经过对现有的波浪能发电装置的研究分析,发现当下技术装备的主要缺点是多级传动波能利用率低,装置结构复杂加工制造不便,设备安装结构系统不稳定,电能后处理系统输送困难等。针对以上的技术需求,研制了以下的漂浮式直驱波浪能发电装置。
基于现有的国内外水平轴式波浪能发电设备的结构和设计理念。该装置主要由一个机架、两个浮筒、一个鞍型焊件、一个轮机、一个主轴、一个变速箱、一个发电机和锚链等部件构成,在浮筒的两侧对称安放着两个相同的圆形浮筒,他们和机架之间利用鞍型焊件进行安装固定,为了最大程度地降低水流对浮筒的冲击在浮筒两端球形面与圆柱体之间切成一定角度的圆角,该装置设计时为了实现较大功率的传动,采用了独特的大传动比变速箱,通过它来链接水轮机的主轴和发电机。该波浪能发电装置的工作原理:海洋中海浪的流动经过水轮机时带动水轮机上的叶轮进行旋转,水轮机通过主轴带动变速箱内的轴转动,接着变速箱内的轴通过联轴器与发电机联动,发电机一旦开始运转即意味着发电过程的开始,实现了波浪能发电的整个程序。整个装置可以不需要固定安装在某一个平台上,它能够借助于机架两侧的浮筒漂浮在海面上,然后通过锚链将整个装置系泊起来,稳定可靠。该装置的独特之处还在于一改己有装置的多级传动方式,采用主轴直连的单级传动结构,使得能量在多级转换环节中的损耗大幅下降,提高了整个装置的波浪能利用率。
该漂浮式直驱波浪能发电装置主要是通过水轮机叶片在波浪力与潮流力合力作用下旋转来带动电机转动发电,从而完成对波浪能量吸收转换。在深入参考了流体动力学的有关原理之后,为了尽可能地降低水轮机叶片受到负面阻力,选择了NACA663系列翼型作为该款漂浮式波浪能发电装置水轮机叶片的形状,它能偶使得海流在经过其表面时流速相同,从而实现阻力最小化。