一种基于涡致振动的海流能发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于涡致振动的海流能发电装置，包括流速调整装置和发电主体装置，发电主体装置包括支撑柱、方柱振子、压电发电装置、以及箱体；箱体通过四块隔板分隔成对称设置的过流腔室、振动腔室和发电腔室，方柱振子设于过流腔室内，方柱振子通过两根竖直设置的支撑柱固定，支撑柱上下两端分别自由穿过过流腔室上下方的振动腔室伸到发电腔室内与压电发电装置接触，两个压电发电装置分别设于上下两个发电腔室内，振动腔室内支撑柱上设有固定环，固定环与振动腔室的上下两个隔板分别通过振动弹簧相连；所述流速调整装置设于箱体前方，用于调整进入过流腔室内海水的流速。本装置结构简单，发电效率高，充分利用了海流能。

A marine current power generation device based on vortex induced vibration

The utility model discloses a vortex induced vibration of marine current power generation device based on, including flow rate adjusting device and power generating device comprises a main body device, a support column, square Zhuzhen, piezoelectric power generation device, and the box body; by four blocks divided into symmetrical flow chamber, the vibration chamber and the power chamber set Zhuzhen, sub flow in square cavity, support column fixed Zhuzhen sub set by two vertical support column, the upper and lower ends respectively through the free vibration chamber flow chamber below the extension to the power chamber and the piezoelectric power generation device with two piezoelectric power generation device are respectively arranged on the upper and lower two generation the chamber, vibration chamber supporting column is provided with a fixing ring, a fixing ring and vibration chamber of the two baffles are connected by vibration spring; the velocity adjusting device is arranged on the box body The front is used to adjust the flow velocity of the seawater entering the flow chamber. The device has the advantages of simple structure, high power generation efficiency and full utilization of ocean current energy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于涡致振动的海流能发电装置
本技术属于发电设备领域，涉及一种海流能压电发电装置，具体涉及一种基于涡致振动的海流能发电装置。
技术介绍
