一種組合導葉式的海水發電單元

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一、 概述：

  目前本技術處于設計階段，只經過模型在空氣和水池中模擬海浪進行試驗，證明了本技術的關鍵—— 葉輪機“導葉”在上下水流的作用下可以產生定向的推力，使葉輪機持續向一個方向轉動的原理是可行和可靠的，那么也就證明可以帶動發電機發電了。

大家已經知道海浪波能發電功率較小的問題難以突破，但本技術已經解決了此問題，實現了在大面積海浪“波能”的利用，單機發出較大功率的電能。

    二、 技術簡介：以下均以“四個葉輪機”所組成較大發電功率的“組合式發電單元”為例，結合圖示加以介紹：（實際葉輪機的選用個數由設計決定）

  1、組合式發電單元工作示意圖：用兩個圖來表示。

    1.1  右上圖是組合式發電單元中一個葉輪機在垂直軸面上的工作示意圖，虛線代表海浪，點劃線是主軸線，雙點劃線代表整機中心線。其中：

    *    圖中1是葉輪機上直徑很大的浮體。

    *    圖中2是位于發電單元中心的交流或直流發電機及浮體。

    *    圖中3是葉輪機上的三圈導葉總成。
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    *    圖中4是葉輪機三圈環狀導葉架。

    *    圖中11是通向發電單元中心發電機的水平傳動軸。

    1.2   右下圖是組合式發電單元四個葉輪機和一個發電機的水平布置圖，圖中點劃線代表三圈環狀導葉架及均布的導葉總成。其中：

   *    圖中1是葉輪機上的直徑很大的浮體。
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    *    圖中2是位于發電單元中心的交流或直流發電機。

    *    圖中11是通向發電機第一級已加速的水平傳動軸。

    2、  發電單元的結構特點：

  【連載：請提出疑問和建議，先謝謝！】

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（接上頁）
1 o3 U: c# {+ W4 I! G( Q2、  發電單元的結構特點：
. o* q5 q/ F# p) `% Z8 w6 s2.1  海面上的部分：四個葉輪機浮體和中間發電機下的浮體有足夠浮力支撐海面上的“四足”構架平臺，這個構架跨度應大于兩倍以上本海區的最大波長，“四足”構架中心全封閉的機房內，設置發電機。
2.2  海面下的部分：葉輪機葉輪上圓周均布的導葉架的眾多“短”導葉，在4個點劃線組成的“圓圈”范圍內大面積的接觸和轉化海浪波能。
2.3  空間位置特點：整機錨定在海底，自由漂浮在海面上，導葉低于最低波谷即可。整機相對于海浪的波動近似靜止。這里值得注意的是：
*   葉輪機的導葉半徑和導葉密度選用不易太大。
*   一臺發電單元的葉輪機選用臺數為偶數，中心不易設置葉輪機。
0 @) g6 b) n% l- W1 o4 h3 y; ^3 {*   當“集群”建站時，發電場每個發電單元間設置距離應大于單機直徑的1.5倍為宜。
2.4  運轉特性：由于葉輪機選用為偶數，對角互為反轉，故無自轉扭矩。四個葉輪機三圈導葉雖然線速度并不慢，但主軸轉速非常慢（預計30轉/分以下）。葉輪機轉矩通過齒輪付加速后的水平傳動軸接入發電機的減速箱，經進一步加速后帶動發電機發電。
2.5  發電功率預算：預計4個葉輪機為一發電單元組合的較大功率單機的發電功率可達200KW/臺，估算如下。（均按“保守取值”估算）
8 M( T* u6 u5 E1 G$ N設：葉輪機半徑30米，浮體半徑10米，導葉總成長約8米，導葉長約0.5—1米，葉輪機（對角線）的中心距90米，則整機直徑約150米左右。
8 A  @. c+ u8 m- g+ M$ _6 u$ X估算：單個葉輪機則覆蓋海浪面積約2500平方米，四臺葉輪機導葉約覆蓋10000平方米海浪；如果導葉總成的間隔密度按1:5均布，則導葉“做功”的面積約2000平方米。若海浪年平均能量為1KW/平米，按10%的綜合轉換率計算，那么每發電單元設置4個60米直徑葉輪機的平均發電功率可達200KW/臺。
三、 本技術的工作原理：
- H8 u* S8 t. b% A6 s% d" S& n$ q1、  發電單元漂浮處于相對靜止狀態的原因：
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，譬如處于漂浮狀態的海上船只船體越大越平穩的道理也是如此。如果發電單元的整體跨度大于海浪波長的幾倍，那么整機相對海面近似靜止而漂浮的道理也就不難理解了。
: c9 w+ L# F2 |3 s2、  葉輪機轉矩產生的原理：見左面兩圖。

