根連接桿前端的主軸，所述升力型葉片設(shè)置在所述主軸上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用波浪能的升力型葉輪發(fā)電裝置，其特征在于：包括基座、與基座鉸接的支架以及設(shè)置在所述支架前端的升力型葉片，在所述支架上還設(shè)置有一使所述升力型葉片位于設(shè)定水深并在水流作用下加速上升或下降的浮體；在所述基座前設(shè)有緩沖裝置，緩沖裝置的上端與所述支架連接。本發(fā)明通過往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的效果，充分利用了波浪能量和水流流動(dòng)的動(dòng)能，使得進(jìn)入葉輪流體的有效速度增大，通過疊加葉輪的轉(zhuǎn)速和繞基座的角速度，增大了葉輪的合成速度，從而提高了發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)波浪能的有效利用。
【IPC分類】F03B13/14, F03B3/12
【公開號(hào)】CN105114237
【申請?zhí)枴緾N201510613972
【發(fā)明人】趙振宙, 劉玄, 田晨, 許波峰, 陳潘浩, 曾冠毓, 嚴(yán)暢, 李濤, 陳景茹
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月23日