一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，應(yīng)用于海洋可再生能源開發(fā)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，世界能源的主要來(lái)源是化石燃料燃燒釋放的熱能，然而化石燃料儲(chǔ)量有限，不可長(zhǎng)久滿足社會(huì)需求，在不久的將來(lái)化石燃料將面臨枯竭的境地。同時(shí)，化石燃料的燃燒導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越多的影響人類的日常生活，酸雨、溫室效應(yīng)、霧霾等環(huán)境問(wèn)題也日益受到人們關(guān)注。海洋能指的是在海水的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的可再生能量，主要包括波浪能、海流能、潮汐能、鹽差能、溫差能等。海流能是指海水流動(dòng)所具有的動(dòng)能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量，是一種以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。海流能發(fā)電的獲能裝置多是與風(fēng)能獲能裝置類似的水輪機(jī)，由于其獲能效率高、技術(shù)相對(duì)成熟等特點(diǎn)，而成為眾多研究者傾向選擇的結(jié)構(gòu)之一。海上風(fēng)力資源豐富，海上風(fēng)機(jī)建設(shè)時(shí)，為了方便船只?？浚残突A(chǔ)帶有靠船柱結(jié)構(gòu)。在海洋工程應(yīng)用中，筒型基礎(chǔ)造價(jià)低廉、安全可靠且易于安裝與回收，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的結(jié)構(gòu)形式。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外開發(fā)的海流發(fā)電水輪機(jī)安裝形式分為基于漂浮式和粧柱式。申請(qǐng)?zhí)枮?01310169274.9介紹了一種浮筒式潮流能發(fā)電裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?01410539768.6介紹了一種自適應(yīng)牽引式潮流能發(fā)電裝置，將水輪機(jī)安裝在浮筒上，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。申請(qǐng)?zhí)枮?01320147153.X介紹了一種自升降式潮流能發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)雖然穩(wěn)定，但需要制作單獨(dú)的粧柱基礎(chǔ)，成本較高。海流發(fā)電水輪機(jī)獲能功率與水流流速有關(guān)，在低流速水流下，獲能效率和獲能功率都不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，將安裝有海流發(fā)電水輪機(jī)的導(dǎo)流筒依附在復(fù)合筒型基礎(chǔ)的靠船柱上，導(dǎo)流筒內(nèi)部為中空，依靠重力和浮力實(shí)現(xiàn)下沉及上浮，導(dǎo)流通道設(shè)置為文丘里管形式，提高了海流發(fā)電水輪機(jī)的獲能功率。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，包括筒型基礎(chǔ)以及筒型基礎(chǔ)設(shè)置的靠船柱，還包括依附在靠船柱上的導(dǎo)流筒，所述的導(dǎo)流筒中部設(shè)有導(dǎo)流通道，所述的導(dǎo)流通道為兩端截面大，中間截面小的形式，在導(dǎo)流通道設(shè)有水輪機(jī)，并通過(guò)支撐架安裝在導(dǎo)流通道中間截面處。
[0007]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流筒內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)流筒外壁與導(dǎo)流通道內(nèi)壁之間形成夾層。
[0008]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流筒由階梯型圓柱本體與導(dǎo)向套組成，通過(guò)螺栓將導(dǎo)向套與導(dǎo)流筒依附在靠船柱上，并使導(dǎo)流筒能夠沿著靠船柱上下移動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流筒的外壁為流線型。
[0010]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流筒上部設(shè)有與導(dǎo)流筒內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)貫通的通氣孔。
[0011]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流通道截面為圓形，其兩端為等徑的大截面。
[0012]進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流通道的內(nèi)壁為流線型。
