一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，应用于海洋可再生能源开发领域。
【背景技术】
[0002]当前，世界能源的主要来源是化石燃料燃烧释放的热能，然而化石燃料储量有限，不可长久满足社会需求，在不久的将来化石燃料将面临枯竭的境地。同时，化石燃料的燃烧导致的环境问题越来越多的影响人类的日常生活，酸雨、温室效应、雾霾等环境问题也日益受到人们关注。海洋能指的是在海水的运动过程中产生的可再生能量，主要包括波浪能、海流能、潮汐能、盐差能、温差能等。海流能是指海水流动所具有的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是一种以动能形态出现的海洋能。海流能发电的获能装置多是与风能获能装置类似的水轮机，由于其获能效率高、技术相对成熟等特点，而成为众多研究者倾向选择的结构之一。海上风力资源丰富，海上风机建设时，为了方便船只停靠，筒型基础带有靠船柱结构。在海洋工程应用中，筒型基础造价低廉、安全可靠且易于安装与回收，是一种经济可靠的结构形式。
[0003]目前国内外开发的海流发电水轮机安装形式分为基于漂浮式和粧柱式。申请号为201310169274.9介绍了一种浮筒式潮流能发电装置，申请号为201410539768.6介绍了一种自适应牵引式潮流能发电装置，将水轮机安装在浮筒上，结构的稳定性较差。申请号为201320147153.X介绍了一种自升降式潮流能发电基础结构，结构虽然稳定，但需要制作单独的粧柱基础，成本较高。海流发电水轮机获能功率与水流流速有关，在低流速水流下，获能效率和获能功率都不高。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型提供了一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，将安装有海流发电水轮机的导流筒依附在复合筒型基础的靠船柱上，导流筒内部为中空，依靠重力和浮力实现下沉及上浮，导流通道设置为文丘里管形式，提高了海流发电水轮机的获能功率。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:
[0006]—种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，包括筒型基础以及筒型基础设置的靠船柱，还包括依附在靠船柱上的导流筒，所述的导流筒中部设有导流通道，所述的导流通道为两端截面大，中间截面小的形式，在导流通道设有水轮机，并通过支撑架安装在导流通道中间截面处。
[0007]进一步的，所述的导流筒内部为中空结构，使导流筒外壁与导流通道内壁之间形成夹层。
[0008]进一步的，所述的导流筒由阶梯型圆柱本体与导向套组成，通过螺栓将导向套与导流筒依附在靠船柱上，并使导流筒能够沿着靠船柱上下移动。
[0009]进一步的，所述的导流筒的外壁为流线型。
[0010]进一步的，所述的导流筒上部设有与导流筒内部中空结构贯通的通气孔。
[0011]进一步的，所述的导流通道截面为圆形，其两端为等径的大截面。
[0012]进一步的，所述的导流通道的内壁为流线型。
[0013]进一步的，所述的支撑架为三角形结构。
[0014]进一步的，所述的支撑架上设有螺孔，水轮机筒壁上设有法兰，法兰上有和支撑架对应的螺孔，通过螺栓配合将水轮机安装在支撑架上。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016](1)借助海上风机复合筒型基础进行海流发电水轮机的安装，减少了海上制作平台的成本。
[0017](2)复合筒型基础材料为钢筋混凝土，价格低廉，结构稳定，对于恶劣的海洋环境具有良好的适应性。
[0018](3)导流筒内部设置为空腔，借助重力和浮力，可方便的实现整体结构的下沉、上浮及回收。
[0019](4)导流通道设置为文丘里管形式，对于海流发电水轮机获能功率具有明显的提升效果。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0021]图2为本实用导流筒内部结构示意图；
[0022]图3为本实用新型的水轮机安装示意图。
[0023]其中:1、筒型基础；2、靠船柱；3、导向套；4、导流筒；5、走道；6、通气孔；7、水轮机；8、支撑架；9、导流通道。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例，对本实用新型的具体实施做进一步描述。
[0025]该实用新型提供了一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，是一种结构简单、安装拆卸方便、能提高海流发电水轮机获能的基础结构。
[0026]海上风机发展迅速，为了方便船舶停靠，由附图1可知，海上风机筒型基础1设置有靠船柱2结构，利用靠船柱2与海流发电相结合，实现复合筒型基础1的综合利用。为了方便水轮机7安装，设计导流筒4结构。为了适应恶劣的海洋环境，筒型基础1和导流筒4在岸上进行预制，使用钢筋混凝土材料制作。导流筒4由阶梯型圆柱本体与导向套3组成，导流筒4的流线型外壁能有效减小水流对导流筒4的冲击力，通过螺栓将导向套3与导流筒4依附在靠船柱2上，将靠船柱2作为支撑结构，节省了单独制作粧柱基础的成本，同时对于导流筒4的稳定性具有一定益处。
