推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，該裝置由漂浮系統(tǒng)、風(fēng)輪及其支架系統(tǒng)、集風(fēng)系統(tǒng)、自動對風(fēng)系統(tǒng)和對風(fēng)糾偏裝置、調(diào)速系統(tǒng)、以及發(fā)電系統(tǒng)組成，三只浮箱之間由鋼桁架(15)連成整體，兩只主浮箱底部設(shè)有穩(wěn)浪板(14)，兩只主浮箱的中部樹立風(fēng)輪支架(35)，上面架立一根臥式風(fēng)輪軸(5)，風(fēng)輪(6)由兩端圓盤和圓盤之間的七片弧形葉片組成，風(fēng)輪前、后設(shè)前、后下部導(dǎo)風(fēng)板(7、12)，兩側(cè)設(shè)有左、右側(cè)向?qū)эL(fēng)板(11)，豎軸頂上固結(jié)有一個絕緣圓盤(19)，風(fēng)向標(biāo)頭部下面裝有一只滑動電極(21)，電極被彈簧緊緊壓在絕緣圓盤上，風(fēng)輪的一端裝有傘齒輪組，通過一根豎向傳動軸(36)，帶動安裝在主浮箱里的發(fā)電機(jī)(37)發(fā)電，前導(dǎo)風(fēng)板下面設(shè)有一只弧形的調(diào)速板(13)。本實(shí)用新型采用漂浮方式，可設(shè)置在更深的廣大海域上，主浮箱下裝有穩(wěn)浪板，抗傾覆、抗風(fēng)浪穩(wěn)定性強(qiáng)，可對風(fēng)輪進(jìn)行精細(xì)調(diào)速，提高并網(wǎng)精度。
【專利說明】推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于清潔能源設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，確切的說是一種利用風(fēng)力發(fā)電的創(chuàng)新設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]海面遼闊，海面平坦，摩阻力小，是開發(fā)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的理想去處，但是到目前為止，已經(jīng)建立的海上風(fēng)力發(fā)電站都是在海底打樁建成一個龐大的高樁承臺，上面再豎起一根塔桅，頂上安裝的是旋漿式風(fēng)機(jī)，這種機(jī)型由于風(fēng)葉的面積只有風(fēng)輪面積的幾十分之一，而且風(fēng)輪上所受的推力又只是葉片上所受到的風(fēng)力的垂直分力，所以風(fēng)輪所受到的推力更小，以至于風(fēng)能的利用率很低，尤其是水深以后基礎(chǔ)施工更困難、造價更高，所以這種機(jī)型只能安裝在距離海岸不遠(yuǎn)的海水深度小于40米的淺海上，再深一些的廣大海域卻無法利用，而這一海域正是漁業(yè)、海水養(yǎng)殖和航運(yùn)的繁忙地域，因此能供給建設(shè)風(fēng)力發(fā)電廠的區(qū)域受到一定的限制，本實(shí)用新型采用漂浮方式可以安裝在海水更深一些的廣大海域上，而推力式風(fēng)輪又能以更大的受風(fēng)面積全面而且直接接受風(fēng)力，效益更高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型由漂浮系統(tǒng)、風(fēng)輪及其支架系統(tǒng)、集風(fēng)系統(tǒng)、自動對風(fēng)系統(tǒng)和對風(fēng)糾偏裝置、調(diào)速系統(tǒng)、以及發(fā)電系統(tǒng)組成，漂浮系統(tǒng)由平面上呈“品”字形排列的三只浮箱組成，中心線左、右兩只為主浮箱、中心線上后側(cè)一只為尾浮箱，兩主浮箱之間，底部設(shè)有穩(wěn)浪板，兩只主浮箱的中部樹立風(fēng)輪支架，上面架立一根臥式風(fēng)輪軸，風(fēng)輪軸兩端設(shè)有兩個圓盤，圓盤之間裝有七片弧形葉片，葉片與圓盤共同組成一只推力式風(fēng)輪，風(fēng)輪的底部離開海面的距離足以在颶風(fēng)來臨時，海浪打不到風(fēng)輪上，風(fēng)輪前、后設(shè)前、后下部導(dǎo)風(fēng)板，兩塊下部導(dǎo)風(fēng)板接近風(fēng)輪處均處在風(fēng)輪軸的同一高度上，而向前、向后都降到主浮箱面上，兩側(cè)設(shè)有左、右側(cè)向?qū)эL(fēng)板，風(fēng)輪頂部設(shè)有上部導(dǎo)風(fēng)板，兩只主浮箱前部有錨鏈把整個漂浮系統(tǒng)系在打入海底的錨樁上，尾浮箱上裝有一根豎軸，豎軸上裝有一個可以轉(zhuǎn)動的平面形狀為銳三角形的尾翼，豎軸頂上固結(jié)著一個絕緣圓盤，圓盤上貼有左、右兩塊半圓環(huán)形的銅片，絕緣圓盤中心軸上面裝有一只可以自由隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)向標(biāo)頭部下面裝有一只滑動電極，電極被彈簧緊緊壓在絕緣圓盤上，風(fēng)輪的一端裝有傘齒輪，通過一根豎向傳動軸，帶動安裝在主浮箱里的發(fā)電機(jī)發(fā)電，前導(dǎo)向板下面設(shè)有一只弧形的調(diào)速板，
[0004]三個浮箱之間由鋼桁架連成一體，以保證整個裝置不會被任何方向的強(qiáng)風(fēng)吹翻、傾倒，穩(wěn)浪板上的水重對主浮箱的升、降能起到一定的阻尼作用，防止整個漂浮系統(tǒng)在大風(fēng)大浪中大起大落或搖擺不定，前、后導(dǎo)風(fēng)板正好遮住風(fēng)輪的下半部，上、下、左、右導(dǎo)風(fēng)板則在風(fēng)輪前后共同組成一個前后都呈喇叭形的集風(fēng)系統(tǒng)，把比風(fēng)輪面積大數(shù)倍的風(fēng)力集中吹向風(fēng)輪的上半部，提高風(fēng)輪前部風(fēng)壓，保證風(fēng)輪后部負(fù)壓區(qū)的穩(wěn)定性，提高風(fēng)輪出力，上部導(dǎo)風(fēng)板中段，是一段包角為52°的弧形板，緊緊包圍在風(fēng)輪外圍，和七片葉片的風(fēng)輪配合，使得前一葉片還未轉(zhuǎn)出弧形板，后一葉片又已進(jìn)入弧形板的包圍范圍，保證了風(fēng)輪得到持續(xù)加力的作用，主浮箱前面的錨樁、錨鏈，和尾浮箱上面的三角形尾翼，共同組成整個裝置的自動對風(fēng)系統(tǒng)，在風(fēng)力的推動下會自然的把風(fēng)輪前部對準(zhǔn)來風(fēng)方向，但是如果海流的方向與風(fēng)力的方向不一致時，風(fēng)輪的中心線還會與來風(fēng)方向產(chǎn)生一定的角度偏差，尾浮箱中軸頂上的風(fēng)向標(biāo)、絕緣圓盤和其附屬電路所組成的對風(fēng)糾偏裝置，通過蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)使三角形尾翼轉(zhuǎn)動，使其一側(cè)的受風(fēng)面積增大，抵消海流對三個浮箱的沖力，使整個裝置的中心線重新回到與來風(fēng)一致的方向上來，發(fā)電機(jī)是一種多極對數(shù)的發(fā)電機(jī)，微電腦根據(jù)發(fā)電機(jī)所發(fā)電流的頻率、相位與系統(tǒng)電網(wǎng)的頻率、相位的差距進(jìn)行比對，調(diào)整發(fā)電機(jī)的極對數(shù)，然后再啟動調(diào)速板的電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，調(diào)整位于前導(dǎo)風(fēng)板內(nèi)的弧形調(diào)速板向上旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)輪上半部的受風(fēng)面積遮擋一部分，調(diào)整風(fēng)輪的受風(fēng)面積，適當(dāng)?shù)慕档惋L(fēng)輪轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流與系統(tǒng)電網(wǎng)的頻率、相位完全吻合，以提高并網(wǎng)精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1.推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置縱剖面示意圖
