[发明专利]矩形环管式振荡水柱对称翼透平发电装置

说明书

本发明公开了一种矩形环管式振荡水柱对称翼透平发电装置，包括矩形浮力舱、甲板、矩形环管、发电机、对称翼透平和导流体；甲板设置在矩形浮力舱的上部，为一水平板，矩形环管包围在矩形浮力舱上下方向的四周；矩形环管以矩形浮力舱为参照，分为左侧管、右侧管、上部管和下部管；左侧管与右侧管对称；发电机、对称翼透平和导流体装在上部管内部；对称翼透平位于上部管的中心处，发电机与导流体分别位于对称翼透平的两侧；矩形环管整个管道处于密封状态，矩形环管内充填有液体介质及空气。本装置结构简单、安全可靠、转换效率高、维护方便、可调装置固有频率及减轻拖航阻力。

技术领域

本发明涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种矩形环管式振荡水柱对称翼透平发电装置。

背景技术

波浪能资源蕴藏丰富，开发利用潜力巨大。但由于波浪能不稳定、海洋环境恶劣、海水腐蚀、海生物附着等因素，开发利用海洋波浪能成本高昂。这些成本主要表现在装置的材料成本、建造成本、转换机构成本、投放、运输和回收成本、锚泊成本、维护成本等。

目前波浪能利用技术种类繁多，漂浮式波浪能利用技术因其适应面广而成为研究的主流，绝大部分漂浮式技术可分为3大类:漂浮振荡水柱技术、漂浮越浪技术和漂浮振荡浮子技术，如图1所示。漂浮振荡浮子技术是利用波浪推动一个浮体相对另一个浮体(支撑平台)平动或转动转换能量，即波浪能首先转换为浮体运动的机械能，然后通过液压系统或直线发电系统或机械机构转换为电能。基于该技术发展的装置必须是双(多)浮体并且潜入或半潜入海水中，这一特点意味着材料利用率低(双或多浮体)、浮体间相互作用问题不可避免、海生物附着影响大、投放时间长(浮态调节需要时间和设备)，易出机械故障，难以维修，其性价比受技术路线影响提高有限。漂浮越浪技术是利用波浪的爬升作用，把波浪能转换为海水的势能，基于该技术发展的装置特点是单浮体(承载平台)，装置要承担转换载体(海水)的重量，因此其结构规模庞大、强度要求高，在风、浪和流的共同作用下，系泊系统复杂、投资大，水轮机同海水接触，受海生物附着影响大，发展缓慢。漂浮振荡水柱技术是在结构物内设置腔体，利用腔体里的水柱推动空气运动，运动的空气推动空气透平和发电机输出电能。常见的腔体形式为直管、弯管或斜管，腔体一端潜入海水，另一端收缩后安装空气透平和发电机，空气透平和海水之间形成一气室。该技术特点是单浮体，材料利用率高,不存在相撞问题，空气透平和发电机位于水面上不受海水和海生物影响，维修方便。漂浮振荡水柱技术有静止型和运动型两种。漂浮静止型振荡水柱技术浮体基本不动，腔体内水柱的运动主要靠波浪直接作用产生，比如日本的“巨鲸”号装置，这类技术能量转换效率不高。现有波浪能利用技术中存在建造成本高、海洋工程费用高、安全性不高的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种矩形环管式振荡水柱对称翼透平发电装置，它属于漂浮运动型振荡水柱技术。

本发明是通过以下技术方案来实现的：矩形环管式振荡水柱对称翼透平发电装置，包括矩形浮力舱、甲板、矩形环管、发电机、对称翼透平和导流体；所述甲板设置在所述矩形浮力舱的上部，为一水平板，所述矩形环管包围在所述矩形浮力舱上下左右四周；所述矩形环管以所述矩形浮力舱为参照，分为左侧管、右侧管、上部管和下部管；所述左侧管与所述右侧管对称；所述发电机、对称翼透平和导流体装在所述上部管内部；所述对称翼透平位于所述上部管的中心处，所述发电机与所述导流体分别位于所述对称翼透平的两侧；所述矩形环管整个管道处于密封状态，所述矩形环管内充填有液体介质及空气，形成气液共存的环境，所述矩形环管内气压在装置静止时与大气压相同；所述矩形环管连接有用于调节液体介质质量的抽排液体系统；充填在所述矩形环管内的液体介质，在所述左侧管内形成左侧液体柱，在所述右侧管内形成右侧液体柱，所述左侧液体柱上方的左侧管内部空间为左侧气室，所述右侧液体柱上方的右侧管内部空间为右侧气室；当波浪作用于本装置上时，本装置纵摇往复运动，所述矩形环管内的液体柱会产生往复运动，推动所述矩形环管内的空气往复运动，从而推动所述对称翼透平向一个方向旋转，驱使所述发电机发电。