专利名称：一种海洋能发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种海洋能发电设备。
背景技术：
随着石油资源的日益紧张，可再生能源的利用开发显得尤为重要，海洋能资源作为ー种依附于海水的可再生能源，其蕴藏量是十分巨大的。目前，远洋渔船、海上平台等海上作业单元的电カ供应都是依靠柴油发电来实现的，这种发电方式不仅经济成本高，而且还会对海洋环境造成污染。在利用洋流能发电领域，最为成熟的设计方案是由固定在海底的涡轮机、旋翼和电气部件组成发电机组；设计原理是利用洋流带动涡轮旋转，再通过发电机将海流能转化为电能。但洋流速度缓慢，为达到大功率电能输出只有増加涡轮的叶片面积，这样会增加涡轮活动半径，使制造和安装成本増大，降低经济效益。目前，国内对洋流能发电的研究还比较少，现有的大多数洋流能发电装置都是直接利用洋流能进行发电，由于洋流流速不高，造成了整个系统的发电效率较低。国外的学者提出了在洋流能发电机的叶片周围加装流道装置，这种装置可以稳定发电机叶片附近的洋流速度，使发电机在洋流流速大范围变化时也能发电。该装置拓展了洋流能发电机捕获洋流流速范围，但是其结构复杂，且安装维护过程繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了克服柴油发电机污染大、效率低、经济成本高、安装复杂的缺点，提出ー种利用伞锚出水ロ处海水动能来发电的发电装置。本发明可用于海上作业单元的发电。伞锚是远洋渔船等海上作业单元用来稳定自身的ー种锚，它的结构类似于雨伞形状。伞锚巨大的前开ロ对流动的洋流具有汇集作用，并能在小口径的出水ロ处产生高速流动的海水。本发明充分利用了海洋洋流能及伞锚自身特有的结构特点，将伞锚出水ロ处高速流动的海水加以弓I导和利用，可以实现海洋能緑色发电，減少海上作业单元对柴油的需求，降低用电的经济成本，同时也能减少柴油发电产生的尾气对海洋环境带来的危害。为实现以上目的，本发明采用以下技术方案本发明发电装置由浮子、悬挂钢绳、发电単元、柔性导流管、伞锚、曳纲、收放绳构成。当海上作业人员将该发电装置放置于大海中后，伞锚出水ロ处会产生高速流动的水流， 水流经过柔性导流管引导后进入发电单元，发电单元将海水动能转化为电能。浮子漂浮于海面上，特点是体积大但重量很轻，浮子通过下端的悬挂纲绳连接发电单元，悬挂钢绳具备较强的承重能力，能够承受发电单元和伞锚在竖直方向上产生的拉力。曳纲也需要具备较强的承重能力，曳纲将整个发电装置连接于船体或其他海上作业单元，并承受发电时产生的水平拉力。收放绳可以将发电装置放置于海水中或收回到海上作业单元。本发明在所述的伞锚出水ロ处安装有连接件，所述的柔性导流管两端也安装有连接件，该连接件具有易插拔功能，且在其表面涂有耐海水腐蚀的材料。柔性导流管具有良好的柔软性、伸缩性和耐腐蚀性，柔性导流管的一端通过连接件与伞锚的出水口相连，柔性导流管的另一端与发电单元的入水管道相连。所述发电单元具有良好的密封性能和耐腐蚀性能，外形为椭球形，上端面安装有固定环。发电单元包括艇壳、入水管道、出水管道、水轮机、 发电机、法兰、电缆接头等部件，艇壳为椭球形，艇壳内部安装固定有水轮机和发电机，艇壳上端面安装入水管道，艇壳下端面安装出水管道，入水管道与水轮机的入水口连接，出水管道与水轮机的出水口连接，水轮机转轴通过法兰与发电机转轴连接，发电单元的作用是将海水动能转化为电能输出。浮于海面上的浮子通过悬挂钢绳将发电单元悬挂于海水之中。 收放绳的一端与浮子相连，另一端置于海上作业单元之上，工作人员可以通过收放绳把发电装置放置于海水中或收回海上作业单元。本发明的优势在于充分利用伞锚对海水的汇集作用，提高了传统洋流能利用的发电效率。具体而言是使用柔性导流管将伞锚出水口处高速流动的海水引导进入发电单元，发电单元将海水动能转化为电能，提供海上作业的电力需求。相比目前大多数的海洋能发电装备使用叶片或螺旋桨驱动发电机而言，本发明在发电单元使用水轮机驱动，可以提高海水动能的利用率，使发电效率大幅提高。浮子通过悬挂钢绳可以稳定住发电单元和伞锚，使所述发电装置在竖直方向上受力平衡，曳纲使所述发电装置整在水平方向上受力平衡。
