一種組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電單元

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一、 概述：

  目前本技術(shù)處于設(shè)計(jì)階段，只經(jīng)過(guò)模型在空氣和水池中模擬海浪進(jìn)行試驗(yàn)，證明了本技術(shù)的關(guān)鍵—— 葉輪機(jī)“導(dǎo)葉”在上下水流的作用下可以產(chǎn)生定向的推力，使葉輪機(jī)持續(xù)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的原理是可行和可靠的，那么也就證明可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電了。

大家已經(jīng)知道海浪波能發(fā)電功率較小的問(wèn)題難以突破，但本技術(shù)已經(jīng)解決了此問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在大面積海浪“波能”的利用，單機(jī)發(fā)出較大功率的電能。

    二、 技術(shù)簡(jiǎn)介：以下均以“四個(gè)葉輪機(jī)”所組成較大發(fā)電功率的“組合式發(fā)電單元”為例，結(jié)合圖示加以介紹：（實(shí)際葉輪機(jī)的選用個(gè)數(shù)由設(shè)計(jì)決定）

  1、組合式發(fā)電單元工作示意圖：用兩個(gè)圖來(lái)表示。

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    1.1  右上圖是組合式發(fā)電單元中一個(gè)葉輪機(jī)在垂直軸面上的工作示意圖，虛線代表海浪，點(diǎn)劃線是主軸線，雙點(diǎn)劃線代表整機(jī)中心線。其中：

    *    圖中1是葉輪機(jī)上直徑很大的浮體。

    *    圖中2是位于發(fā)電單元中心的交流或直流發(fā)電機(jī)及浮體。

    *    圖中3是葉輪機(jī)上的三圈導(dǎo)葉總成。
( Q8 {# w: F. p6 Y$ j4 ~3 {

    *    圖中4是葉輪機(jī)三圈環(huán)狀導(dǎo)葉架。

    *    圖中11是通向發(fā)電單元中心發(fā)電機(jī)的水平傳動(dòng)軸。

    1.2   右下圖是組合式發(fā)電單元四個(gè)葉輪機(jī)和一個(gè)發(fā)電機(jī)的水平布置圖，圖中點(diǎn)劃線代表三圈環(huán)狀導(dǎo)葉架及均布的導(dǎo)葉總成。其中：

