[发明专利]漂浮式半主动摆动水翼潮流能捕能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种捕能装置，尤其涉及一种漂浮式半主动摆动水翼潮流能捕能装置。

背景技术

伴随着石油和煤炭等化石燃料的过度消耗，像潮流能、风能、太阳能等可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。潮流能作为海洋能的重要形式，与太阳能、风能相比，具有能量密度大、对环境污染小，变化有规律，可预测性好等优点，也被称为世界未来十大清洁能源之一。目前，对潮流能的利用形式多为旋转叶片的水轮机配合相应的发电机进行能量捕获，然而这种潮流能量捕获方式存在一些问题，如：占地面积大，需要的潮流速度快，噪声大，水轮机叶片旋转速度快时会对周围的海洋生物产生影响等。

海洋中的生物，如金枪鱼、海豚、鲨鱼等，利用尾部/鳍的摆动从周围的水中获得能量实现游动，具有效率高、噪声低以及良好的水动力特性等特点。受此启发，近年来，国外开展了一种新的基于摆动式水翼的流体能量捕获技术研究，与现有的基于旋转叶片的水轮机技术相比，这种基于摆动水翼的流体能量捕获技术具有对环境影响小、噪声小，捕能效率高以及可在浅水使用等优点，在英国、爱尔兰、美国、加拿大等国家较早的开展了这方面的基础研究。我国拥有广阔的潮流能海洋资源，目前对摆动式潮流能捕能技术却一直未曾开展，在这方面，国内几乎没有公开的技术报道。

目前，国内涉及漂浮式摆动水翼潮流能捕能装置的发明专利，如专利申请号为201310473753.X、名称为“升降式振荡水翼捕获潮流能发电装置”，通过将翼片沿滑轨的上下移动的动能转化为与之相连的液压系统的液压能，再将转化后的液压能转化为发电机的电能，上下两个极限端通过压缩弹簧改变翼片的摆角，和本发明专利的原理及工作过程均不同。如专利申请号为201410663950.2，名称为“摆动式水翼潮流能发电装置”，通过曲柄摇杆机构原理实现能量提取，通过另一套曲柄摇杆机构进行攻角控制，水翼攻角控制原理和装置结构和本发明专利均不同。国内关于漂浮式半主动控制水翼攻角实现水翼周期循环的还未见相关发明专利。

发明内容

本发明的目的是为了针对现有潮流能捕能装置存在的不足，而提供一种机械结构简单、安装方便、可靠性强的漂浮式半主动摆动水翼潮流能捕能装置。

本发明的目的是这样实现的：包括漂浮支撑部分、能量提取部分、翼型运动部分和能量转化部分，所述漂浮支撑部分包括两个浮筒、安装在两个浮筒上端的平板和设置在平板上的三个支撑板；所述能量提取部分包括两套曲柄摇杆机构，每套曲柄摇杆机构包括安装在两端的支撑板上的飞轮、设置在飞轮上的销轴、安装在销轴上的升沉连杆和与升沉连杆铰接的升沉摆杆，所述升沉摆杆的端部铰接安装在对应支撑板的下端；所述翼型运动部分包括分别设置在两个升降摆杆上的左翼型轴和右翼型轴、左翼片、右翼片和短轴，短轴的一端与左翼型轴之间安装左翼片，短轴的另一端与右翼片之间安装右翼片，且左翼片和右翼片的端部分别设置有与左翼片和右翼片形状相同的翼型终端板；所述能量转化部分包括安装在平板上的发电机、与发电机连接的增速机构和弹性联轴器，所述增速机构通过弹性联轴器与其中一个飞轮的中心轴连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.还包括水翼摆角控制部分，所述水翼摆角控制部分包括安装在平板上的控制电机、设置在中间的支撑板下端的中间轴、设置在中间轴与控制电机输出轴之间的一级同步带和设置在中间轴与短轴之间的二级同步带。

2.所述增速机构的增速比是1:4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用曲柄摇杆机构机械本身的运动特性实现能量转化，利用电机对水翼攻角进行主动控制，具有结构简单、安装方便、噪声小、易于浅水应用等优点，在未来的潮流能能量捕获方面有很大的发展空间。本发明利用电机对水翼攻角进行控制，可以实现水翼攻角不同运动规律控制和不同攻角变化控制，装置传动灵活，控制方便，采用浮筒漂浮式结构，可以漂浮于海面上，不需要其他固定系统，结构简单，便于研究。和以往的旋转叶片的水轮机相比，本发明具有传动效率高、噪声小、易于浅水应用等优点，对环境影响小，对水中生物影响小。这种装置具有对环境影响小，针对我们广泛的潮流能资源，适用于开展发展研究。

附图说明

图1是本发明的整体的三维结构图；

图2是本发明的能量转化部分结构图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明的侧视图；

图5是本发明的俯视图；

图6是本发明的中间轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。