單邊半遮蔽式雙向潮流能發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及潮流能發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單邊半遮蔽裝置及應(yīng)用該半遮蔽裝置的潮流能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋被認為是地球上最后的資源寶庫，也被稱作為能量之海。21世紀，海洋在為人類提供生存空間、食品、礦物、能源及水資源等方面將發(fā)揮重要作用。海洋能作為一種清潔、可再生的能源，對環(huán)境的影響甚微，海洋能利用不占用土地資源，全球的海洋可再生能源豐富，有非?？捎^的開發(fā)前景。
[0003]潮流能資源是未來能源的重要補充，特別是在解決海島的能源供應(yīng)上意義重大。目前的潮流能發(fā)電裝置的獲能效率較低，而垂直軸發(fā)電裝置的優(yōu)點在于可以在潮流方向相反時均能進行發(fā)電，具有一定的優(yōu)勢。本項目中的半遮蔽垂直軸潮流能發(fā)電裝置能有效提高潮流能發(fā)電裝置的效率，提高潮流能的利用率，促進潮流能這種新能源的開發(fā)利用。
[0004]中國專利文獻(公開日:2014年I月29日，專利號ZL201120342709.0)公開了一種潮流能發(fā)電裝置，屬于可再生資源發(fā)電裝置領(lǐng)域，包括底座、調(diào)節(jié)螺栓、導(dǎo)流罩、發(fā)電機基座、轉(zhuǎn)軸、增速器、發(fā)電機、導(dǎo)葉和槳葉，導(dǎo)流罩為四周封閉中間貫通的鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩設(shè)計成兩頭大中間小的擴口結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩兩端底部焊有帶調(diào)節(jié)螺栓的底座，導(dǎo)流罩正中間垂直方向上裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上端依次裝有增速器和發(fā)電機，發(fā)電機安裝在發(fā)電機基座上，轉(zhuǎn)軸圓周方向上裝有槳葉，導(dǎo)流罩進口和出口處均設(shè)有導(dǎo)葉，導(dǎo)葉夾裝在導(dǎo)流罩上板和下板之間，轉(zhuǎn)軸通過增速器后將動能傳遞給發(fā)電機，發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)化為電能。
[0005]上述技術(shù)方案缺點是:其裝置沒有提供浮力的結(jié)構(gòu)，不可在深水航道作業(yè)，并且沒有儲能結(jié)構(gòu)，無法提供穩(wěn)定連續(xù)的電能。該裝置僅僅只采用了普通的襟翼型垂直軸水輪機，對水流動能的利用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種單邊半遮蔽裝置和使用這種半遮蔽裝置的潮流能發(fā)電裝置，這種發(fā)電裝置可以在深水航道作業(yè)，提供穩(wěn)定連續(xù)的電能，對潮流能利用率較高。
[0007]上述技術(shù)問題可以通過如下的技術(shù)手段加以解決:一種單邊半遮蔽裝置，包括導(dǎo)流部和葉輪配合部，單邊半遮蔽裝置為內(nèi)部是空腔的空腔式浮體結(jié)構(gòu)，其包括上下兩個表面和垂直于水平面設(shè)置的側(cè)面，所述半遮蔽裝置的上、下表面均為平行于水平面的平面結(jié)構(gòu);半遮蔽裝置的側(cè)面有兩個壁，其中一個壁為包含導(dǎo)流部和葉輪配合部的曲面壁，所述葉輪配合部在水平面上的投影為向內(nèi)凹進的半圓弧，所述導(dǎo)流部在水平面上的投影為向內(nèi)凹進的曲線，導(dǎo)流部對稱設(shè)置在葉輪配合部的兩側(cè)并與葉輪配合部相連接，與曲面壁相對的一個壁是在水平面投影為直線的平面壁。曲面壁與平面壁直接連接。采用空腔式浮體結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)深水航道作業(yè)，充分利用深水區(qū)的潮流能。安裝時平面壁平行于潮流流向安裝，潮流流經(jīng)導(dǎo)流部時在導(dǎo)流部的引導(dǎo)作用下轉(zhuǎn)向集中沖擊葉輪，使葉輪旋轉(zhuǎn)，可以提高潮流能的利用效率。為了可以自由調(diào)節(jié)半遮蔽裝置的浮力，以便在任何水深中都可以穩(wěn)定安裝，以及在需要檢修時浮出水面，在單邊半遮蔽裝置裝置的上下各有兩處可開閉的水密孔，可注入壓載水和壓縮空氣調(diào)節(jié)裝置在水中浮力。