   *    圖中1是葉輪機(jī)上的直徑很大的浮體。
- Y  q* I3 q: I; O) X4 a( s

    *    圖中2是位于發(fā)電單元中心的交流或直流發(fā)電機(jī)。

    *    圖中11是通向發(fā)電機(jī)第一級(jí)已加速的水平傳動(dòng)軸。

    2、  發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

  【連載：請(qǐng)?zhí)岢鲆蓡?wèn)和建議，先謝謝！】

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（接上頁(yè)）
2、  發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
2.1  海面上的部分：四個(gè)葉輪機(jī)浮體和中間發(fā)電機(jī)下的浮體有足夠浮力支撐海面上的“四足”構(gòu)架平臺(tái)，這個(gè)構(gòu)架跨度應(yīng)大于兩倍以上本海區(qū)的最大波長(zhǎng)，“四足”構(gòu)架中心全封閉的機(jī)房?jī)?nèi)，設(shè)置發(fā)電機(jī)。
  i/ {/ @# I. x+ A- ^: x/ @& ^0 |. E2.2  海面下的部分：葉輪機(jī)葉輪上圓周均布的導(dǎo)葉架的眾多“短”導(dǎo)葉，在4個(gè)點(diǎn)劃線組成的“圓圈”范圍內(nèi)大面積的接觸和轉(zhuǎn)化海浪波能。
0 p5 i' B4 ]& ]4 n8 q6 D2.3  空間位置特點(diǎn)：整機(jī)錨定在海底，自由漂浮在海面上，導(dǎo)葉低于最低波谷即可。整機(jī)相對(duì)于海浪的波動(dòng)近似靜止。這里值得注意的是：
*   葉輪機(jī)的導(dǎo)葉半徑和導(dǎo)葉密度選用不易太大。
*   一臺(tái)發(fā)電單元的葉輪機(jī)選用臺(tái)數(shù)為偶數(shù)，中心不易設(shè)置葉輪機(jī)。
, k6 c& A2 p5 ~  b*   當(dāng)“集群”建站時(shí)，發(fā)電場(chǎng)每個(gè)發(fā)電單元間設(shè)置距離應(yīng)大于單機(jī)直徑的1.5倍為宜。
2.4  運(yùn)轉(zhuǎn)特性：由于葉輪機(jī)選用為偶數(shù)，對(duì)角互為反轉(zhuǎn)，故無(wú)自轉(zhuǎn)扭矩。四個(gè)葉輪機(jī)三圈導(dǎo)葉雖然線速度并不慢，但主軸轉(zhuǎn)速非常慢（預(yù)計(jì)30轉(zhuǎn)/分以下）。葉輪機(jī)轉(zhuǎn)矩通過(guò)齒輪付加速后的水平傳動(dòng)軸接入發(fā)電機(jī)的減速箱，經(jīng)進(jìn)一步加速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
2.5  發(fā)電功率預(yù)算：預(yù)計(jì)4個(gè)葉輪機(jī)為一發(fā)電單元組合的較大功率單機(jī)的發(fā)電功率可達(dá)200KW/臺(tái)，估算如下。（均按“保守取值”估算）
! K: |. R# ]3 G( V" M5 h9 ]! t; x1 K設(shè)：葉輪機(jī)半徑30米，浮體半徑10米，導(dǎo)葉總成長(zhǎng)約8米，導(dǎo)葉長(zhǎng)約0.5—1米，葉輪機(jī)（對(duì)角線）的中心距90米，則整機(jī)直徑約150米左右。
! u/ A/ X- G2 x估算：?jiǎn)蝹€(gè)葉輪機(jī)則覆蓋海浪面積約2500平方米，四臺(tái)葉輪機(jī)導(dǎo)葉約覆蓋10000平方米海浪；如果導(dǎo)葉總成的間隔密度按1:5均布，則導(dǎo)葉“做功”的面積約2000平方米。若海浪年平均能量為1KW/平米，按10%的綜合轉(zhuǎn)換率計(jì)算，那么每發(fā)電單元設(shè)置4個(gè)60米直徑葉輪機(jī)的平均發(fā)電功率可達(dá)200KW/臺(tái)。
三、 本技術(shù)的工作原理：
! ~: M' f* w+ [( f8 M+ M% P: b1、  發(fā)電單元漂浮處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的原因：
因?yàn)樵诤Ｃ嫔系拇竺娣e漂浮剛體會(huì)同時(shí)受到上下波浪的互為反向的作用力，相互抵消后合力會(huì)接近于零，譬如處于漂浮狀態(tài)的海上船只船體越大越平穩(wěn)的道理也是如此。如果發(fā)電單元的整體跨度大于海浪波長(zhǎng)的幾倍，那么整機(jī)相對(duì)海面近似靜止而漂浮的道理也就不難理解了。
' _& h: K7 {& n( C  Q2、  葉輪機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理：見左面兩圖。
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1 A" }2 \' ?4 ?! G1 C4 @( o- K1 a由于在海面上整機(jī)相對(duì)海浪為近似靜止?fàn)顟B(tài)，向上的海浪推動(dòng)導(dǎo)葉向上運(yùn)動(dòng)，但受到相對(duì)靜止導(dǎo)葉軸的限位約束，所以只能偏轉(zhuǎn)Φ1角度，同時(shí)在導(dǎo)葉表面就產(chǎn)生了一個(gè)“旋轉(zhuǎn)方向”的水平分力。而當(dāng)向下的海浪推動(dòng)導(dǎo)葉向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，則產(chǎn)生了Φ2角，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相同“旋轉(zhuǎn)方向”的分力。這兩個(gè)“同向的推力”連續(xù)作用在葉輪機(jī)主軸上就形成了力矩。這樣大面積【眾多】的導(dǎo)葉吸收海浪上下運(yùn)動(dòng)的波能推動(dòng)葉輪機(jī)旋轉(zhuǎn)連續(xù)做功，其轉(zhuǎn)矩可觀。另外當(dāng)不受力時(shí)高彈力橡膠墊還使導(dǎo)葉始終處于Φ1和Φ2之間0°角度位置。