图I是本发明海洋能发电装置结构示意图，图中11浮子，I. 2收放绳，I. 3悬挂钢绳，I. 4发电单元，I. 5连接件，I. 6柔性导流管，I. 7伞锚，I. 8曳纲；图2为浮子结构示意图，图2a是浮子结构示意正视图，图2b是浮子结构示意俯视图；图3是发电单元结构示意图，图3a是发电单元结构示意正视图，图3b是发电单元结构示意俯视图，图中3. I艇壳，3. 2发电机，3. 3电缆接头，3. 4法兰，3. 5固定环，3. 6水轮机，3. 7入水管道,3. 8出水管道；图4是伞锚结构示意图，图中4. I伞锚出水口，4. 2前伞绳转环。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。图I为本发明海洋能发电装置的结构示意图，如图I所示，本发明海洋能发电装置主要包括以下部分浮子11，收放绳I. 2，悬挂钢绳I. 3，发电单元I.4，连接件I. 5，柔性导流管I. 6，伞锚I. 7，曳纲I. 8等。发电装置发电工作时，浮子11漂浮于海面之上，收放绳
I.2 一端连接浮子11，另一端置于海上作业单元之上。浮子11通过悬挂钢绳I. 3连接发电单元I. 4，发电单元I. 4和伞锚I. 7上分别安装有连接件I. 5，柔性导流管I. 6两端也分别安装有连接件I. 5，柔性导流管I. 6通过连接件I. 5连接发电单元I. 4和伞锚I. 7，曳纲I. 8 一端连接伞锚I. 7，另一端固定在海上作业单元之上。图2为浮子结构示意图，浮子下端安装有第一固定环2. 1，悬挂钢绳I. 3的一端连接在固定环2. I上，悬挂钢绳I. 3的另一端连接在发电单元I. 4上的第二固定环3. 5上。收放绳I. 2的一端连接在浮子下端的第一固定环2. I上，收放绳I. 2的另一端放置于渔船或海上作业单元上，工作人员可以方便地利用收放绳I. 2对本发电装置进行收放。图3是发电单元结构示意图，发电单元包括艇壳3. 1，发电机3. 2，电缆接头3. 3，法兰3. 4，固定环3. 5，水轮机3. 6，入水管道3. 7，出水管道3. 8。如图3所示，艇壳3. I为椭球形，艇壳3. I外表面安装有第二固定环3. 5和电缆接头3. 3，艇壳3. I内部安装固定了发电机3. 2和水轮机3. 6，发电机3. 2和水轮机3. 6通过法兰3. 4同轴连。艇壳上端面安装有入水管道3. 7，艇壳下端面安装有出水管道3. 8，入水管道3. 7与水轮机3. 6的入水ロ连接，出水管道3. 8与水轮机3. 6的出水ロ连接。图4是伞锚结构示意图。迎洋流流动方向，伞锚出水ロ 4. I位于伞体中间位置，前伞绳转环4. 2位于伞锚前端开ロ中心，伞锚的全部前伞绳都集中固定在前伞绳转环4. 2之上，再通过曳纲I. 8将伞锚整体连接于海生作业单元。伞锚的结构特点可以起到稳定渔船， 使其不随洋流飘动的作用，而在伞锚出水ロ 4. I处将会产生高速流动的水流。当需要装置发电时，工作人员将该发电装置放入水中，浮子I. I在竖直方向上所受的浮力抵消发电单元I. 4的重力，使发电装置在竖直方向上受カ平衡。由于洋流的作用， 浮子会随着洋流飘动，直到曳纲I. 8绷紧并承受住水平方向上的拉力，此时整个装置受カ 基本平衡。