[0013]進(jìn)一步的，所述的支撐架為三角形結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步的，所述的支撐架上設(shè)有螺孔，水輪機(jī)筒壁上設(shè)有法蘭，法蘭上有和支撐架對(duì)應(yīng)的螺孔，通過(guò)螺栓配合將水輪機(jī)安裝在支撐架上。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016](1)借助海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)進(jìn)行海流發(fā)電水輪機(jī)的安裝，減少了海上制作平臺(tái)的成本。
[0017](2)復(fù)合筒型基礎(chǔ)材料為鋼筋混凝土，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對(duì)于惡劣的海洋環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。
[0018](3)導(dǎo)流筒內(nèi)部設(shè)置為空腔，借助重力和浮力，可方便的實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的下沉、上浮及回收。
[0019](4)導(dǎo)流通道設(shè)置為文丘里管形式，對(duì)于海流發(fā)電水輪機(jī)獲能功率具有明顯的提升效果。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用導(dǎo)流筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型的水輪機(jī)安裝示意圖。
[0023]其中:1、筒型基礎(chǔ)；2、靠船柱；3、導(dǎo)向套；4、導(dǎo)流筒；5、走道；6、通氣孔；7、水輪機(jī)；8、支撐架；9、導(dǎo)流通道。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。
[0025]該實(shí)用新型提供了一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝拆卸方便、能提高海流發(fā)電水輪機(jī)獲能的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
[0026]海上風(fēng)機(jī)發(fā)展迅速，為了方便船舶停靠，由附圖1可知，海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)1設(shè)置有靠船柱2結(jié)構(gòu)，利用靠船柱2與海流發(fā)電相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)合筒型基礎(chǔ)1的綜合利用。為了方便水輪機(jī)7安裝，設(shè)計(jì)導(dǎo)流筒4結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境，筒型基礎(chǔ)1和導(dǎo)流筒4在岸上進(jìn)行預(yù)制，使用鋼筋混凝土材料制作。導(dǎo)流筒4由階梯型圓柱本體與導(dǎo)向套3組成，導(dǎo)流筒4的流線型外壁能有效減小水流對(duì)導(dǎo)流筒4的沖擊力，通過(guò)螺栓將導(dǎo)向套3與導(dǎo)流筒4依附在靠船柱2上，將靠船柱2作為支撐結(jié)構(gòu)，節(jié)省了單獨(dú)制作粧柱基礎(chǔ)的成本，同時(shí)對(duì)于導(dǎo)流筒4的穩(wěn)定性具有一定益處。
[0027]參見附圖2，導(dǎo)流筒4中部為導(dǎo)流通道9，作為海流發(fā)電水輪機(jī)7的入水口。導(dǎo)流筒4內(nèi)部為中空設(shè)計(jì)，使導(dǎo)流筒4外壁與導(dǎo)流通道9內(nèi)壁之間形成夾層，用于儲(chǔ)水或空氣，階梯型圓柱的高度根據(jù)水深確定，應(yīng)保證上蓋的通氣孔6位于海面之上，方便內(nèi)外進(jìn)行水或空氣的交換。
[0028]導(dǎo)流通道9位于導(dǎo)流筒4的中間位置，受海底邊界層及表層風(fēng)浪影響，中間水層的海流流速較大。導(dǎo)流通道9截面設(shè)計(jì)為圓形，流線型的內(nèi)壁能夠減小水流對(duì)壁面的侵蝕，降低空化現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)文丘里管原理，流量相同時(shí)，截面積越小，流速越大，將導(dǎo)流通道9設(shè)計(jì)為兩端截面大，中間截面小的形式，增大了中間截面處的水流流速，將水輪機(jī)7安裝在中間截面處，水輪機(jī)7從水流中獲取的能量也得到了提升，即使是低流速也有較高的獲能功率。受漲潮落潮影響，海流方向會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)流通道9兩端設(shè)置為等徑的大截面，可以使水輪機(jī)7同時(shí)適應(yīng)兩個(gè)方向的水流，為捕獲能量帶來(lái)方便。
[0029]參見附圖3，導(dǎo)流通道9內(nèi)中間截面處設(shè)置有支撐架8，使用混凝土材料制成，三角形結(jié)構(gòu)的支撐架8保證基礎(chǔ)穩(wěn)定的同時(shí)，減小了支撐架8對(duì)水流的阻擋效應(yīng)，降低對(duì)水輪機(jī)7獲能輸出的負(fù)面影響。支撐架8上有螺孔，水輪機(jī)7筒壁上有法蘭，法蘭上有和支撐架8對(duì)應(yīng)的螺孔，通過(guò)螺栓配合將水輪機(jī)7安裝在支撐架8上，方便安裝、拆除水輪機(jī)7。