; U: x( k! M4 y3 ?& T0 o. l' _由于在海面上整機相對海浪為近似靜止狀態，向上的海浪推動導葉向上運動，但受到相對靜止導葉軸的限位約束，所以只能偏轉Φ1角度，同時在導葉表面就產生了一個“旋轉方向”的水平分力。而當向下的海浪推動導葉向下運動時，則產生了Φ2角，也會產生一個相同“旋轉方向”的分力。這兩個“同向的推力”連續作用在葉輪機主軸上就形成了力矩。這樣大面積【眾多】的導葉吸收海浪上下運動的波能推動葉輪機旋轉連續做功，其轉矩可觀。另外當不受力時高彈力橡膠墊還使導葉始終處于Φ1和Φ2之間0°角度位置。

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3、  產生較大功率的發電原理：
. a" W2 T: X" v, x; x0 `( l3.1  海面漂浮的平穩性：由于幾個（5個）浮體的浮力不但能夠承擔全部發電單元的重量，使其漂浮在海浪中平穩漂浮運行，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的（搖擺）不平衡，其實整體覆蓋海面越大就越平穩。
+ E+ N9 X2 J% V  d2 A* z2 Z3.2  發電的穩定性：由于葉輪機【眾多】的導葉在波浪中不但共同產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的帶動葉輪機旋轉。那么四個葉輪機再通過各自的水平傳動軸加速后共同驅動一個中心發電機，就進一步的平衡了轉矩，就平穩地發出了較大功率的電流。
) F0 |, q: H  f2 g4、  發電單元的整體強度：
4.1  單個葉輪機的剛性：盡管葉輪機的直徑較大，葉輪總成上下受力會相互抵消，但是當波長較大時就會出現較大的不平衡，這樣幾十米直徑的葉輪強度就要加強。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水平面有一個小于20°的夾角安裝，這樣的結構就使葉輪機具有很大的抗風浪的水平剛性。
3 S5 i+ M9 \/ j8 t4.2  發電單元整體的剛性：由于每個葉輪機有足夠的剛性，又由于海面上的“蜘蛛型”的衍架也具有足夠的剛性，那么發電單元在惡劣的氣象條件下，仍然可以平穩運行，并發出更大的電來。
四、 本技術應用和開發建設：
1、  發電技術應用：
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1 s- D% ]2 j8 Z) W: ~* r1 t1.1  小功率發電單元的應用：投放小功率發電單元可以為燈塔、島礁、深海養殖體等供電。
1.2  大功率發電場的應用：見右圖，這是由10個各自獨立的較大發電功率發電單元組成的大型發電場，是通過接插式、集群建設而成，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施供電。超大型海上海浪發電場則是通過更多的發電單元組建而成，可以說組成數量是無限的。

無路車

“一種組合導葉式的海水發電單元”
市場前景和市場應用情況如何？

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無路車 發表于 2011-2-11 23:59
“一種組合導葉式的海水發電單元”
市場前景和市場應用情況如何？

