專利名稱：海流發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)電機，尤其涉及一種利用海水流驅(qū)動發(fā)電的發(fā)電機。
背景技術(shù)：
海流按其成因大致可分為以下幾類(1)漂流由風(fēng)的拖曳效應(yīng)形成的海流。(2)地轉(zhuǎn)流在忽略湍流摩擦力作用的海洋中，海水水平壓強梯度力和水平地轉(zhuǎn) 偏向力平衡時的穩(wěn)定海流。(3)潮流海洋潮汐在漲落的同時，還有周期性的水平流動，這種水平流動稱為潮流。(4)補償流由另一海域的海水流來補充海水流失而形成的海流。有水平補償流 和鉛直補償流(5)河川泄流由于河川徑流的入海，在河口附近的海區(qū)所引起的海水流動稱為 河川泄流。(6)裂流海浪由外海向海岸傳播至波浪破碎帶破碎時產(chǎn)生的由岸向深水方向的 海流。(7)順岸流海浪由外海向海岸傳播至破碎帶破碎后產(chǎn)生的一支平行于海岸運動 的海流。海流在海洋中普遍存在，實際的流場是以上各類海流的組合后的復(fù)雜流場，根據(jù) 地理位置的不同、漲落潮時、潮型、海況、海水物理性質(zhì)的不同，使得各地在各時刻海流流場 發(fā)生著變化。根據(jù)海洋水文調(diào)查的經(jīng)驗，海流水平向流速垂線分布規(guī)律為表層流速最大， 沿深度方向逐漸減小。在上述流態(tài)中，相對有規(guī)律的是潮汐運動產(chǎn)生的潮流。潮汐能是以位能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。海水 漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運動以及它們之間的相互作用而引起的。在海水漲潮、落 潮水的勢能交換的過程中，即漲落潮過程中，伴隨著勢能與動能的轉(zhuǎn)換。在一個太陰日內(nèi)(24小時50分)，只有一次高潮和一次低潮，稱為全日潮。一個全 日潮過程大致為落潮憩流(勢能最小，流速接近0)——起漲(勢能開始逐漸增加，流速加 大)——漲急(勢能漲勢最強，漲潮流速最大)——漲潮憩流(勢能最大，流速接近0)— 起落(勢能開始變小，流速增加，并轉(zhuǎn)向)一落急(勢能將勢最大，落潮流流速最大)一 落潮憩流，其高潮和低潮之間相隔的時間大約為12小時25分。對于半日潮海域，在一天中(指太陰日歷時24小時50分)有二次較明顯的高潮， 二次較明顯的低潮過程。在二次高潮——低潮——高潮——低潮的過程中，勢能與動能的 交換規(guī)律與全日潮基本相同。在實際海洋、河口的潮汐，由于復(fù)雜的原因，往往潮汐的漲落潮歷時、潮型會發(fā)生 變形，即全日潮可分為正規(guī)全日潮和非正規(guī)全日潮、半日潮可分為正規(guī)半日潮和非正規(guī)半日潮，但其仍然遵循勢能與動能的交換規(guī)律(見圖1、圖2)。根據(jù)多年河口、海域水文調(diào)查經(jīng)驗，本裝置適用于上述各類海流流態(tài)，根據(jù)海流水 平流速沿深度方向分布規(guī)律，在水體表層至相對水深0. 6H(假設(shè)水深為H)處，均可布置本 裝置，只要海流流速達到發(fā)電機啟動流速要求，就能用于發(fā)電。目前，利用海洋潮汐發(fā)電的項目，主要利用潮汐漲落潮的勢能，筑壩布置水輪機， 用水頭差推動水輪機轉(zhuǎn)動發(fā)電。但該方式對潮汐動力條件要求高(潮差大)、對地形、地質(zhì) 要求高，選址條件復(fù)雜，適用地域較少，造價高昂，同時易改變海灣或潮汐通道的潮汐動力 條件，往往會造成水下地形的不利調(diào)整，影響海灣、水道的海洋生態(tài)環(huán)境，不利于海灣、水道 的綜合開發(fā)利用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種利用海流作為動力進行發(fā)電的海流 發(fā)電機。本實用新型通過下列技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題一種海流發(fā)電機，包括流線型電機倉、軸流式水輪機，在流線型電機倉的前端設(shè)置 一軸流式水輪機，流線型電機倉的后端設(shè)置一尾翼，流線型電機倉內(nèi)設(shè)有一低轉(zhuǎn)速發(fā)電機， 軸流式水輪機通過一轉(zhuǎn)軸與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機相連接，流線型電機倉頂部固定一空心的電機倉 連桿，電機倉連桿外套一固定連桿，固定連桿與電機倉連桿之間設(shè)有滾珠軸承。所述的電機倉連桿中設(shè)有電纜，電纜與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機相連接。本實用新型的優(yōu)點是從另一個角度利用潮汐的能量，即利用潮汐漲落過程中，勢 能與動能轉(zhuǎn)化過程中的動能，具體體現(xiàn)為潮流的流動，通過潮流的流動，推動迎流布置的軸 流式水輪機——將水的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功——帶動安裝在流線型電機倉內(nèi)的低速發(fā)電機 (如2kW發(fā)電機)轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生電能，再經(jīng)由逆變器、變壓器等設(shè)備，將轉(zhuǎn)換到所需的電壓 等級。目前，用于小型風(fēng)力發(fā)電機的低速發(fā)電機市場普及度廣，造價低廉，本裝置采用低速 發(fā)電機也是切實可行的。