一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，包括底座和底座上设置的越浪层，所述底座固定在珊瑚礁上；所述底座位于海面以下，其上沿潮流运动方向设有贯通的导水管，所述导水管内部设有第一水轮机，形成利用潮流动能发电的第一发电系统；所述越浪层的顶部高出海面，其上排列布置若干组第二水轮机，形成利用波浪越浪动能发电的第二发电系统；所述越浪层在第二水轮机的后方设置向下的尾水管，所述尾水管内部设有第三水轮机，形成利用波浪越浪势能发电的第三发电系统。本发明专利技术利用了波浪的动能和势能及潮流的动能发电，有效地利用清洁能源解决远海岛礁的供电问题。本发明专利技术也顺应清洁能源产业发展的潮流，符合绿色发展理念。

【技术实现步骤摘要】
一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置
本专利技术属于海洋能源利用技术，具体涉及一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置。
技术介绍
海洋覆盖了地球大部分面积，海洋中蕴藏大量的能量，其中就包括有波浪能、潮流能等。其中波浪能是海洋能量的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，波浪所蕴涵的能量主要是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。我国的波浪能资源可观，近海海域波浪能的蕴含量约达1.5亿kW，可开发利用量约为2300～3500万kW；潮流能是一种清洁无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源，全球潮流能储藏量约50亿kW，可开发利用的潮流能总量达3亿kW。随着化石能源不断枯竭和环保要求的不断提高，世界各国对海洋能源的开发利用愈加重视，利用各种形式获能装置进行波浪能或潮流能发电的技术得到了不断突破。当前中国对南海岛礁的开发日益加快，远海岛礁上的基础设施的供电问题亟待解决。南海岛礁周围遍布珊瑚礁海岸，一个典型的珊瑚礁海岸由连接深海海床且较陡的礁前斜坡、延伸向岸滩的相对水平的礁坪组成，海洋中的波浪由深海传至岸礁，由于地形变陡以及礁坪上水深很浅，使得水深急剧减小，波浪在礁缘附近发生破碎；由于水深变浅，礁缘附近潮流流速增大。因此由于地形陡变，在珊瑚礁礁缘附近蕴藏着丰富的波浪能和潮流能。目前，国内外主要利用波浪能的势能或者潮流能的动能发电，如申请号为201511016787.1的中国专利文件公开的一种利用海洋能发电的水轮机系统，采用的是一种越浪式发电方式，大都是利用波浪能的动能转换成势能后进行发电，能量转化率低，并且现有技术大多是针对海水发电适用的水轮机系统进行改进以提高能量转换效率，并未能够在实现海洋能源综合利用方便提出创新。传统的海洋发电装置大都是漂浮或半潜在海水较深的海面上难以适应珊瑚礁海岸的陡变地形。另外在珊瑚礁海岸，波浪的方向大多是垂直于海岸，但是随着风向或者潮汐洋流等变化仍然会存在有一定的角度偏差，现有的越浪发电机大多是固定不动的，当波浪冲击的方向发生变动时，越浪发电机的发电效率会进一步大幅降低。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有海洋能源发电技术存在的能源利用效率低的问题，提供一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置。本专利技术采用如下技术方案实现：一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，包括底座1和底座上设置的越浪层2，所述底座1固定在珊瑚礁上；所述底座1部分位于海面以下，其上沿潮流运动方向设有贯通的导水管112，所述导水管112内部设有第一水轮机111，形成利用潮流动能发电的第一发电系统11；所述越浪层2的顶部高出海面，其上排列布置若干组第二水轮机211，形成利用波浪越浪动能发电的第二发电系统21；所述越浪层2在第二水轮机211的后方设置向下的尾水管222，所述尾水管222内部设有第三水轮机223，形成利用波浪越浪势能发电的第三发电系统22。进一步的，所述越浪层2转动装配在底座1上，所述底座1内部固定设有驱动越浪层2转动以适应波浪方向的电动机5。进一步的，所述尾水管222沿竖直方向固定在底座1上，其顶部穿过越浪层2并与越浪层2顶面连通，所述尾水管222外通过轴承转动套装有转筒51，所述越浪层2与转筒51固定连接，并通过转筒51转动套装在尾水管222上，所述电动机5的电机轴与转筒51传动连接，驱动越浪层2相对底座1转动。进一步的，所述传动机构为齿轮传动机构。进一步的，还包括测向浮标3，所述测向浮标3与电动机5的控制模块反馈连接。进一步的，所述导水管112端部设有外扩喇叭状的聚流口102。进一步的，所述越浪层2顶部侧边设有挡水板212，形成汇集海浪水流经过第二水轮机211的通道，所述越浪层2的顶面在该通道的海浪入口处延伸设置斜向下的迎浪板214，所述挡水板212在该通道的海浪入口处延伸设置向两侧外扩的聚浪板213，所述聚浪板213底部与迎浪板214连接。进一步的，所述第二水轮机211在越浪层2顶部面对波浪方向交错排列。进一步的，所述底座1的底部通过固定桩103锚固在珊瑚礁的礁缘上。