[0030]水輪機(jī)7安裝完成后，將導(dǎo)流筒4拖航到筒型基礎(chǔ)I位置，由于此時(shí)導(dǎo)流筒4內(nèi)部夾層空間是空氣，依靠浮力可以很輕松的進(jìn)行拖航。到達(dá)筒型基礎(chǔ)I地點(diǎn)后，調(diào)整導(dǎo)向套3和導(dǎo)流筒4的位置，使用螺栓將導(dǎo)向套3與導(dǎo)流筒4依附在靠船柱2上，通過(guò)通氣孔6往導(dǎo)流筒4內(nèi)部夾層空間注水，依靠重力使導(dǎo)流筒4沿著靠船柱2逐漸下沉，當(dāng)水輪機(jī)7下沉到合適水層時(shí)，停止往導(dǎo)流筒4加水，水輪機(jī)7進(jìn)行工作。導(dǎo)流筒4下沉?xí)r，通過(guò)設(shè)置水位線或限位機(jī)構(gòu)，保證導(dǎo)流筒4不與筒型基礎(chǔ)I發(fā)生碰撞。
[0031]當(dāng)水輪機(jī)7出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，通過(guò)通氣孔6將導(dǎo)流筒4內(nèi)部夾層空間的水抽出，整體結(jié)構(gòu)依靠浮力自動(dòng)浮出水面，技術(shù)人員可站在靠船柱2或走道5上進(jìn)行水輪機(jī)7維修。
[0032]應(yīng)當(dāng)明確的是，本實(shí)用新型不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，按本實(shí)用新型構(gòu)思所做出的顯而易見的改進(jìn)和修飾都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:包括筒型基礎(chǔ)以及筒型基礎(chǔ)設(shè)置的靠船柱，還包括依附在靠船柱上的導(dǎo)流筒，所述的導(dǎo)流筒中部設(shè)有導(dǎo)流通道，所述的導(dǎo)流通道為兩端截面大，中間截面小的形式，在導(dǎo)流通道設(shè)有水輪機(jī)，并通過(guò)支撐架安裝在導(dǎo)流通道中間截面處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流筒內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)流筒外壁與導(dǎo)流通道內(nèi)壁之間形成夾層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流筒由階梯型圓柱本體與導(dǎo)向套組成，通過(guò)螺栓將導(dǎo)向套與導(dǎo)流筒依附在靠船柱上，并使導(dǎo)流筒能夠沿著靠船柱上下移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流筒的外壁為流線型。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流筒上部設(shè)有與導(dǎo)流筒內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)貫通的通氣孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流通道截面為圓形，其兩端為等徑的大截面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的導(dǎo)流通道的內(nèi)壁為流線型。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的支撐架為三角形結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，其特征是:所述的支撐架上設(shè)有螺孔，水輪機(jī)筒壁上設(shè)有法蘭，法蘭上有和支撐架對(duì)應(yīng)的螺孔，通過(guò)螺栓配合將水輪機(jī)安裝在支撐架上。
【專利摘要】一種與海流發(fā)電相結(jié)合的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)，應(yīng)用于海洋可再生能源開發(fā)領(lǐng)域。是借助海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)設(shè)置導(dǎo)流筒，并將導(dǎo)流筒中部設(shè)計(jì)為兩端截面大，中間截面小，將海流水輪機(jī)組置于中間的小截面處，應(yīng)用文丘里管原理使水流流速通過(guò)中間截面時(shí)增大，來(lái)提高發(fā)電水輪機(jī)的獲能功率。導(dǎo)流通道兩端為等徑的大截面，使得發(fā)電水輪機(jī)同時(shí)適用于正反兩個(gè)方向的水流，方便捕獲海流能量。本實(shí)用新型借助海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)進(jìn)行安裝，減少了海上制作平臺(tái)的成本。導(dǎo)流通道設(shè)置為文丘里管形式，提升了獲能功率，同時(shí)導(dǎo)流筒借助重力和浮力方便的實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的下沉、上浮及回收，并且價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對(duì)于惡劣的海洋環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。
【IPC分類】F03B13/14, F03D13/25, F03D9/25
【公開號(hào)】CN205117623
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520700501
【發(fā)明人】徐寶
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)前沿技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日