一种同轴转动的波浪能-风能利用装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别是一种同轴转动的波浪能-风能利用装置。
【背景技术】
[0002]海洋可再生能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。其具有总蕴藏量大、可永续利用、绿色清洁等特点。我国海洋能资源丰富，具有很好的开发利用前景。
[0003]受石油价格上涨和全球气候变化的影响，英、美、加拿大等沿海发达国家高度重视海洋能在未来能源领域的战略地位，发布海洋能战略计划，制定海洋能发展路线图，引导私有资本投入海洋能领域，推动海洋能技术研发，促进海洋能产业的发展。目前，国外潮汐发电技术已较为成熟，潮汐电站进入商业化发展阶段，世界上有多座潮汐电站正在商业运行，其中装机规模最大的韩国始华湖潮汐电站已于2011年正式发电，装机容量达25.4万千瓦。潮流能发电技术发展迅猛，英国建设的试验电站有的已成功并网发电。波浪能发电技术呈现多样化，部分技术已经进入商业化阶段。同时，以欧美为代表的沿海发达国家，还建设了海洋能海上试验场，为海洋能转换装置的研发提供试验、测试和评价系列服务，为实验室工程样机走向商业化应用奠定基础条件。温差能、盐差能技术尚处于技术研发阶段。
[0004]在这众多的海洋能源利用技术手段中，考虑两种或者两种以上的能源类型进行综合利用不仅可以降低建造和维护的成本，还可以提高能量转化输出的稳定性。目前，在近海海域，海上风能和波浪能利用技术发展十分迅速，已经积累了很多的技术和经验。然而，近海海上风力机多是建造于固定式基础上的，其对于海底地基的要求较高。在海底地形条件复杂或者淤泥质沉积厚度较厚的海域，建造风力机的固定式基础的成本急剧增加。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:克服上述现有技术的不足，提供一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，它利用在海上风力和波浪力作用下方向相反的同轴转动，驱动垂直轴发电机发电，适用于海底地形条件较为复杂的近海海域，同时具有较高的可靠性，易于安装和移动。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种同轴转动的波浪能-风能利用装置，包括风力机舱、风力叶片、发电机舱、波浪能叶片、锚链、海底、发电机转轴、发电机和连杆。其特征是:发电机舱漂浮于水中，其底部通过锚链连接抓力锚固定于海底；发电机舱上部安装有风力机舱和风力叶片；发电机舱侧面安装有波浪能叶片；风力叶片和波浪能叶片分别连接垂直轴发电机的转轴和发电机主体。
[0008]所述的一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征是:发电机舱内部中空，中心位置安装垂直轴发电机。
[0009]所述的一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征是:发电机舱和风力机舱侧部均安装有4个圆弧形叶片。
[0010]所述的一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征是:风力机舱的底部和发电机舱的顶部连接处设计为圆弧形相扣，采用滚珠作为接触缓冲物。
[0011]所述的一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征是:风力叶片和波浪能叶片分别与发电机转轴和发电机采用连杆直接刚性连接。
[0012]风力叶片和波浪能叶片均为圆弧形叶片，布放数目均为4个，但是朝向相反，一组为顺时针方向，一组为逆时针方向。风力叶片和波浪能叶片均采用连杆直接刚性连接到发电机及其组件，有利于高效地将捕获的波浪能和海上风能转化为电能。发电机舱为内部中空设计，其为整个装置提供了浮力，并有效的保护了发电机，使其避免直接和海水接触，防止发生化学侵蚀或者漏电损害设备。风力机舱的底部和发电机舱的顶部连接处设计为圆弧形相扣，采用滚珠作为接触缓冲物，使二者之间具有单一的围绕垂直轴的转动自由度。
[0013]当海上风和波浪经过本装置，存在两种情况:一种情况是风速较小，波浪是涌浪，为从大洋方向传递过来的波浪；另一种情况是风速较大，波浪为风浪，在很大程度上受风力的影响。在第一种情况下，风力叶片所捕捉到的风能较小，风力机舱相对静止，不会发生大幅的运动。波浪能叶片在涌浪的作用下，发生运动。由于本装置设计布放地点是近海海域，相对水深较浅，涌浪波浪的非线性较强，水平面附近的向岸流动较离岸流动更为强烈。在向岸流动的作用下，波浪能叶片带动发电机舱转动，使其和风力机舱之间存在相对转动，驱动垂直轴发电机工作。在第二种情况下，风力叶片在风力的驱动下，也发生转动，同时带动风力机舱也发生转动。当海上风力较大，风和波浪的传递方向一致，由于风力叶片和波浪能叶片的布放方式刚好相反，风力叶片和波浪能叶片分别带动风力机舱和发电机舱向相反的方向转动，驱动垂直轴发电机的转轴和发电机发生相对转动而发出电力。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]本发明适用于波浪能资源和海上风能资源较为丰富的近海海域，采用垂直轴发电机的设计，采用风力叶片和波浪能叶片能够同时转化海上风能和波浪能资源，提高能量利用效率；同时，本设计主体采用了漂浮式基础，形式简单，便于安装和转移。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图。