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3、  產(chǎn)生較大功率的發(fā)電原理：
3.1  海面漂浮的平穩(wěn)性：由于幾個(gè)（5個(gè)）浮體的浮力不但能夠承擔(dān)全部發(fā)電單元的重量，使其漂浮在海浪中平穩(wěn)漂浮運(yùn)行，同時(shí)還要有較大的盈余來(lái)克服海浪的沖力和海浪波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)整機(jī)的（搖擺）不平衡，其實(shí)整體覆蓋海面越大就越平穩(wěn)。
- N# H# W; A; \8 }3.2  發(fā)電的穩(wěn)定性：由于葉輪機(jī)【眾多】的導(dǎo)葉在波浪中不但共同產(chǎn)生了同向的推力并形成很大的合力矩，而且這個(gè)合力矩是較平穩(wěn)的帶動(dòng)葉輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。那么四個(gè)葉輪機(jī)再通過(guò)各自的水平傳動(dòng)軸加速后共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)中心發(fā)電機(jī)，就進(jìn)一步的平衡了轉(zhuǎn)矩，就平穩(wěn)地發(fā)出了較大功率的電流。
4、  發(fā)電單元的整體強(qiáng)度：
7 h' {  z5 q' H4.1  單個(gè)葉輪機(jī)的剛性：盡管葉輪機(jī)的直徑較大，葉輪總成上下受力會(huì)相互抵消，但是當(dāng)波長(zhǎng)較大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)較大的不平衡，這樣幾十米直徑的葉輪強(qiáng)度就要加強(qiáng)。解決方法是：用兩層葉片總成平行安裝，或用兩層葉片總成形成與葉輪機(jī)水平面有一個(gè)小于20°的夾角安裝，這樣的結(jié)構(gòu)就使葉輪機(jī)具有很大的抗風(fēng)浪的水平剛性。
4.2  發(fā)電單元整體的剛性：由于每個(gè)葉輪機(jī)有足夠的剛性，又由于海面上的“蜘蛛型”的衍架也具有足夠的剛性，那么發(fā)電單元在惡劣的氣象條件下，仍然可以平穩(wěn)運(yùn)行，并發(fā)出更大的電來(lái)。
四、 本技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)建設(shè)：
1、  發(fā)電技術(shù)應(yīng)用：
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1.1  小功率發(fā)電單元的應(yīng)用：投放小功率發(fā)電單元可以為燈塔、島礁、深海養(yǎng)殖體等供電。
; r- f/ g/ J5 X3 k1.2  大功率發(fā)電場(chǎng)的應(yīng)用：見右圖，這是由10個(gè)各自獨(dú)立的較大發(fā)電功率發(fā)電單元組成的大型發(fā)電場(chǎng)，是通過(guò)接插式、集群建設(shè)而成，非常便于維修和更換。其可為海島、大陸、大型海上漂浮物和海上石油平臺(tái)等設(shè)施供電。超大型海上海浪發(fā)電場(chǎng)則是通過(guò)更多的發(fā)電單元組建而成，可以說(shuō)組成數(shù)量是無(wú)限的。
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無(wú)路車

“一種組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電單元”
市場(chǎng)前景和市場(chǎng)應(yīng)用情況如何？

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無(wú)路車 發(fā)表于 2011-2-11 23:59
“一種組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電單元”
市場(chǎng)前景和市場(chǎng)應(yīng)用情況如何？

) R+ e, E( V( V) t本技術(shù)雖然沒(méi)有進(jìn)行“開發(fā)和實(shí)驗(yàn)”，但是其原理簡(jiǎn)單，就是所謂【導(dǎo)葉】通過(guò)自調(diào)整角度后，可以產(chǎn)生水平推力。實(shí)例有日本“自行船”技術(shù)和中國(guó)的“自行潛艇”的設(shè)計(jì)報(bào)道。本人在空氣中和淡水中也證明了此原理可行。
, c; ?) |; C8 R我認(rèn)為此技術(shù)已經(jīng)“破解”深海海浪能量分散，單機(jī)不能發(fā)出較大功率的“世界性”難題。
7 L! B; Q1 [0 N/ h! Z7 |市場(chǎng)前景——我認(rèn)為非常巨大，因?yàn)樗鼘?duì)海域的“海況和海侯”無(wú)要求。
市場(chǎng)應(yīng)用——其具有“涌浪”比“復(fù)合”浪發(fā)電要少的特性，海況越復(fù)雜效果越好。
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無(wú)路車

期待海水發(fā)電單元市場(chǎng)化。

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無(wú)路車 發(fā)表于 2011-2-12 13:30
期待海水發(fā)電單元市場(chǎng)化。

- K4 `% z' ]2 w頂！我也是想啊！
3 \) [4 F; u1 w3 l. k可我是一個(gè)體弱多病的我經(jīng)濟(jì)也無(wú)精力的老頭。
. W6 B! ?' E" Q, O3 z8 R0 V$ E( a4 F# G還有朝廷也無(wú)人的凡人啊！
' ]( @+ q* Q5 I) _但我堅(jiān)信這個(gè)技術(shù)必有出路，城成事在天吧！
# Q" w" _( L" T6 `' P% G, S& T! C+ X謝謝！
$ ], W. M2 T& c6 B& K

