[发明专利]潮汐能无叶振动发电装置

说明书

本发明公开了一种潮汐能无叶振动发电装置，包括：弹性振动杆及套设在弹性振动杆的圆柱外壳，刚度调节装置和周向振动压电发电装置外套在弹性振动杆上，并固接在基座上，防水封装套连接圆柱外壳和基座；潮汐流过圆柱外壳，产生卡门涡街，引发圆柱外壳和弹性振动杆振动，从而带动连接弹性振动杆的周向振动压电发电装置工作。刚度调节装置可以根据当地常年潮汐情况进行调节。本发明所述无叶振动发电装置对海洋生物的机械冲击大大降低，尾迹流场更加简单，维护了海洋尤其是近海地区的生态环境；抗腐蚀能力强，能够避免海沙、微生物及鱼虾类通过旋转动静结合部位侵入机体内，导致故障发生，降低运行及维修成本。

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种基于圆柱扰流涡街致使振动的潮汐能无叶振动发电装置。

背景技术

随着传统能源对全球环境造成的污染越来越严重，其劣势也越来越被凸显，与此同时，各种绿色的新型能源逐渐成为市场的主流。另外，随着过去几百年人类对传统化石能源的不断开采，部分资源已经面临枯竭的危险，巨大的能源需要也迫使社会对新型能源进行探索。海洋蕴藏着巨大的能源，人类对海洋资源的探索也越来越深入，其中海洋潮汐所承载的能源就是一个持续环保的无尽能源。

在目前的潮汐能利用领域，研究的角度多有不同，大多集中于潮汐能开发的专业技术、潮汐能开发之于环境的意义、潮汐能开发的安全性等方面。其中，潮汐能作为清洁绿色能源，其对海洋生物生存环境的影响备受关注，另外，维护的经济成本也需要被认真研究。目前被广泛使用的潮汐能发电装置都是多叶片旋转设备，一方面，旋转的叶片不可避免地会对迁徙和溯流的鱼类、海龟等海洋生物造成机械上的碰撞，破坏水生物的生存环境，尤其在沿海地区更为严重，造成迁徙或者溯流的鱼类大量死亡，同时叶片旋转所带来的絮流、叶尖脱离涡等会造成的更复杂的尾流状况，从而导致海洋生物产生眩晕，出现大量泥沙的淤积；另一方面，由于旋转叶片的存在导致大量的动静结合部件暴露在海水中，位于海水以下的部分容易被腐蚀，会在表面生锈，因此对防水性能有严格要求；海洋微生物和旋转携带起的泥沙会通过结合部进入轴承部件中，必须进行定期清理，导致运行成本增加；此外，在采用翼型叶片与潮汐流共振发电的装置工作时，翼型叶片与潮汐流作用产生振动时，必须要叶片流线方向与水流方向一致，这在复杂的海洋环境中很难时刻保持。同时，对叶片方向的调节必然会有旋转控制部件，而旋转部件的存在又会影响整体封装，增加维修难度和维护成本。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于圆柱扰流涡街致使振动的潮汐能无叶振动发电装置，该装置可以减少潮汐能发电装置对海洋生态环境的影响，且外露结构简单，受海水腐蚀的风险小，维护的经济成本较低。

技术方案：为实现以上目的，本发明所述的基于圆柱扰流涡街致使振动的潮汐能无叶振动发电装置包括：弹性振动杆及圆柱外壳，圆柱外壳套设在弹性振动杆的中上部，刚度调节装置和周向振动压电发电装置套设在弹性振动杆上，刚度调节装置、周向振动压电发电装置及弹性振动杆分别与基座固定连接；圆柱外壳和基座通过外部套设的防水封装套相连接。

进一步地，刚度调节装置套设在弹性振动杆的底部，周向振动压电发电装置设置在刚度调节装置上方。

进一步地，刚度调节装置包括外侧套筒、内侧套筒及调节螺母；内侧套筒套设在弹性振动杆上；外侧套筒套设在内侧套筒的外部，其下端与基座连接；调节螺母贯穿设置在外侧套筒上。

进一步地，周向振动压电发电装置包括多根连接杆，连接杆两端分别与弹性振动杆和基座固定连接；每根连接杆上均设置有压电发电片。

进一步地，圆柱外壳任意位置的直径D(Y)为：其中d为圆柱外壳的根部直径，L/2为弹性振动杆与刚度调节装置固接点和圆柱外壳根部间的距离，V_∞(L/2)为圆柱外壳根部的来流速度，是在圆柱外壳根部位置处每日潮汐流运动高峰区间的潮汐流平均速度，V_∞(Y)为距离弹性振动杆与刚度调节装置固接点Y处的来流速度，V_∞(L/2)和V_∞(Y)是根据当地常年潮汐测量统计数据得到的。