[0006]圖2.推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置平剖面示意圖
[0007]圖3.推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置橫剖面示意圖
[0008]圖4.絕緣圓盤與風(fēng)向標(biāo)平面圖
[0009]圖5.對風(fēng)糾偏裝置電路原理圖
[0010]圖6.自動對風(fēng)系統(tǒng)和對風(fēng)糾偏裝置工作原理圖
[0011]6-0風(fēng)力與海流一致或不一致時整個裝置的漂流位置圖
[0012]6-1風(fēng)力方向FX與海流方向hX —致時尾翼與尾浮筒形態(tài)圖
[0013]6-2風(fēng)力方向FX與海流方向hX不一致時尾翼與尾浮箱態(tài)圖
[0014]6-3對風(fēng)糾偏裝置開始動作，尾翼17旋轉(zhuǎn)后形態(tài)圖
[0015]6-4風(fēng)力推動尾浮筒轉(zhuǎn)到與風(fēng)力一致的方向后尾翼與尾浮筒形態(tài)圖
[0016]圖7.不同方向的海流作用下整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖
[0017]7-1海流hL從風(fēng)力FL的右側(cè)沖來，且與風(fēng)向夾角< 90°時，整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖
[0018]7-2海流hL從風(fēng)力FL的右側(cè)沖來，且與風(fēng)向夾角>90°時，整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖
[0019]7-3海流hL從風(fēng)力FL的左側(cè)沖來，且與風(fēng)向夾角<90°時，整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖
[0020]7-4海流hL從風(fēng)力FL的左側(cè)沖來，且與風(fēng)向夾角> 90°時，整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖
[0021]具體實(shí)現(xiàn)方案
[0022]圖1、2、3、示出:左、右兩只主浮箱I的底部設(shè)有穩(wěn)浪板14，兩只主浮箱之間及與后部尾浮箱2之間通過鋼桁架15連接整體，兩個主浮箱甲板上各架立一個鋼架35，鋼架上安裝一根臥式風(fēng)輪軸5，風(fēng)輪軸兩端設(shè)有兩個圓盤，圓盤之間裝有七片弧形葉片，圓盤與葉片共同組成風(fēng)輪6，風(fēng)輪前、后設(shè)前、后下部導(dǎo)風(fēng)板7和12，兩側(cè)設(shè)有左、右側(cè)面導(dǎo)風(fēng)板11，風(fēng)輪頂部的上部導(dǎo)風(fēng)板由8、9、10三段板連接而成，其中中段9是一塊包在風(fēng)輪外圍僅有1-2厘米間隙的弧形板，包角為52°，兩只主浮箱前部有錨鏈3把整個漂浮系統(tǒng)的三只浮箱系在打入海底的錨樁4上，尾浮箱上
[0023]裝有一根豎軸16，豎軸上裝有一個可以轉(zhuǎn)動的平面形狀為銳三角形的尾翼17，豎軸16頂上固結(jié)著一個絕緣圓盤19，圓盤上貼有左、右兩塊半圓環(huán)形的銅片20、22，絕緣圓盤上裝有一只可以自由隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)向標(biāo)18，風(fēng)向標(biāo)頭部下面裝有一只滑動電極21，電極被彈簧緊緊壓在絕緣圓盤上，風(fēng)輪軸的一端裝有傘齒輪，通過一根豎向傳動軸36，帶動安裝在主浮箱里的發(fā)電機(jī)37發(fā)電，前導(dǎo)向板下面設(shè)有一只弧形的調(diào)速板13，調(diào)速板包在風(fēng)輪外圍，二者之間的間隙很小。
