本發明涉及海上風能技術領域，尤其涉及一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機

背景技術：

在調整能源結構需求迫切的當下，風電作為一種可再生清潔能源，無疑將扮演越來越重要的角色。日前，在上海國際海上風電產業鏈大會上，中國水利水電規劃設計總院副總工程師易躍春表示，中國具備開發建設海上風電的良好條件，隨著國家對海上風電的規劃逐步實施，海上風電項目正在有序開展。豐富的海上風電資源是我國發展海上風電的基礎。根據最新的海上風能資源普查成果，中國5～25米水深的海上風電開發潛力約2億千瓦，50米高度海上風電開發潛力約為2億千瓦，70米高度海上風電開發潛力約為5億千瓦。

在有葉片風力發電機發展迅猛的同時。其發電效率低、安裝和維護成本高等缺點也日益凸顯。無葉片概念應運而生，這一概念恰恰是利用風機等大型建筑在風力作用下產生共振的機械能。西班牙公司Vortex Bladeless提出這一概念并于2010年制造了第一個無葉片風能發電機，這一風力發電機在理想情況下(風速每小時26英里)可捕捉到40％的風能。

公開日為2015年12月9日、公開號為2015105315676.6、發明名稱為“仿尾鰭搖擺激振流體動能轉化裝置”的專利申請提出擺式與壓電發電結合的概念，運用在波浪能領域有一定優勢，但其結構相對復雜，在風能利用領域實用性不強。

壓電發電運用壓電效應，指某個材料受到機械應力時，產生的電荷與材料體產生的應變成比例。相反，當對材料施以電場——在材料的兩表面存在一定電勢差時，材料就會發生機械變形。智能材料之一壓電材料的壓電式采集裝置具有結構簡單、穩定性好、使用壽命長、功率密度高，并且更易與微型化裝置兼容，得到了人們的廣泛研究，歐美國家及日本在壓電能量采集技術、整流電路、壓電材料等方面的研究矯治國內有較大進步。

公開日為2015年12月9日、公開號為2015105315676.6、發明名稱為“仿尾鰭搖擺激振流體動能轉化裝置”的專利申請提出擺式與壓電發電結合的概念，運用在波浪能領域有一定優勢，但其結構相對復雜，在風能利用領域實用性不強。

壓電發電運用壓電效應，指某個材料受到機械應力時，產生的電荷與材料體產生的應變成比例。相反，當對材料施以電場——在材料的兩表面存在一定電勢差時，材料就會發生機械變形。智能材料之一壓電材料的壓電式采集裝置具有結構簡單、穩定性好、使用壽命長、功率密度高，并且更易與微型化裝置兼容，得到了人們的廣泛研究，歐美國家及日本在壓電能量采集技術、整流電路、壓電材料等方面的研究矯治國內有較大進步。

技術實現要素：

針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機,它針對背景技術中存在的問題,采用無葉片震蕩擺式折疊結構的海上風機,提高發電效率,減少運輸與海底安裝需要的大量人力和物力的成本,通過有效的伸縮折疊縮小整個裝置的體積,方便運輸,避免各個部件之間的拆裝減少海底安裝成本。

為了解決現有技術中存在技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機，所述風機包括海上浮臺、錨鏈；所述海上浮臺通過螺栓連接有可折疊立柱，所述立柱頂端連接有兩側帶可折疊連桿的主連接體，每個所述連桿端部連接到擺動機構中的擺桿，所述擺桿的兩側連接有作用力臂，其底部通過擺動基座與保護外殼鉸接，所述擺桿左右對稱設置有發電機構，所述擺桿的頂部連接有伸出保護外殼的可折疊桅桿。

所述發電機構包括帶整流電路的整流柱、多個壓電片、多個基體和充電電池，所述充電電池底部連接所述保護外殼，其上連接整流柱；每個基體相隔一定距離垂直固結在整流柱上且自身形成垂直彎角、成L型排布；所述壓電片采用懸臂式附在基體表面。