[0008]應(yīng)用上述單邊半遮蔽裝置可以裝配成如下的潮流能發(fā)電裝置，該潮流能發(fā)電裝置包括上述的單邊半遮蔽裝置、底座、安裝在底座上的襟翼型垂直軸水輪機、發(fā)電裝置，其中襟翼型垂直軸水輪機的外徑小于單邊半遮蔽裝置上葉輪配合部的內(nèi)徑，單邊半遮蔽裝置安裝在底座上，單邊半遮蔽裝置的葉輪配合部與襟翼型垂直軸水輪機同軸安裝，襟翼型垂直軸水輪機的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電裝置相連接，發(fā)電裝置與儲能裝置相連接，發(fā)電裝置和儲能裝置都連接有電線或電纜。儲能裝置可以在潮流能量密度充足的時候儲存電能，在潮流能量不足的時候補充供電，保證供電的穩(wěn)定和連續(xù)。普通的垂直軸水輪機因為潮流流動方向垂直于水輪機軸向的時候，水輪機的葉片轉(zhuǎn)動方向?qū)⒂幸话氲臅r間與來流方向相反，來流反而阻礙水輪機的轉(zhuǎn)動。若水輪機設(shè)計工況為順時針轉(zhuǎn)動，當水輪機葉片轉(zhuǎn)到左側(cè)時，旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒂诔绷髁鲃臃较蛳喾?，阻礙水輪機的轉(zhuǎn)動，降低其獲能效率。其中底座優(yōu)選設(shè)計為中空的箱體結(jié)構(gòu)，底座上設(shè)有注水孔和用于將底座鎖緊在海底基座上的鎖緊裝置。工作人員可以通過注水孔注入壓載水以調(diào)節(jié)底座在水中所受到的浮力，底座可以通過鎖緊裝置與海底基座進行連接，在需要維修的時候可以打開鎖緊裝置，解除該連接，同時注入壓縮空氣排出壓載水，以便裝置上浮。
[0009]本裝置使用中，潮流經(jīng)過半遮蔽裝置的引導(dǎo)作用，其流動方向?qū)l(fā)生改變，水流將更多的垂直沖擊水輪機葉片，并且不會有水流方向與水輪機葉片旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0010]襟翼型垂直軸水輪機固定在底座上，單邊半遮蔽裝置水輪機的一側(cè)。這種設(shè)置可以使潮流被導(dǎo)向水輪機葉片，使得潮流能量利用率更高，取得更好的發(fā)電效果。而襟翼型的組合葉片通過調(diào)整襟翼葉片與主葉片的夾角可有效提高獲能效率，并且通過將襟翼葉片轉(zhuǎn)到與原來對稱的位置可以充分利用與原來流向相反的潮流能量。相應(yīng)地，發(fā)電裝置與襟翼型垂直軸水輪機的轉(zhuǎn)軸相連接，儲能裝置與發(fā)電裝置相連接。
[0011]單邊半遮蔽裝置上裝有一對用于起吊的掛鉤。掛鉤方便需要移動發(fā)電裝置使使用起吊設(shè)備吊走發(fā)電裝置。
[0012]襟翼型垂直軸水輪機由槳轂和在槳轂外周等距排列的槳葉構(gòu)成，槳葉的尖端安裝有襟翼，槳轂的中心固定有襟翼型垂直軸水輪機的轉(zhuǎn)軸，槳葉的數(shù)量優(yōu)選為3至6個，適當數(shù)量的水輪機葉片能保證獲能效率最高。
[0013]槳葉襟翼與槳葉主體有一個可調(diào)節(jié)的夾角，所述襟翼采用齒輪式襟翼舵的傳動方法，所述槳葉主體長邊的高度為其短邊的4-6倍。這樣能有效提高水流對水輪機的沖擊，提高潮流利用率。
[0014]發(fā)電裝置包括變速箱和發(fā)電機，變速箱的輸入軸通過聯(lián)軸器與襟翼型垂直軸水輪機的轉(zhuǎn)軸相連接，變速箱的輸出軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸相連接;儲能裝置為蓄電池。變速箱可以采用齒輪變速箱，也可以采用液壓變速箱。
[0015]此外，半遮蔽裝置的上端設(shè)有數(shù)根防銹錨鏈，防銹錨鏈的其中一端通過鎖緊裝置與半遮蔽裝置相連接，另一端固定在海底，以免整體裝置被不同方向的水流沖倒。連接錨鏈和導(dǎo)流罩的鎖緊裝置在需要的時候可以解開，以便裝置上浮到水面進行維護。所述防銹錨鏈的數(shù)量優(yōu)選為4根。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:與現(xiàn)有技術(shù)相比，半遮蔽裝置采用了空腔式結(jié)構(gòu)，具有浮力，可以在深水航道進行設(shè)置和作業(yè)，且其浮力可以自由調(diào)節(jié);此外，本裝置使用中，潮流經(jīng)過半遮蔽裝置的作用，其流動方向?qū)l(fā)生改變，水流將更多的垂直沖擊水輪機葉片，并且不會有水流方向與水輪機葉片旋轉(zhuǎn)方向相反;襟翼型水輪機葉片，可以隨著來留的方向和流速改變與主葉片的夾角，從而提高獲能效率;本裝置型線簡單，一方面便于制造，另一方面相對的兩個半遮蔽裝置會產(chǎn)生互相有利的作用，進一步增強水輪機的獲能效率;儲能裝置可以在發(fā)電能力強時儲存電能，發(fā)電能力弱的時候補充輸