[实用新型]基于Weis-Fogh效应的垂直式波浪能发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于Weis-Fogh效应的垂直式波浪能发电装置。

背景技术

波浪能是指水面波动所具有的动能和势能，海洋中波浪能储量丰富，由于波浪能具有可再生、绿色环保和储量丰富的特点，日益受到世界许多国家的重视。在中国波浪能资源绝大部分分布在渤海及东南沿海地区，而其利用率占海洋能源的50％以上。包括我国在内的世界各国目前已经研制出了若干种利用波浪能发电的实验模型和商业产品。目前存在的波浪能发电装置大致可分为三类：1、振荡水柱式发电装置，典型代表：日本的巨鲸号，能量一次转换效率低，约为12%；2、摆式波浪能发电装置，典型代表：英国的海蛤号，中间转换损耗大；3、筏式波浪能发电装置，典型代表，苏格兰，海蛇号，水下部件过多，安装建造困难，造价及维护成本高难以大规模推广应用。

Weis-Fogh机构是一种不同于普通机翼组成的升力机构，由英国生物学家Weis-Fogh在1973年对一种黄蜂的飞翔运动的观察分析，发现“振翅拍击和挥摆急动”而产生的新机构，这种机构不仅能产生更大的升力，而且能瞬时产生升力，不象普通翼那样产生升力时存在Wanger效应(即升力产生的滞后现象)，且不违反开尔文定理，具有极好的机动性和启动性。试验发现其升力系数高达6～8，理论分析计算结果表明，在初始张开阶段，升力系数高达10以上。

Weis--Fogh效应目前主要在新型船舶推进装置与船舶零航速减摇上有一定研究，国内哈尔滨工程大学的金鸿章，在中国国家科学基金项目（50575048）的资助下设计出零航速减摇鳍，一项法国专利No.1 418 806，Oct.18，1965和一项美国专利No.3 307 358，Mar.7 1967提出了一种用于泵水或用于船舶推进的新装置，其工作原理与Weis--Fogh效应类似。同时Weis--Fogh效应在飞行器用推进装置、容积式泵也有一定研究。但Weis--Fogh效应在波浪能发电领域的研究与应用仍为空白。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高波浪能量利用率的基于Weis-Fogh效应的垂直式波浪能发电装置。

本实用新型所采用的技术方案为：基于Weis-Fogh效应的垂直式波浪能发电装置，其特征在于它包括中轴固定架、固定设置在中轴固定架上的发电模块、位于发电模块下方并与中轴固定架铰接设置的翼板，在翼板上固定设置有旋杆，所述旋杆的另一端与发电模块的发电机相连。

按上述技术方案，在中轴固定架上对称设置有两个翼板，构成双翼板结构，在每个翼板上对应设置一根旋杆分别带动发电机旋转。

按上述技术方案，发电机嵌套设置在中轴固定架上。

按上述技术方案，所述中轴固定架固定在固定在海洋平台上。

按上述技术方案，所述旋杆设置在翼板的上端面，翼板垂直于水面放置。

按上述技术方案，所述翼板为可伸缩式翼板，其伸缩方向与中轴固定架相垂直。

本实用新型所取得的有益效果为：1、本实用新型利用Weis--Fogh效应可以瞬态产生较高升力的特点，避免了因为升力产生滞后而带来的能量损耗，同时也提高了波浪能量的一次转换效率； 2、采用双翼板铰接到中轴固定架上的方式来形成Weis--Fogh效应，具有比单个翼板更好的效果；3、本实用新型也可以根据实际水流状况与用电需要对每个翼板长度进行延伸，起到更好的效果；4、装置结构简单，安装维修方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种基于Weis-Fogh效应的垂直式波浪能发电装置，它包括中轴固定架3、固定设置在中轴固定架3上的发电模块、位于发电模块下方并与中轴固定架铰接设置的翼板1，在翼板上固定设置有旋杆2，所述旋杆的另一端与发电模块的发电机4相连，从而带动发电机旋转。其中发电模块包括发电机和蓄电池或电网，发电机4嵌套设置在中轴固定架3上。

本实施例中，在中轴固定架3上对称设置有两个翼板1，构成双翼板结构，在每个翼板1上设置一根旋杆2分别带动一个发电机旋转。其中，翼板为可伸缩式翼板，其伸缩方向与中轴固定架相垂直，其长度可以根据实际水流状况与用电需要进行调节。

在使用过程中，将中轴固定架3固定在固定在海洋平台5上，翼板垂直于水面放置，两翼板初始安放时仅有较小夹角，两翼板1在来流冲击下作用下，将绕中轴固定架3向两侧旋转张开，完成张开动作，产生巨大推力，带动旋杆2运动。旋杆2带动发电机做切割磁场线，将机械能转化为电能；由于来流的持续作用，两翼板1间夹角逐渐增大，直至两翼板1运动到与初始状态相对称的位置。此时，在来流的继续冲击下，两翼板1将绕中轴固定架向中线旋转靠拢，完成闭合动作，产生巨大推力，带动旋杆2运动切割磁场线，将机械能转化为电能。当来流往回冲击时，双翼板又会将绕中轴向两侧旋转张开，完成张开动作；随后，又完成闭合动作。在来流周期性的往复冲击下，翼板不断重复上述过程，完成张开、闭合动作，进而形成Weis--Fogh效应，产生较大的推力，带动旋杆持续运动，实现装置的持续发电。