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)計階段，只經(jīng)過模型在空氣和水池中模擬海浪進(jìn)行試驗，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)向一個方向轉(zhuǎn)動的原理是可行和可靠的，那么也就證明可以帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電了。

大家已經(jīng)知道海浪波能發(fā)電功率較小的問題難以突破，但本技術(shù)已經(jīng)解決了此問題，實現(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)簡介：以下均以“四個葉輪機(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：（實際葉輪機(jī)的選用個數(shù)由設(shè)計決定）

  1、組合式發(fā)電單元工作示意圖：用兩個圖來表示。

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    1.1  右上圖是組合式發(fā)電單元中一個葉輪機(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。
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    *    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。

    *    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)的水平傳動軸。

    1.2   右下圖是組合式發(fā)電單元四個葉輪機(jī)和一個發(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。
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    *    圖中2是位于發(fā)電單元中心的交流或直流發(fā)電機(jī)。
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    *    圖中11是通向發(fā)電機(jī)第一級已加速的水平傳動軸。

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

  【連載：請?zhí)岢鲆蓡柡徒ㄗh，先謝謝！】

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2、  發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
2.1  海面上的部分：四個葉輪機(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，這個構(gòu)架跨度應(yīng)大于兩倍以上本海區(qū)的最大波長，“四足”構(gòu)架中心全封閉的機(jī)房內(nèi)，設(shè)置發(fā)電機(jī)。
2.2  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。
2.3  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)相對于海浪的波動近似靜止。這里值得注意的是：
- }/ o* H$ ~; V1 y3 i# N! C% ]+ v*   葉輪機(jī)的導(dǎo)葉半徑和導(dǎo)葉密度選用不易太大。
*   一臺發(fā)電單元的葉輪機(jī)選用臺數(shù)為偶數(shù)，中心不易設(shè)置葉輪機(jī)。
  r/ J/ H# K, M" B; ?*   當(dāng)“集群”建站時，發(fā)電場每個發(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)，對角互為反轉(zhuǎn)，故無自轉(zhuǎn)扭矩。四個葉輪機(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30轉(zhuǎn)/分以下）。葉輪機(jī)轉(zhuǎn)矩通過齒輪付加速后的水平傳動軸接入發(fā)電機(jī)的減速箱，經(jīng)進(jìn)一步加速后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
# n- ?4 `" V; y3 Q, r2.5  發(fā)電功率預(yù)算：預(yù)計4個葉輪機(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，估算如下。（均按“保守取值”估算）
2 f9 y: b: r! G2 |$ B- F# h設(shè)：葉輪機(jī)半徑30米，浮體半徑10米，導(dǎo)葉總成長約8米，導(dǎo)葉長約0.5—1米，葉輪機(jī)（對角線）的中心距90米，則整機(jī)直徑約150米左右。
估算：單個葉輪機(jī)則覆蓋海浪面積約2500平方米，四臺葉輪機(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)換率計算，那么每發(fā)電單元設(shè)置4個60米直徑葉輪機(jī)的平均發(fā)電功率可達(dá)200KW/臺。
三、 本技術(shù)的工作原理：
1、  發(fā)電單元漂浮處于相對靜止?fàn)顟B(tài)的原因：
因為在海面上的大面積漂浮剛體會同時受到上下波浪的互為反向的作用力，相互抵消后合力會接近于零，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的幾倍，那么整機(jī)相對海面近似靜止而漂浮的道理也就不難理解了。
. G& L. `  }- _: }& }2、  葉輪機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理：見左面兩圖。
5 D5 a; Q$ L% C7 @) [% G! ]+ G, D
. z% H! r) G+ A, y1 |) H由于在海面上整機(jī)相對海浪為近似靜止?fàn)顟B(tài)，向上的海浪推動導(dǎo)葉向上運(yùn)動，但受到相對靜止導(dǎo)葉軸的限位約束，所以只能偏轉(zhuǎn)Φ1角度，同時在導(dǎo)葉表面就產(chǎn)生了一個“旋轉(zhuǎn)方向”的水平分力。而當(dāng)向下的海浪推動導(dǎo)葉向下運(yùn)動時，則產(chǎn)生了Φ2角，也會產(chǎn)生一個相同“旋轉(zhuǎn)方向”的分力。這兩個“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)動的波能推動葉輪機(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：
" K8 W3 T1 ~4 `0 ]6 Z1 `7 n1 q3.1  海面漂浮的平穩(wěn)性：由于幾個（5個）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，同時還要有較大的盈余來克服海浪的沖力和海浪波長較長時整機(jī)的（搖擺）不平衡，其實整體覆蓋海面越大就越平穩(wěn)。
6 z9 K- g1 y8 J  _% P3.2  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，而且這個合力矩是較平穩(wěn)的帶動葉輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。那么四個葉輪機(jī)再通過各自的水平傳動軸加速后共同驅(qū)動一個中心發(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。
) E% d2 s4 I  A" A4、  發(fā)電單元的整體強(qiáng)度：
4.1  單個葉輪機(jī)的剛性：盡管葉輪機(jī)的直徑較大，葉輪總成上下受力會相互抵消，但是當(dāng)波長較大時就會出現(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。
) Q* |1 ~8 @: \9 G4.2  發(fā)電單元整體的剛性：由于每個葉輪機(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。
% O6 N  K) _4 A$ S2 j9 Q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：