[0017]图2是本发明的俯视示意图。
[0018]图3是本发明的整体剖面示意图。
[0019]图4是本发明风力机舱和发电机舱连接结构示意图。
[0020]图中，1-风力机舱，2_风力叶片，3-发电机舱，4_波浪能叶片，5-销链，6-海底，7-发电机转轴，8-发电机，9-风力连杆，10-水动力连杆，11-滚珠。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0022]实施例1:
[0023]如图1所示，发电机舱3漂浮于水中，其底部通过锚链5连接抓力锚固定于海底6 ;发电机舱3上部安装有风力机舱I和风力叶片2 ;发电机舱3侧面安装有波浪能叶片4。
[0024]如图2所示，发电机舱3和风力机舱I侧部均安装有4个圆弧形叶片，分别组成了波浪能叶片4和风力叶片2，两组叶片同轴但朝向相反。
[0025]如图3所示，发电机舱3内部中空，中心位置安装垂直轴发电机8 ;风力叶片2和波浪能叶片4分别通过连杆9和10刚性连接垂直轴发电机8的转轴7和发电机主体8。
[0026]如图4所示，风力机舱I的底部和发电机舱3的顶部连接处设计为圆弧形相扣，采用滚珠11作为接触缓冲物。
[0027]本实施例的工作原理:
[0028]实际使用时，装置整体在水中处于漂浮状态，发电机舱3的顶部表面略低于水平面位置。风力叶片2和波浪能叶片4均为圆弧形叶片，布放数目相同但朝向相反。当海上风和波浪经过本装置，风力叶片2在风力的驱动下发生转动，同时带动风力机舱I也发生转动。同时，波浪能叶片4在波浪破碎产生的向岸流动作用下，带动发电机舱3转动。由于风力叶片2和波浪能叶片4的布放方式刚好相反，风力叶片2和波浪能叶片4分别带动风力机舱I和发电机舱3向相反的方向转动，驱动垂直轴发电机8的转轴7和发电机8发生相对转动而发出电力。
[0029]风力机舱I的底部和发电机舱3的顶部连接处设计为圆弧形相扣，采用滚珠11作为接触缓冲物，使二者之间具有单一的围绕垂直轴7的转动自由度。在风、浪和本装置作用过程中，锚链5提供了竖向和横向的拉力，对于减小装置在垂荡、纵荡和纵摇等自由度上的运动幅度保持稳定性有重要意义。
[0030]尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的。
【主权项】
1.一种同轴转动的波浪能-风能利用装置，包括风力机舱、风力叶片、发电机舱、波浪能叶片、锚链、海底、发电机转轴、发电机和连杆，其特征在于:发电机舱漂浮于水中，其底部通过锚链连接抓力锚固定于海底；发电机舱上部安装有风力机舱和风力叶片；发电机舱侧面安装有波浪能叶片；风力叶片和波浪能叶片分别连接垂直轴发电机的转轴和发电机主体。
2.根据权利要求1所述的同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征在于:发电机舱内部中空，中心位置安装垂直轴发电机。
3.根据权利要求1所述的同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征在于:发电机舱和风力机舱侧部均安装有4个圆弧形叶片。
4.根据权利要求1所述的同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征在于:风力机舱的底部和发电机舱的顶部连接处设计为圆弧形相扣，采用滚珠作为接触缓冲物。
5.根据权利要求1所述的同轴转动的波浪能-风能利用装置，其特征在于:风力叶片和波浪能叶片分别与发电机转轴和发电机采用连杆直接刚性连接。
【专利摘要】本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种同轴转动的波浪能-风能利用装置。它包括风力机舱、风力叶片、发电机舱、波浪能叶片、锚链、海底、发电机转轴、发电机和连杆。其特征是：发电机舱漂浮于水中，其底部通过锚链连接抓力锚固定于海底；发电机舱上部安装有风力机舱和风力叶片；发电机舱侧面安装有波浪能叶片；风力叶片和波浪能叶片分别连接垂直轴发电机的转轴和发电机主体。本发明采用垂直轴发电机的设计，采用风力叶片和波浪能叶片能够同时转化海上风能和波浪能资源，提高能量利用效率；同时，本设计主体采用了漂浮式基础，形式简单，便于安装和转移。
【IPC分类】F03D3-00, F03B13-14, F03D9-00
【公开号】CN104747381
【申请号】CN201510181563
【发明人】彭伟
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月16日