目前，能源问题已经成为全球关注的焦点，各种新能源逐步被提升到开发日程。海流能以其清洁、可再生、蕴藏丰富等特点深受各国关注。传统的流体能量转换技术往往对流场的要求比较高，在流体能量密度较低、流动环境恶劣等情形下往往不能有效生产电能。实际港口工程或跨海大桥建设中，流致涡街振动现象常被视为威胁工程结构安全的元凶；因此，我们将这些可能导致结构崩塌的海流能转换为电能、化工程威胁为清洁能源，即本项目将发展出新型的涡致振动海流能发电装置。现有的涡致振动发电大多采用圆柱振子进行发电，通过在流体场中安装具有单自由度的圆柱振子将通过发电装置的海流能转化成振子振动的机械能加以利用，也有采取带有粗糙带的圆柱振子激发驰振来进行能量的收集的。基于对不同截面的振子在高雷诺数下的流体场中能量收集的相关研究，方柱振子相对于普通的圆柱振子具有更好的能量收集能力。考虑到在海洋作业当中常常存在着对监测和观测等装置的尺寸限制，我们结合压电发电方式将发电装置小型化，提出了一种采用方柱振子收集能量的新型的涡致振动海流能发电装置
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于涡致振动的方柱振子海流能压电发电装置，以解决
技术介绍
中提到的问题。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种基于涡致振动的海流能发电装置，其特征在于：包括流速调整装置和发电主体装置，所述发电主体装置包括支撑柱、方柱振子、压电发电装置、以及箱体；所述箱体通过四块隔板分隔成对称设置的过流腔室、振动腔室和发电腔室；所述过流腔室位于箱体中部，用于供海水流过，所述方柱振子设于过流腔室内，方柱振子的两端通过两根竖直设置的支撑柱固定，方柱振子与流动的海水之间产生涡致振动；所述振动腔室有两个，分别位于过流腔室上方和下方；所述发电腔室有两个，分别位于上部振动腔室的上方和下部振动腔室的下方，所述压电发电装置有两个，分别设于上下两个发电腔室内；所述支撑柱上方和下方分别自由穿过上下方的振动腔室伸到发电腔室内与压电发电装置接触，支撑柱位于振动腔室内的中间处设有固定环，固定环上下两侧分别通过振动弹簧与振动腔室的上下两个隔板相连；所述流速调整装置设于箱体前方，用于调整进入过流腔室内海水的流速。作为改进，所述支撑柱与过流腔室的上下隔板之间设有防止海水进入振动腔室内的密封环。作为改进，所述流速调整装置包括倒V字型板、V字型板和两个侧板，倒V字型板和V字型板通过两个侧板相连构成供海水流入过流腔室的流道，所述流道为中部截面大两头截面小的变截面流道，所述倒V字型板由上调整板与上变径板通过第一销轴铰接构成，所述V字型板由下调整板与下变径板通过第二销轴铰接构成，上变径板尾端和下变径板尾端分别与过流腔室的上下两个隔板固定相连，所述第一销轴上和第二销轴上分别设有将上调整板和下调整板向两边张开的扭簧。作为改进，所述箱体底部设有固定座。作为改进，所述压电发电装置包括相连的双晶压电悬臂梁和压电发电模块，所述双晶压电悬臂梁两端分别与支撑柱的端部接触相连，接收来自支撑柱的振动，并通过压电发电模块发电送往负载或者储能装置。作为改进，所述方柱振子对来流的攻角为40°-50°。作为改进，所述支撑柱两端为磁性材料制成，所述双晶压电悬臂梁两端部也为磁性材料制成。作为改进，所述方柱振子的固有频率为与双晶压电悬臂梁和压电发电模块产生共振的频率。作为改进，方柱振子的数量为2-4个。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1.采用方柱振子进行能量收集，较普通圆柱振子收集能量效率更高；2.采用压电方式进行发电，减少了发电部分所需的较大体积，使得该装置的整体体积较小，更能适应于对于工作尺寸有限制的地区进行发电；3.压电发电装置与海洋环境隔绝，起到一定的保护作用，延长了装置的使用寿命；4.所述方柱振子系统的固有频率与双晶压电悬臂梁和压电发电模块的频率大致相当，使得发电效率较好。附图说明图1是海流能发电装置前方整体示意图。图2是海流能发电装置后部示意图。图3是箱体剖视结构示意图。图4是海流能发电装置侧面剖视结构示意图。图中，1-固定座，2-箱体，3-流速调整装置，4-隔板，20-固定环，21-过流腔室，22-振动腔室，23-发电腔室，24-方柱振子，25-支撑柱，26-密封环，27-振动弹簧，28-双晶压电悬臂梁，29-压电发电模块，31-上调整板，32-下调整板，34-上变径板，35-下变径板，36-侧板，37-第一销轴，38-第二销轴。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本技术的具体实现方式和结构。一种基于涡致振动的海流能发电装置，包括固定座1，箱体2，流速调整装置3，所述流速调整装置3和箱体2前后相连，箱体2固定在固定座1上，所述固定座1用于将箱体2和流速调整装置3固定在所需要的发电地点，所述箱体2通过四块隔板4分隔成对称设置的过流腔室21、振动腔室22和发电腔室23；所述过流腔室21位于箱体2中部，用于供海水流过，所述方柱振子24设于过流腔室21内，方柱振子24的两端通过两根竖直设置的支撑柱25固定，方柱振子24的两端与支撑柱25之间通过法兰相连，方柱振子24与流动的海水之间产生涡致振动，方柱振子24的数量可以根据实际需要进行选择，考虑到装置的尺寸、复杂性以及同一涡致振动区域只能设置一个振子等因素，方柱振子24的数量一般选择2-4最佳。