[0024]圖4為絕緣圓盤與風(fēng)向標(biāo)平面圖，絕緣圓盤19上貼有左、右銅片20、22，風(fēng)向標(biāo)18頭部下面裝有滑動電極21，風(fēng)向標(biāo)18應(yīng)該是始終對準(zhǔn)來風(fēng)方向的，絕緣圓盤19是固結(jié)在尾浮箱2的豎軸16上的，所以絕緣圓盤19的中心線始終應(yīng)與整個裝置中心線，也就是尾浮箱2的中心線一致。
[0025]圖5為對風(fēng)糾偏裝置電路原理圖，絕緣圓盤19上所貼的左、右銅片20、22分別通過兩個滑環(huán)23和碳刷24與直流系統(tǒng)的正、反轉(zhuǎn)電路25、26接通，風(fēng)向標(biāo)18頭部下面的滑動電極21也有導(dǎo)線與直流系統(tǒng)的另一極接通，直流系統(tǒng)的正、反轉(zhuǎn)電路通過正、反轉(zhuǎn)繼電器27、28，可以分別啟動交流電路上的正、反轉(zhuǎn)電路29、30，使對風(fēng)糾偏電機(jī)31正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，通過蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)帶動尾翼17順時針或反時針轉(zhuǎn)動一個角度。
[0026]圖6為自動對風(fēng)系統(tǒng)和對風(fēng)糾偏裝置工作原理圖，
[0027]圖6-0為風(fēng)力與海流方向一致或不一致時，整個裝置的漂流位置圖:當(dāng)風(fēng)力FL與海流hL方向一致時整個裝置漂浮在錨樁4下游順風(fēng)方向的Z線上，當(dāng)風(fēng)力方向FL與海流hL方向不一致成一個夾角α?xí)r，整個裝置漂浮在合力HL作用的方向P線上；
[0028]圖6-1為當(dāng)風(fēng)力FL與海流hL方向一致時，尾翼17、絕緣圓盤19、風(fēng)向標(biāo)18的中心線均與尾浮箱2的中心線一致，整個裝置漂浮在錨樁4下游順風(fēng)方向的Z線上，圖6-2是當(dāng)風(fēng)向改變后的的情況，當(dāng)海流的沖力來自風(fēng)力方向FX的右側(cè)時，海流沖力hL與風(fēng)力FL形成合力HL使整個裝置以錨樁4為中心反時針向左偏轉(zhuǎn)了一個角度α °，整個裝置漂浮在合力方向P線上，此時尾浮箱2、絕緣圓盤19的中心線也隨之與合力方向P線重合,但風(fēng)向標(biāo)仍舊保持在風(fēng)力FL的方向上未動，于是在絕緣圓盤上的左銅片20轉(zhuǎn)到了滑動電極21的下面，導(dǎo)致糾偏電路的反轉(zhuǎn)電路接通，糾偏電機(jī)31帶動尾翼17反時針旋轉(zhuǎn)呈圖6-3的形態(tài)，致使尾翼的左側(cè)受風(fēng)面積更加增大，待風(fēng)力在尾翼上推動的糾偏力矩大于海流的作用力矩時，整個裝置又從圖6-3的狀態(tài)、即從P線上轉(zhuǎn)到圖6-4的Z線上，這時絕緣圓盤上的左、右銅片之間的間隙又滑動到電極21的下面，糾偏電路斷開，糾偏電機(jī)停轉(zhuǎn)，但這時蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)仍舊把尾翼17停留在原傾斜狀態(tài)，以維持風(fēng)力在尾翼左斜面上的糾偏推力。如果風(fēng)力再有所變化，尾翼上的推力與海流的沖力力矩又產(chǎn)生差距，整個裝置中心線又發(fā)生變化，滑動電極又會滑動到左銅片或右銅片上，電路再一次接通，進(jìn)行另一次糾偏動作。
[0029]圖7為不同方向的海流作用下整個裝置在糾偏前、后漂流狀況變化圖，圖7-1、圖7-2分別為海流hL從風(fēng)力FL的右側(cè)沖來，風(fēng)力和海流沖力的合力HL偏向左側(cè)，整個裝置從原來風(fēng)力FL的Z線反時針漂到左側(cè)P線上，圖7-1為二力的夾角α小于90°，圖7_2為二力的夾角α大于90°時的情況。
[0030]圖7-3、圖7-4分別為海流hL從風(fēng)力FL的左側(cè)沖來，風(fēng)力和海流沖力的合力HL偏向右側(cè)，整個裝置從原來風(fēng)力FL的Z線反時針漂到右側(cè)P線上，圖7-3為二力的夾角α小于90°，圖7-4為二力的夾角α大于90°時的情況。