在本专利技术的一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置中，还包括设置于底座1内部的储电箱4，所述储电箱4与所有发电系统连接，储存并向外传输产生的电能。本专利技术的工作原理如下：专利技术利用波浪中的动能和势能以及潮流中的动能发电。整个发电装置的底座固定在珊瑚礁地形上，底座设有导水管，可适应涨潮和退潮要求，潮流流经底座的聚流口后通过导水管，在导水管中冲击第一发电系统的第一水轮机，将潮流的动能转化成机械能进而转化成电能；海面的波浪通过越浪达到越浪层后推动第二发电系统的第二水轮机转动，可将波浪的动能转化成机械能进而转化成电能；越浪后的海水通过流入尾水管中，利用越浪层与海水面的落差带动尾水管中第三发电系统的第三水轮机转动，产生电能，随后从尾水管两侧流出。整个装置所产生的电能都能储存在储电箱中，储电箱将电能转出，并且可以对发电装置中的用电部分进行供电。本专利技术的还可以根据海浪的方向变化自动调整方向，通过测向浮标检测波浪的方向，并将检测到的波浪方向信号传送到电动机的控制器，控制器识别信号后，利用储电箱提供的电能控制电动机运行，电动机通过传动机构将旋转动力传递至越浪层，实现越浪层相对底座进行转动，将越浪层始终保持朝向海浪的方向，最大限度提高越浪层对海浪的能量利用效率。综上所述，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术安装于海洋的珊瑚礁礁缘附近，利用了珊瑚礁礁缘附近充足的波浪能和潮流能共同发电，从海洋能源种类上提高了发电效率；(2)越浪层通过测向浮标识别波浪方向并进行反馈转向控制，保证越浪层始终朝波浪方向，越浪层的迎浪板与聚浪板设置外扩结构，可增大波浪的收集范围，提高海浪越浪能量的收集效率；(3)底座的导水管设置聚流口，可适应潮流的涨潮退潮，提高进入导水管内的潮流能量，提高潮流发电的效率；(4)越浪层同时利用越浪海水的动能和势能，进一步提高了越浪发电的能量利用效率。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为实施例的波流发电装置在珊瑚礁上的安装示意图。图2为实施例的波流发电装置外部立体示意图。图3为实施例的波流发电装置内部结构示意图。图4为实施例中的导水管结构示意图。图5为实施例中的越浪层结构示意图。图6为实施例中的越浪层转动结构示意图。图中标号：1-底座，101-尾水口，102-聚流口，103-固定桩，11-第一发电系统，111-第一水轮机，112-导水管，100-珊瑚礁；2-越浪层，21-第二发电系统，211-第二水轮机，212-挡水板，213-聚浪板，214-迎浪板，22-第三发电系统，221-漏斗，222-尾水管，223-第三水轮机；3-测向浮标；4-储电箱；5-电动机，51-转筒，52-轴承，53-齿轮副，54-电机轴。具体实施方式实施例参见图1和图2，图示中的波流发电装置为本专利技术的一种具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，其特征在于：包括底座(1)和底座上设置的越浪层(2)，所述底座(1)固定在珊瑚礁上；/n所述底座(1)部分位于海面以下，其上沿潮流运动方向设有贯通的导水管(112)，所述导水管(112)内部设有第一水轮机(111)，形成利用潮流动能发电的第一发电系统(11)；/n所述越浪层(2)的顶部高出海面，其上排列布置若干组第二水轮机(211)，形成利用波浪越浪动能发电的第二发电系统(21)；/n所述越浪层(2)在第二水轮机(211)的后方设置向下的尾水管(222)，所述尾水管(222)内部设有第三水轮机(223)，形成利用波浪越浪势能发电的第三发电系统(22)。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，其特征在于：包括底座(1)和底座上设置的越浪层(2)，所述底座(1)固定在珊瑚礁上；
所述底座(1)部分位于海面以下，其上沿潮流运动方向设有贯通的导水管(112)，所述导水管(112)内部设有第一水轮机(111)，形成利用潮流动能发电的第一发电系统(11)；
所述越浪层(2)的顶部高出海面，其上排列布置若干组第二水轮机(211)，形成利用波浪越浪动能发电的第二发电系统(21)；
所述越浪层(2)在第二水轮机(211)的后方设置向下的尾水管(222)，所述尾水管(222)内部设有第三水轮机(223)，形成利用波浪越浪势能发电的第三发电系统(22)。


2.根据权利要求1所述的一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，所述越浪层(2)转动装配在底座(1)上，所述底座(1)内部固定设有驱动越浪层(2)转动以适应波浪方向的电动机(5)。


3.根据权利要求2所述的一种适用珊瑚礁地形的波流发电装置，所述尾水管(222)沿竖直方向固定在底座(1)上，其顶部穿过越浪层(2)并与越浪层(2)顶面连通，所述尾水管(222)外通过轴承转动套装有转筒(51)，所述越浪层(2)与转筒(51)固定连接，并通过转筒(51)转动套装在尾水管(222)上，所述电动机(5)的电机轴与转筒(51)传动连接，驱动越浪层(2)相对底座(1)转动。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宇，旷敏，许从昊，陈龙，蒋昌波，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43