此外，本裝置能依靠尾部的尾翼導(dǎo)向、裝置縱向連接桿的軸承提供360°自由轉(zhuǎn) 動，使水輪機在各種流態(tài)下始終迎流轉(zhuǎn)動，確保工作效率。由于本發(fā)電裝置利用水輪機吸收流體的動能，能廣泛適用于多種形式的海流，拓 展了其應(yīng)用范圍。由于體積相對較小，易于布置、組合，可采用陣列式布置，如采用固定于樁 基礎(chǔ)或支架，吸收表層至0. 6H(相對水深，假設(shè)水深為H)水平向的水流動能；或用鉛魚懸掛 在錨固的浮體上，吸收表層至0. 6H的水平向水流動能，積少成多，匯集各發(fā)電單元的能量。 通過輸變電設(shè)備傳輸至陸地電網(wǎng)；或者直接在海上利用電力，結(jié)合海水淡化工藝(如反滲 透方法)制備淡水，并用電力電解水，取得氫氣，在未來氫動力技術(shù)成熟并廣泛運用后可直 接為社會提供所需燃料。目前長距離、大跨度輸變電技術(shù)已相當(dāng)成熟；海水淡化制氫工藝在 大規(guī)模火力發(fā)電廠中也已經(jīng)成熟運用，故以上前景還是基本可行的。本實用新型可陣列式布置在無通航價值的潮汐通道、海灣、海岸線的沿岸或者廣 袤的深海區(qū)域。并通過開展《全潮多段面綜合水文調(diào)查》、《海域使用論證》、《岸灘演變或海 床穩(wěn)定性分析專題》、《環(huán)境保護專題》等專題論證后，優(yōu)化海流發(fā)電場的選址位置。由于海流蘊含的能量是一種綠色環(huán)保、取之不盡的巨大能源，陣列式海流發(fā)電裝置形成的海流發(fā)電場將會有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。
圖1為長江北港水道(近橫沙通道)大潮期間全潮流速垂向分布圖；圖2為福建湄洲灣內(nèi)漲落潮流垂線流速分布圖；圖3為本實用新型的主視圖；圖4為圖3的右視圖。圖中標(biāo)記說明1——軸流式水輪機2——低轉(zhuǎn)速發(fā)電機3——尾翼4——電機倉連桿5——滾珠軸承6——固定連桿7——流線型電機倉
具體實施方式
如圖3-4所示，一種海流發(fā)電機，包括流線型電機倉7、軸流式水輪機1，在流線型 電機倉7的前端設(shè)置一軸流式水輪機1，流線型電機倉7的通過細(xì)桿連接一尾翼3，流線型 電機倉7內(nèi)設(shè)有一低轉(zhuǎn)速發(fā)電機2，軸流式水輪機1通過一轉(zhuǎn)軸與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機2相連接， 流線型電機倉7頂部固定一空心的電機倉連桿4，電機倉連桿4外套一固定連桿6，固定連 桿6與電機倉連桿4之間設(shè)有滾珠軸承5。所述的電機倉連桿4中的中空部分設(shè)有電纜，電纜與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機2相連接。當(dāng)水流沖擊軸流式水輪機1，軸流式水輪機1轉(zhuǎn)動，帶動低轉(zhuǎn)速發(fā)電機2轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電，低轉(zhuǎn)速發(fā)電機2所發(fā)的電，通過電纜，穿過電機倉連桿4與固定連桿6，直至接到逆變 器。在往復(fù)海流或旋轉(zhuǎn)海流流場中，該發(fā)電機的尾翼能起到“舵”的作用，通過尾翼3控制 軸流式水輪機1始終對準(zhǔn)水流，滾珠軸承5允許流線型電機倉7、電機倉連桿4、尾翼3、軸流 式水輪機1組成的發(fā)電機構(gòu)自由轉(zhuǎn)動，通過尾翼3與滾珠軸承5的協(xié)同作用，達到軸流式水 輪機1自動迎流工作，而無需額外提供能量。上述連接由于需浸泡在海水中，故連接處需保持水密。
權(quán)利要求一種海流發(fā)電機，包括流線型電機倉、軸流式水輪機，其特征在于在流線型電機倉的前端設(shè)置一軸流式水輪機，流線型電機倉的后端設(shè)置一尾翼，流線型電機倉內(nèi)設(shè)有一低轉(zhuǎn)速發(fā)電機，軸流式水輪機通過一轉(zhuǎn)軸與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機相連接，流線型電機倉頂部固定一空心的電機倉連桿，電機倉連桿外套一固定連桿，固定連桿與電機倉連桿之間設(shè)有滾珠軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海流發(fā)電機，其特征在于所述的電機倉連桿中設(shè)有電纜，電 纜與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機相連接。
專利摘要本實用新型公開一種海流發(fā)電機，包括流線型電機倉、軸流式水輪機，在流線型電機倉的前端設(shè)置一軸流式水輪機，流線型電機倉的后端設(shè)置一尾翼，流線型電機倉內(nèi)設(shè)有一低轉(zhuǎn)速發(fā)電機，軸流式水輪機通過一轉(zhuǎn)軸與低轉(zhuǎn)速發(fā)電機相連接，流線型電機倉頂部固定一空心的電機倉連桿，電機倉連桿外套一固定連桿，固定連桿與電機倉連桿之間設(shè)有滾珠軸承。其優(yōu)點是普及度廣，造價低廉；能在各種流態(tài)下始終迎流轉(zhuǎn)動，確保工作效率；具有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。
文檔編號F03B13/12GK201588730SQ201020105739
公開日2010年9月22日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者姚偉東 申請人:姚偉東