[0031]根據(jù)圖7的工作原理，對風(fēng)糾偏裝置最終都能把整個裝置從合力的方向轉(zhuǎn)回到與風(fēng)力一致的方向上來。
【權(quán)利要求】
1.一種推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，該裝置由漂浮系統(tǒng)、風(fēng)輪及其支架系統(tǒng)、集風(fēng)系統(tǒng)、自動對風(fēng)系統(tǒng)和對風(fēng)糾偏裝置、調(diào)速系統(tǒng)、以及發(fā)電系統(tǒng)組成，其特征為:漂浮系統(tǒng)的兩只主浮箱(I)和其中心線后側(cè)的尾浮箱(2)，在平面上呈“品”字形排列，三只浮箱之間由鋼桁架(15)連成整體，兩只主浮箱底部設(shè)有穩(wěn)浪板(14)，兩只主浮箱的中部樹立風(fēng)輪支架(35)，上面架立一根臥式風(fēng)輪軸(5)，風(fēng)輪￠)由兩端圓盤和圓盤之間的七片弧形葉片組成，風(fēng)輪前、后設(shè)前、后下部導(dǎo)風(fēng)板(7、12)，兩側(cè)設(shè)有左、右側(cè)向?qū)эL(fēng)板(11)，風(fēng)輪頂部設(shè)有上部導(dǎo)風(fēng)板(8、9、10)，兩只主浮箱前部由錨鏈(4)把整個漂浮系統(tǒng)系在打入海底的錨樁(5)上，尾浮箱上裝有一根豎軸(16)，豎軸上裝有一個可以轉(zhuǎn)動的平面形狀為銳三角形的尾翼(17)，豎軸頂上固結(jié)有一個絕緣圓盤(19)，圓盤上貼有左、右兩塊半圓環(huán)形的銅片(20、22)，絕緣圓盤上裝有一只可以自由隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)向標(biāo)(18)，風(fēng)向標(biāo)頭部下面裝有一只滑動電極(21)，電極被彈簧緊緊壓在絕緣圓盤上，風(fēng)輪的一端裝有傘齒輪組，通過一根豎向傳動軸(36)，帶動安裝在主浮箱里的發(fā)電機(jī)(37)發(fā)電，前導(dǎo)風(fēng)板下面設(shè)有一只弧形的調(diào)速板(13)ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，其特征為:兩只主浮箱之間，底部設(shè)有穩(wěn)浪板(14);穩(wěn)浪板上有一定的水深。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，其特征為:風(fēng)輪前、后的下部導(dǎo)風(fēng)板(7、12)，在接近風(fēng)輪處均處在風(fēng)輪軸的同一高度上，而向前、向后都降到主浮箱甲板面上，前、后導(dǎo)風(fēng)板正好可以完全遮住風(fēng)輪的下半部，上、下、左、右導(dǎo)風(fēng)板(7、8、9、10、11)在風(fēng)輪前后共同組成一個前、后都呈喇叭狀的集風(fēng)系統(tǒng)，把大于風(fēng)輪面積數(shù)倍的風(fēng)力集中吹向風(fēng)輪的上半部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，其特征為:上部導(dǎo)風(fēng)板由三段板(8、9、10)連接而成，其中中段(9)是一塊包在風(fēng)輪外圍僅有1-2厘米間隙的弧形板，包角為52° ,風(fēng)輪所用的葉片是七片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型漂浮式集風(fēng)發(fā)電裝置，其特征為:前導(dǎo)向板下面設(shè)有一只弧形的調(diào)速板(13)，調(diào)速板在微電腦的控制下可以沿風(fēng)輪外圍旋轉(zhuǎn)出一個角度，降低風(fēng)輪的受風(fēng)面積進(jìn)行轉(zhuǎn)速微調(diào)。
【文檔編號】F03D9/00GK204041350SQ201420337757
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月15日
【發(fā)明者】邵明 申請人:邵明