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由于深海海浪波波長(zhǎng)較短，那么海上的發(fā)電設(shè)備或浮體底部某些時(shí)候就可能會(huì)同時(shí)受到上和下的海浪推力，這就會(huì)相互抵消一部分，所以說(shuō)為什么發(fā)電功率不會(huì)大的原因。
舉例：小船在海浪里上下顛簸，而船越大就越平穩(wěn)的原因就是大船同時(shí)會(huì)受到N個(gè)海浪的沖擊，互相抵消了。

無(wú)路車

可以先做一種小型的實(shí)驗(yàn)組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電裝置。

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無(wú)路車 發(fā)表于 2011-2-14 00:59
可以先做一種小型的實(shí)驗(yàn)組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電裝置。

/ z  i. t4 _% ]0 u( S* V# c$ l您的想法很對(duì)，小型的就是我第一個(gè)發(fā)電單元項(xiàng)目，分三步進(jìn)行：
1、 做一個(gè)模型，在淡水中上下運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證“我已經(jīng)驗(yàn)證的發(fā)明關(guān)鍵”——在上下的海浪上【導(dǎo)葉】是否可以吸收波能，產(chǎn)生同向的推力，進(jìn)而產(chǎn)生葉輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功風(fēng)電。
2、 做一個(gè)1.5米的樣機(jī)，在深海大型浮體上或水深15米以上的碼頭邊（近似深海的波能環(huán)境）進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證是否可以發(fā)出電能，以及“寶貴”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3、 做10米直徑本技術(shù)的1:1樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)。
9 Q3 O- G. X: n4、 至此完成了本技術(shù)的試制：進(jìn)行總體測(cè)試和項(xiàng)目驗(yàn)收。
  |- N( w% c! x' q5、 完成項(xiàng)目報(bào)告并決策此技術(shù)是否值得開發(fā)。
可以看看至此是需要不了多少經(jīng)費(fèi)的，但是我還是不能為力——靜待高人出現(xiàn)。
即使完成具體本技術(shù)的初試，但是200米樣機(jī)大型發(fā)電單元的研制就不是一般人能夠進(jìn)行的了。
具體研制步驟如下：
! Q7 H( T6 z8 [- V. y2 M1、 撰寫可行性研究報(bào)告。
2、 聯(lián)系申請(qǐng)“國(guó)家資助”的立項(xiàng)。
4 g4 m1 _& X- b7 G8 I3、 聯(lián)系大型能源企業(yè)的資助和運(yùn)行。
. l$ R3 Z) N; Z) K" e4、 三者形成 一個(gè)鏈——我們是實(shí)驗(yàn)的技術(shù)核心+國(guó)家認(rèn)可和立項(xiàng)支持+電力企業(yè)（如海電企業(yè)）運(yùn)行和經(jīng)費(fèi)支持。
, T) W& k2 c' U& M% v1 r5、 在成功的基礎(chǔ)上，即成立“試驗(yàn)廠”吸收社會(huì)“投資”，迅速地推廣。
0 S% z  Q: b+ ^9 {8 B/ _" S這一切的最有利的條件是技術(shù)推廣容易，因?yàn)閱卧a(chǎn)可以標(biāo)準(zhǔn)化，且不需基建投資，那么：
1、 可選海區(qū)巨大。
4 V+ {7 b1 k" t; l! t! Z! i; _2、 可邊投放邊發(fā)電，滾動(dòng)發(fā)展。
1 [, c, b# d# W+ q! Z+ P3、 可以吸收下游設(shè)備生產(chǎn)商的資金投入：如，海水淡化；海水電解制氫、氧和氯；海纜生產(chǎn)；石油鉆井平臺(tái)和儲(chǔ)油設(shè)備等。
5 a, Y2 D8 Z8 e" W' x! }2 w你看我一個(gè)小老頭能有這么大的膽量和體力嗎？
但我相信這個(gè)愿望是能夠?qū)崿F(xiàn)的，這個(gè)技術(shù)突破會(huì)扭轉(zhuǎn)我國(guó)的能源狀況，變?yōu)轭I(lǐng)頭羊。
, N- `- m& W8 c1 l' n不同意者，歡迎拍磚！拍磚！再拍磚！