[发明专利]涡激振动潮流能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋能开发利用领域，尤其涉及一种涡激振动潮流能发电装置。

背景技术

潮流能作为一种相对容易开发的能源形式，近年来得到了较大的发展，主要利用能量转换装置把潮汐引起的海水往复运动产生的动能转化为装置运动部件的机械能，带动发电机发电。目前，潮流能发电形式主要是水轮机。我国沿海的潮流总体上流速偏小，水深较浅。由于潮流能的能量密度与流速的立方成正比，因此在潮流流速较低的海域利用水轮机开发海流能，势必需要增大潮流能装置的尺度，对水深也提出了更高的要求，同时由于水轮机需要一定的起转流速，在流速较低时很难实现有效的能量转换。这样一方面造成许多潮流能资源的浪费，也阻碍了潮流能利用技术在更大范围内推广。现有技术中潮流能发电装置对潮流的要求较高，工作效率低，实用性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种涡激振动潮流能发电装置，解决现有技术中潮流发电装置对潮流要求高，工作效率低，实用性差的缺陷。

本发明提供的技术方案是，一种涡激振动潮流能发电装置，包括：涡激振动获能装置、人工肌肉发电组和电路组件；所述涡激振动获能装置包括振子、振子支架、支撑框架、弹簧和导杆，所述支撑框架为倒U型结构，所述振子支架为对称框架式结构，所述振子支架两侧上下两端分别通过所述弹簧与所述支撑框架弹性连接，所述导杆固定在所述振子支架的上部，所述导杆穿设在所述支撑框架的顶部；所述人工肌肉发电组包括多个堆叠在一起的发电单元，所述发电单元包括环形外框架、内框架和人工肌肉薄膜，所述环形外框架固设在所述支撑框架的顶部，所述环形外框架包围住所述内框架，所述人工肌肉薄膜固定在所述环形外框架和所述内框架之间，所述人工肌肉薄膜通过所述内框架固定在所述导杆的顶部，所述人工肌肉薄膜的两个表面涂有柔性电极层；所述电路组件包括充电电路和蓄能电路，所述充电电路包括连接在一起的放电电源和第一开关，所述放电电源和所述第一开关分别连接所述人工肌肉薄膜的两个所述柔性电极层；所述蓄能电路包括连接在一起的蓄电池和第二开关，所述蓄电池和所述第二开关分别连接所述人工肌肉薄膜的两个所述柔性电极层。

本发明提供的涡激振动潮流能发电装置，通过设置涡激振动获能装置，在均匀来流中，涡激振动获能装置的振子的背流面会形成交替泄放的漩涡，由于漩涡的泄放在振子表面产生不均匀的压强，进而振子受到流向和横向的脉动压力。此时当振子的移动自由度大于零时，会在脉动压力的作用下诱发周期性振荡。当振子系统的固有频率与漩涡的泄放频率达到一致时，振幅会达到最大值。上下往复振动的振子推动振子支架上下往复运动，此时，导杆也会随着振子支架上下往复运动，涡激振动获能装置把潮流能转换成振子支架的动能。通过设置人工肌肉发电组，当导杆做上下往复运动时，此时环形外框架固定，导杆带动内框架运动，进而带动人工肌肉薄膜的进行拉伸和收缩，通过设置电路组件，在拉伸过程中，电路组件的充电电路闭合，给人工肌肉薄膜施加一定的初始电荷，此时，人工肌肉薄膜相当于一个电容，拉伸时人工肌肉薄膜的厚度变小，两极之间的距离变小，从而电容变大。在导杆向下运动时，人工肌肉薄膜会恢复自然状态，在此过程中，充电电路断开，蓄能电路闭合，人工肌肉薄膜厚度变大，两极之间的距离变大，电容变小，电场力做负功，介电弹性体所含的弹性应变减少，两极板间的电压升高，电能增加，振子支架的动能转换成电能，储存到蓄电池中，从而有效的利用海洋潮流发电，提高发电装置的实用性。

如上所述涡激振动潮流能发电装置，所述支撑框架的上端部设置有横梁，所述导杆通过导套穿设在所述横梁上。

如上所述的涡激振动潮流能发电装置，所述支撑框架的两侧设置有导轨，所述振子支架的两侧设置有滑块，所述振子支架滑动连接在所述导轨上。

如上所述的涡激振动潮流能发电装置，所述环形外框架上设置有多层铝箔纸，所述铝箔纸与对应的所述柔性电极层连接；所述充电电路和所述蓄能电路通过对应层的铝箔纸与所述人工肌肉薄膜的两个所述柔性电极层连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明涡激振动潮流能发电装置实施例的结构示意图；

图2为本发明涡激振动潮流能发电装置实施例中发电单元的俯视图；