% ^; p; |% N: l4 m1.1  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。
- I1 Q: A# E/ q0 M/ `2 l1.2  大功率發(fā)電場的應(yīng)用：見右圖，這是由10個各自獨(dú)立的較大發(fā)電功率發(fā)電單元組成的大型發(fā)電場，是通過接插式、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等設(shè)施供電。超大型海上海浪發(fā)電場則是通過更多的發(fā)電單元組建而成，可以說組成數(shù)量是無限的。

無路車

“一種組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電單元”
/ \7 R! d7 [5 G市場前景和市場應(yīng)用情況如何？

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無路車 發(fā)表于 2011-2-11 23:59
: B, D7 i4 o) W/ B“一種組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電單元”
) M6 a8 ^& n6 i' S1 N( x5 F市場前景和市場應(yīng)用情況如何？

本技術(shù)雖然沒有進(jìn)行“開發(fā)和實驗”，但是其原理簡單，就是所謂【導(dǎo)葉】通過自調(diào)整角度后，可以產(chǎn)生水平推力。實例有日本“自行船”技術(shù)和中國的“自行潛艇”的設(shè)計報道。本人在空氣中和淡水中也證明了此原理可行。
$ M% [% t" u: K2 }7 t& 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。
8 t0 Y. Z9 g8 M& J; T6 E市場前景——我認(rèn)為非常巨大，因為它對海域的“海況和海侯”無要求。
市場應(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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無路車

期待海水發(fā)電單元市場化。

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無路車 發(fā)表于 2011-2-12 13:30
- ?. q& M  z5 K$ h  G期待海水發(fā)電單元市場化。

. a0 `$ a  S, N6 Q. Y( \頂！我也是想啊！
) R$ M# K# T. }可我是一個體弱多病的我經(jīng)濟(jì)也無精力的老頭。
! G, l( s$ K* Z! u! }) R還有朝廷也無人的凡人啊！
但我堅信這個技術(shù)必有出路，城成事在天吧！
! `! r& f6 P$ C+ m% U( q謝謝！

swf1945qd

由于深海海浪波波長較短，那么海上的發(fā)電設(shè)備或浮體底部某些時候就可能會同時受到上和下的海浪推力，這就會相互抵消一部分，所以說為什么發(fā)電功率不會大的原因。
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會受到N個海浪的沖擊，互相抵消了。

無路車

可以先做一種小型的實驗組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電裝置。

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無路車 發(fā)表于 2011-2-14 00:59
0 k1 s" o" E+ o1 l6 Z- ]可以先做一種小型的實驗組合導(dǎo)葉式的海水發(fā)電裝置。

您的想法很對，小型的就是我第一個發(fā)電單元項目，分三步進(jìn)行：
1 h. o& w! v  D2 t. F) K/ e% ]3 I1、 做一個模型，在淡水中上下運(yùn)動，驗證“我已經(jīng)驗證的發(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，帶動發(fā)電機(jī)做功風(fēng)電。
2、 做一個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)行試驗驗證是否可以發(fā)出電能，以及“寶貴”的實驗數(shù)據(jù)。
" Q, u, K8 v9 K6 O3 p& D4 N6 j- \  n3、 做10米直徑本技術(shù)的1:1樣機(jī)進(jìn)行試驗產(chǎn)品實驗。
4、 至此完成了本技術(shù)的試制：進(jìn)行總體測試和項目驗收。
( ?' N! V3 h6 x( V# y5、 完成項目報告并決策此技術(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：
. Z3 L$ K/ S& s+ Q$ T, C1、 撰寫可行性研究報告。
2、 聯(lián)系申請“國家資助”的立項。
# P9 |9 K" I7 {' Q# D) u7 O& a3、 聯(lián)系大型能源企業(yè)的資助和運(yùn)行。
1 L6 ~6 N! I# [) v  T4、 三者形成 一個鏈——我們是實驗的技術(shù)核心+國家認(rèn)可和立項支持+電力企業(yè)（如海電企業(yè)）運(yùn)行和經(jīng)費(fèi)支持。
3 a2 ~/ b  a) _% ^5、 在成功的基礎(chǔ)上，即成立“試驗廠”吸收社會“投資”，迅速地推廣。
' y  A: ?( v4 I4 h( p  {. f1 x這一切的最有利的條件是技術(shù)推廣容易，因為單元生產(chǎn)可以標(biāo)準(zhǔn)化，且不需基建投資，那么：
; F% ]$ Q: A3 o. h$ U$ ^" @1、 可選海區(qū)巨大。
' c7 S* a5 G2 x* d( t2、 可邊投放邊發(fā)電，滾動發(fā)展。
3、 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)；石油鉆井平臺和儲油設(shè)備等。
你看我一個小老頭能有這么大的膽量和體力嗎？
但我相信這個愿望是能夠?qū)崿F(xiàn)的，這個技術(shù)突破會扭轉(zhuǎn)我國的能源狀況，變?yōu)轭I(lǐng)頭羊。
5 r/ t  w$ a, \  G: z$ P; T. h不同意者，歡迎拍磚！拍磚！再拍磚！