本技術雖然沒有進行“開發和實驗”，但是其原理簡單，就是所謂【導葉】通過自調整角度后，可以產生水平推力。實例有日本“自行船”技術和中國的“自行潛艇”的設計報道。本人在空氣中和淡水中也證明了此原理可行。
  e! Y; C% D1 I; x& w/ N; |我認為此技術已經“破解”深海海浪能量分散，單機不能發出較大功率的“世界性”難題。
# D7 s9 n( c7 {; Q2 I! a市場前景——我認為非常巨大，因為它對海域的“海況和海侯”無要求。
7 z7 n& N. v. z) v市場應用——其具有“涌浪”比“復合”浪發電要少的特性，海況越復雜效果越好。
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無路車

期待海水發電單元市場化。

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無路車 發表于 2011-2-12 13:30
) b& m4 f2 A6 r7 u# j+ C. M期待海水發電單元市場化。

頂！我也是想啊！
5 R# Y* p' S% J. M: r可我是一個體弱多病的我經濟也無精力的老頭。
還有朝廷也無人的凡人啊！
但我堅信這個技術必有出路，城成事在天吧！
謝謝！
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由于深海海浪波波長較短，那么海上的發電設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，所以說為什么發電功率不會大的原因。
8 ~* J% T+ a7 e: q舉例：小船在海浪里上下顛簸，而船越大就越平穩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葉式的海水發電裝置。

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無路車 發表于 2011-2-14 00:59
可以先做一種小型的實驗組合導葉式的海水發電裝置。

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- O( f  \6 |- |" [您的想法很對，小型的就是我第一個發電單元項目，分三步進行：
1、 做一個模型，在淡水中上下運動，驗證“我已經驗證的發明關鍵”——在上下的海浪上【導葉】是否可以吸收波能，產生同向的推力，進而產生葉輪機的轉矩，帶動發電機做功風電。
2、 做一個1.5米的樣機，在深海大型浮體上或水深15米以上的碼頭邊（近似深海的波能環境）進行試驗驗證是否可以發出電能，以及“寶貴”的實驗數據。
7 p6 l* E* \( g! |' }8 |% e* V3、 做10米直徑本技術的1:1樣機進行試驗產品實驗。
4、 至此完成了本技術的試制：進行總體測試和項目驗收。
5、 完成項目報告并決策此技術是否值得開發。
( y0 o& L# V3 R9 m  s0 ~可以看看至此是需要不了多少經費的，但是我還是不能為力——靜待高人出現。
即使完成具體本技術的初試，但是200米樣機大型發電單元的研制就不是一般人能夠進行的了。
; B) f! d: o+ B0 Y. p4 T具體研制步驟如下：
! r4 p$ u4 M+ P* ]6 ?% Q" j! V( v1、 撰寫可行性研究報告。
2、 聯系申請“國家資助”的立項。
% i' c$ Y) b. O+ X' b# ~4 b3、 聯系大型能源企業的資助和運行。
4、 三者形成 一個鏈——我們是實驗的技術核心+國家認可和立項支持+電力企業（如海電企業）運行和經費支持。
) m: n% Q8 C5 f' _: r1 e5、 在成功的基礎上，即成立“試驗廠”吸收社會“投資”，迅速地推廣。
這一切的最有利的條件是技術推廣容易，因為單元生產可以標準化，且不需基建投資，那么：
1、 可選海區巨大。
6 E0 Y8 n# T. W  V2、 可邊投放邊發電，滾動發展。
+ k/ A8 E& c! P0 ]. c+ z, E) f, C/ W3、 可以吸收下游設備生產商的資金投入：如，海水淡化；海水電解制氫、氧和氯；海纜生產；石油鉆井平臺和儲油設備等。
) a/ O" d' c2 G5 K. G3 b9 @5 I: s你看我一個小老頭能有這么大的膽量和體力嗎？
( o5 g8 `: e7 Y& g0 N6 g但我相信這個愿望是能夠實現的，這個技術突破會扭轉我國的能源狀況，變為領頭羊。
不同意者，歡迎拍磚！拍磚！再拍磚！

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