曳纲I. 8的一端与伞锚的前伞绳转环4. 2连接，另一端连接在海上作业单元上。伞锚I. 7对海水具有汇集作用，当伞锚在海水中展开后，伞锚出水ロ 4. I会产生高速流动的海水。伞锚出水ロ 4. I与发电单元的入水管道3. 7通过柔性导流管I. 6连接。水轮机3. 6通过法兰3. 4与发电机3. 2同轴连接。柔性导流管I. 6把高速流动的水流引导至发电单元入管道3. 7，水流冲击水轮机3. 6叶片并驱动水轮机旋转，水轮机3. 6带动发电机 3. 2旋转并发出电能。电缆连接电缆接头3. 3，并将电能输送至海上作业单元之上。如果不需要该装置发电时，工作人员可以通过收放绳I. 2将整个发电装置收回。
权利要求
1.一种海洋能发电装置，所述发电装置包括浮子(11)、收放绳(I. 2)、悬挂钢绳(1.3)、 发电单元(I. 4)、曳纲(1.8);浮子(1.1)漂浮于海面上，浮子(1.1)的下端设置固定环，固定环通过悬挂纲绳(I. 3)连接浮子(11)和发电单元(I. 4);收放绳(I. 2)的一端与浮子相连，另一端置于海上作业单元之上，通过收放绳(1.2)把所述的发电装置放置于海水中或收回海上作业单元，其特征在于所述的发电装置还包括柔性导流管(1.6)和伞锚(1.7)； 所述的伞锚(I. 7)对洋流进行汇集；所述的柔性导流管(I. 6)连接伞锚(I. 7)与发电单元 (I. 4)，柔性导流管(1.6)将伞锚出水口(4. I)处的海水引导至发电单元(1.4);所述的曳纲(1.8)的一端连接伞锚(I. 7)，曳纲(1.8)的另一端固定在海上作业单元之上；在所述的伞锚的出水口(4. I)处和发电单元入水管道(3. 7)处分别安装有连接件(I. 5)。
2.如权利要求I所述的海洋能发电设备，其特征在于所述的发电单元(1.4)的艇壳 (3. I)外形为椭球形，艇壳(3. I)的外表面安装有第二固定环(3.5)和电缆接头(3. 3)，艇壳(3. I)内部安装有发电机(3. 2)和水轮机(3. 6)，发电机(3. 2)和水轮机(3. 6)通过法兰 (3. 4)同轴连接；艇壳(3. I)上端面安装有入水管道(3. 7)，入水管道(3. 7)与水轮机(3. 6) 的入水口连接，出水管道(3.8)与水轮机(3.6)的出水口连接。
3.如权利要求I所述的海洋能发电设备，其特征在于所述的浮子(11)下端安装有第一固定环(2. I)，悬挂钢绳(1.3)的一端连接在第一固定环(2. I)上，悬挂钢绳(1.3)的另一端连接在发电单元(1.4)上的第二固定环(3. 5)上。
4.如权利要求I所述的海洋能发电设备，其特征在于迎洋流流动方向，所述的伞锚(1.7)的伞锚出水口(4.I)位于伞锚(1.7)的伞体中间位置，前伞绳转环(4.2)位于伞锚(1.7)前端开口中心，伞锚(1.7)的前伞绳集中固定在前伞绳转环(4.2)之上，通过曳纲 (I. 8)将伞锚(I. 7)整体连接于海上作业单元。
全文摘要
一种海洋能发电装置，其特征在于采用伞锚(1.7)对洋流进行汇集并在伞锚(1.7)出水口处产生高速流动的水流，通过柔性导流管(1.6)连接伞锚(1.7)和发电单元(1.4)，柔性导流管(1.6)将伞锚出水口处海水引导至发电单元(1.4)，发电单元(1.4)把海水动能转化为电能，浮子(11)通过悬挂钢绳(1.3)将发电单元(1.4)和伞锚(1.7)悬挂于海水之中，工作人员可以通过收放绳对发电装置进行收放。
文档编号F03B13/00GK102588192SQ20121007419
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者徐松, 林涛, 王海峰, 艾程柳, 黄元峰 申请人:中国科学院电工研究所