[0027]参见附图2，导流筒4中部为导流通道9，作为海流发电水轮机7的入水口。导流筒4内部为中空设计，使导流筒4外壁与导流通道9内壁之间形成夹层，用于储水或空气，阶梯型圆柱的高度根据水深确定，应保证上盖的通气孔6位于海面之上，方便内外进行水或空气的交换。
[0028]导流通道9位于导流筒4的中间位置，受海底边界层及表层风浪影响，中间水层的海流流速较大。导流通道9截面设计为圆形，流线型的内壁能够减小水流对壁面的侵蚀，降低空化现象的发生。根据文丘里管原理，流量相同时，截面积越小，流速越大，将导流通道9设计为两端截面大，中间截面小的形式，增大了中间截面处的水流流速，将水轮机7安装在中间截面处，水轮机7从水流中获取的能量也得到了提升，即使是低流速也有较高的获能功率。受涨潮落潮影响，海流方向会发生改变，导流通道9两端设置为等径的大截面，可以使水轮机7同时适应两个方向的水流，为捕获能量带来方便。
[0029]参见附图3，导流通道9内中间截面处设置有支撑架8，使用混凝土材料制成，三角形结构的支撑架8保证基础稳定的同时，减小了支撑架8对水流的阻挡效应，降低对水轮机7获能输出的负面影响。支撑架8上有螺孔，水轮机7筒壁上有法兰，法兰上有和支撑架8对应的螺孔，通过螺栓配合将水轮机7安装在支撑架8上，方便安装、拆除水轮机7。
[0030]水轮机7安装完成后，将导流筒4拖航到筒型基础I位置，由于此时导流筒4内部夹层空间是空气，依靠浮力可以很轻松的进行拖航。到达筒型基础I地点后，调整导向套3和导流筒4的位置，使用螺栓将导向套3与导流筒4依附在靠船柱2上，通过通气孔6往导流筒4内部夹层空间注水，依靠重力使导流筒4沿着靠船柱2逐渐下沉，当水轮机7下沉到合适水层时，停止往导流筒4加水，水轮机7进行工作。导流筒4下沉时，通过设置水位线或限位机构，保证导流筒4不与筒型基础I发生碰撞。
[0031]当水轮机7出现故障需要检修时，通过通气孔6将导流筒4内部夹层空间的水抽出，整体结构依靠浮力自动浮出水面，技术人员可站在靠船柱2或走道5上进行水轮机7维修。
[0032]应当明确的是，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，按本实用新型构思所做出的显而易见的改进和修饰都应该在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:包括筒型基础以及筒型基础设置的靠船柱，还包括依附在靠船柱上的导流筒，所述的导流筒中部设有导流通道，所述的导流通道为两端截面大，中间截面小的形式，在导流通道设有水轮机，并通过支撑架安装在导流通道中间截面处。2.根据权利要求1所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流筒内部为中空结构，使导流筒外壁与导流通道内壁之间形成夹层。3.根据权利要求1所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流筒由阶梯型圆柱本体与导向套组成，通过螺栓将导向套与导流筒依附在靠船柱上，并使导流筒能够沿着靠船柱上下移动。4.根据权利要求1或2或3所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流筒的外壁为流线型。5.根据权利要求4所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流筒上部设有与导流筒内部中空结构贯通的通气孔。6.根据权利要求1或2所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流通道截面为圆形，其两端为等径的大截面。7.根据权利要求6所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的导流通道的内壁为流线型。8.根据权利要求1所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的支撑架为三角形结构。9.根据权利要求1所述的与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，其特征是:所述的支撑架上设有螺孔，水轮机筒壁上设有法兰，法兰上有和支撑架对应的螺孔，通过螺栓配合将水轮机安装在支撑架上。
【专利摘要】一种与海流发电相结合的海上风机复合筒型基础，应用于海洋可再生能源开发领域。是借助海上风机复合筒型基础设置导流筒，并将导流筒中部设计为两端截面大，中间截面小，将海流水轮机组置于中间的小截面处，应用文丘里管原理使水流流速通过中间截面时增大，来提高发电水轮机的获能功率。导流通道两端为等径的大截面，使得发电水轮机同时适用于正反两个方向的水流，方便捕获海流能量。本实用新型借助海上风机复合筒型基础进行安装，减少了海上制作平台的成本。导流通道设置为文丘里管形式，提升了获能功率，同时导流筒借助重力和浮力方便的实现整体结构的下沉、上浮及回收，并且价格低廉，结构稳定，对于恶劣的海洋环境具有良好的适应性。
【IPC分类】F03B13/14, F03D13/25, F03D9/25
【公开号】CN205117623
【申请号】CN201520700501
【发明人】徐宝
【申请人】天津大学前沿技术研究院有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年9月10日