一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统

本技术属于海流发电，特别涉及一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统。

背景技术：

1、海流中包含巨大的可回收流体动能，海流能和流速的立方成正比。海流能是一种有巨大潜力的可再生资源，且海流速度稳定，具有较大的实际应用潜力。沿海区域具有丰富的海流能，年平均海流能估算功率约为1.4×107kw(122twh/年)。传统的海流能发电采用阻力型轮机，能量收集效率较高，但由于受到叶片尖速比的限制，在低流速环境下相比于流致振动装置自启动性差；还有采用流致振动装置可适应低流速环境，但发电效率较低。进一步导致海底航行器补能不便利，需要长期停靠在发电装置附近进行补能，限制水下航行器工作范围。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，以解决现有技术自启动性差、发电效率低，以及限制水下航行器工作的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，包括上浮体、安装平台、流致振动发电装置、深海基站和水下自主航行器；上浮体设置在安装平台上部，安装平台为两侧开口的筒状结构，流致振动发电装置设置在安装平台内部；振动发电装置连接深海基站，深海基站用于给水下自主航行器供电；

4、流致振动发电装置包括振动单元和直线发电机；两个直线发电机对称设置在安装平台中间的两侧，直线发电机上设置有纵向的滑轨，振动单元设置在滑轨内，振动单元沿滑轨振动时，能够切割直线发电机上的线圈磁感线。

5、进一步的，振动单元包括流致振动振子和弹簧装置；两个流致振动振子的两端均设置有永磁体，两个流致振动振子均垂直设置在两个滑轨之间，且分别通过弹簧装置和安装平台的上下内壁连接。

6、进一步的，安装平台的两端分别为进口和出口，且进口、出口都是扩口结构。

7、进一步的，安装平台的进口处设置有涡流增强装置。

8、进一步的，涡流增强装置为圆柱或v型柱。

9、进一步的，上浮体通过四个上浮体安装杆和安装平台的顶部连接。

10、进一步的，深海基站包括无线充电及接驳系统、深海基站耐压外壳和储能电池；储能电池设置在深海基站耐压外壳内，无线充电及接驳系统设置在深海基站耐压外壳的顶部，且和储能电池连接。

11、进一步的，储能电池通过水下电缆连接直线发电机。

12、与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

13、本实用新型提出了一种基于涡流增强状态下流制振动集群的系泊式发电系统，这种深海观测系统由水下自主航行器，系泊系统，流致振动发电阵列等组成。系泊系统利用深海海流能的给水下自主航行器提供能量，不需要科考船长时间停靠来补充能源。通过无线充电的方式，为水下自主航行器提供能量。同时，流致振动发电机群受来流方向涡流增强装置的作用进一步提高发电量。

14、本实用新型通过浮力装置将两组安装在安装平台上的流致振动发电装置悬浮在海水中层，海流流速大，同时在安装平台的前方布置了涡流增强装置，进一步增大发电量。

技术特征：

1.一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，包括上浮体(1)、安装平台(2)、流致振动发电装置、深海基站和水下自主航行器(11)；上浮体(1)设置在安装平台(2)上部，安装平台(2)为两侧开口的筒状结构，流致振动发电装置设置在安装平台(2)内部；振动发电装置连接深海基站，深海基站用于给水下自主航行器(11)供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，流致振动发电装置包括振动单元(3)和直线发电机(4)；两个直线发电机(4)对称设置在安装平台(2)中间的两侧，直线发电机(4)所在位置的安装平台(2)上设置有纵向的滑轨，振动单元(3)设置在滑轨内，振动单元(3)沿滑轨振动时，能够切割直线发电机(4)上的线圈磁感线。

3.根据权利要求2所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，振动单元(3)包括流致振动振子(31)和弹簧装置(32)；两个流致振动振子(31)的两端均设置有永磁体，两个流致振动振子(31)均垂直设置在两个滑轨之间，且分别通过弹簧装置(32)和安装平台(2)的上下内壁连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，安装平台(2)的两端分别为进口和出口，且进口、出口都是扩口结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，安装平台(2)的进口处设置有涡流增强装置(6)。

6.根据权利要求5所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，涡流增强装置(6)为圆柱或v型柱。

7.根据权利要求1所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，上浮体(1)通过四个上浮体安装杆(5)和安装平台(2)的顶部连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，深海基站包括无线充电及接驳系统(8)、深海基站耐压外壳(10)和储能电池(9)；储能电池(9)设置在深海基站耐压外壳(10)内，无线充电及接驳系统(8)设置在深海基站耐压外壳(10)的顶部，且和储能电池(9)连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，其特征在于，储能电池(9)通过水下电缆(7)连接直线发电机(4)。

技术总结
一种基于涡流增强流致振动集群的系泊式发电系统，包括上浮体、安装平台、流致振动发电装置、深海基站和水下自主航行器；上浮体设置在安装平台上部，安装平台为两侧开口的筒状结构，流致振动发电装置设置在安装平台内部；振动发电装置连接深海基站，深海基站用于给水下自主航行器供电；本技术通过浮力装置将两组安装在安装平台上的流致振动发电装置悬浮在海水中层，海流流速大，同时在安装平台的前方布置了涡流增强装置，进一步增大发电量。

技术研发人员：陈雅楠,史锦康,郭朋华,傅玉蔚,林奕辰
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：20230509
技术公布日：2024/2/8