所述振动腔室22有两个，分别位于过流腔室21上方和下方；所述发电腔室23有两个，分别位于上部振动腔室22的上方和下部振动腔室22的下方，所述压电发电装置有两个，分别设于上下两个发电腔室23内；所述支撑柱25上方和下方分别自由穿过上下方的振动腔室22伸到发电腔室23中与压电发电装置接触，支撑柱25位于振动腔室22内的中间处设有固定环20，固定环20上下两侧分别通过振动弹簧27与振动腔室22的上下两个隔板4相连；所述流速调整装置3设于箱体2前方，用于调整进入过流腔室21内海水的流速。所述支撑柱25与过流腔室21的上下隔板4之间设有防止海水进入振动腔室22内的密封环26。所述流速调整装置3包括倒V字型板、V字型板和两个侧板36，倒V字型板和V字型板通过两个侧板36相连构成供海水流入过流腔室21的流道，所述流道为中部截面大两头截面小的变截面流道，所述倒V字型板由上调整板31与上变径板34通过第一销轴37铰接构成，所述V字型板由下调整板32与下变径板35通过第二销轴38铰接构成，上变径板34尾端和下变径板35尾端分别与过流腔室21的上下两个隔板4固定相连，所述第一销轴37上和第二销轴38上分别设有将上调整板31和下调整板32向两边张开的扭簧。所述压电发电装置包括相连的双晶压电悬臂梁28和压电发电模块29，所述双晶压电悬臂梁28两端分别与支撑柱25的端部接触相连，接收来自支撑柱25的振动，并通过压电发电模块29发电送往负载或者储能装置。所述方柱振子24对来流的攻角为40°-50°，最佳攻角为45°。所述支撑柱25两端为磁性材料制成，所述双晶压电悬臂梁28两端部也为磁性材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于涡致振动的海流能发电装置，其特征在于：包括流速调整装置和发电主体装置，所述发电主体装置包括支撑柱、方柱振子、压电发电装置、以及箱体；所述箱体通过四块隔板分隔成对称设置的过流腔室、振动腔室和发电腔室；所述过流腔室位于箱体中部，用于供海水流过，所述方柱振子设于过流腔室内，方柱振子的两端通过两根竖直设置的支撑柱固定，方柱振子与流动的海水之间产生涡致振动；所述振动腔室有两个，分别位于过流腔室上方和下方；所述发电腔室有两个，分别位于上部振动腔室的上方和下部振动腔室的下方，所述压电发电装置有两个，分别设于上下两个发电腔室内；所述支撑柱上下两端分别自由穿过上下方的振动腔室伸到发电腔室内与压电发电装置接触，支撑柱位于振动腔室内的中间处设有固定环，固定环上下两侧分别通过振动弹簧与振动腔室的上下两个隔板相连；所述流速调整装置设于箱体前方，用于调整进入过流腔室内海水的流速。

【技术特征摘要】
1.一种基于涡致振动的海流能发电装置，其特征在于：包括流速调整装置和发电主体装置，所述发电主体装置包括支撑柱、方柱振子、压电发电装置、以及箱体；所述箱体通过四块隔板分隔成对称设置的过流腔室、振动腔室和发电腔室；所述过流腔室位于箱体中部，用于供海水流过，所述方柱振子设于过流腔室内，方柱振子的两端通过两根竖直设置的支撑柱固定，方柱振子与流动的海水之间产生涡致振动；所述振动腔室有两个，分别位于过流腔室上方和下方；所述发电腔室有两个，分别位于上部振动腔室的上方和下部振动腔室的下方，所述压电发电装置有两个，分别设于上下两个发电腔室内；所述支撑柱上下两端分别自由穿过上下方的振动腔室伸到发电腔室内与压电发电装置接触，支撑柱位于振动腔室内的中间处设有固定环，固定环上下两侧分别通过振动弹簧与振动腔室的上下两个隔板相连；所述流速调整装置设于箱体前方，用于调整进入过流腔室内海水的流速。2.根据权利要求1所述一种基于涡致振动的海流能发电装置，其特征在于：所述支撑柱与过流腔室的上下隔板之间设有防止海水进入振动腔室内的密封环。3.根据权利要求1所述一种基于涡致振动的海流能发电装置，其特征在于：所述流速调整装置包括倒V字型板、V字型板和两个侧板，倒V字型板和V字型板通过两个侧板相连构成供海水流入过流腔室的流道，所述流道...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，陈炜，欧阳特，梁铭，金铭，冯冠荣，杜静湄，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42