所述桅桿為圓臺型，采用中空結構，上寬下窄，中間為圓形空孔。

每個所述基體包括豎直基體和水平基體，所述水平基體長度根據作用力臂擺至初始作用位置設計，使一側整流柱上水平基體左端在同一條直線上且作用力臂擺動時與整流柱一側所有水平基體最左端連線貼合。

每個所述壓電片包括豎直壓電片和水平壓電片，所述豎直壓電片和水平壓電片分別附在所述豎直基體和水平基體表面上，形成懸臂結構。

本發明有益效果：

第一，本發明采用上部無葉片桅桿風能收集結構，利用本該避免的建筑在風中的擺動，收集擺動產生的風能進行發電，節約能源。

第二，本發明中采用四節桅桿與擺動機構與發電機構連接，實現桅桿的機械能→擺桿的機械能→作用力臂的機械能→壓電片的動能→電能這一能量轉化過程。

第三，本發明主要部件均采用伸縮折疊式結構,通過有效的伸縮折疊,縮小了整個裝置的體積,方便運輸,避免各個部件之間的拆裝,減少了海底安裝成本至原來的以上,延長風機壽命。

附圖說明

圖1是本發明一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機結構和工作狀態圖。

圖2是本發明一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機中擺動機構與發電機構的工作狀態圖。

圖中：桅桿(1)、一節桅桿(1-1)、二節桅桿(1-2)、三節桅桿(1-3)、四節桅桿(1-4)，鎖緊機構(2)，擺動機構(3)、擺桿(3-1)、作用力臂(3-2)、鉸鏈(3-3)、擺動基座(3-4)，保護外殼(4)，發電機構(5)、基體(5-1)、豎直基體(5-1a)、水平基體(5-1b)、整流電路(5-2)、壓電片(5-3)、豎直壓電片(5-3a)、水平壓電片(5-3b)、整流柱(5-4)、充電電池(5-5)，主連接體(6)，連桿(7)，立柱(8)、一節立柱(8-1)、二節立柱(8-2)、三節立柱(8-3)，地腳螺栓(9)，浮臺(10)，鏈環(11)，錨鏈(12)。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做出詳細地說明：

如圖1，圖2所示，本發明提供一種無葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機，所述風機包括海上浮臺10、錨鏈12；所述海上浮臺10通過鏈環11與錨鏈12連接；所述海上浮臺10通過地腳螺栓9連接有可折疊立柱8，所述立柱8頂端連接有兩側帶可折疊連桿7的主連接體6，每個所述連桿7端部連接到擺動機構3中的擺桿(3-1)，所述擺桿(3-1)的兩側連接有作用力臂(3-2)，其底部通過擺動基座(3-4)與保護外殼連接，所述擺動基座(3-4)通過鉸鏈(3-3)與保護殼體(4)連接；所述擺桿(3-1)左右對稱設置有發電機構5，所述擺桿(3-1)的頂部連接有伸出保護外殼4的可折疊桅桿1。

所述發電機構5包括帶整流電路(5-2)的整流柱(5-4)、多個壓電片(5-3)、多個基體(5-1)和充電電池(5-5)，所述充電電池(5-5)底部連接到所述保護外殼4，其上連接整流柱(5-4)；每個基體(5-1)相隔一定距離垂直固結在整流柱(5-4)上且自身形成垂直彎角、成L型排布；每個所述基體(5-1)包括豎直基體(5-1a)和水平基體(5-1b)，所述水平基體(5-1b)長度根據作用力臂擺至初始作用位置設計，使一側整流柱上水平基體左端在同一條直線上且作用力臂擺動時與整流柱(5-4)一側所有水平基體(5-1b)最左端連線貼合；所述壓電片(5-3)采用懸臂式附在基體表面。每個所述壓電片(5-3)包括豎直壓電片(5-3a)和水平壓電片(5-3b)，所述豎直壓電片(5-3a)和水平壓電片(5-3b)分別附在所述豎直基體(5-1a)和水平基體(5-1a)表面上，形成懸臂結構。所述桅桿1為圓臺型，采用中空結構，上寬下窄，中間為圓形空孔。兩根所述桅桿通過連接桿組成雙子結構，利用卡門渦街產生的效應產生盡可能大的振動，雙子結構亦可引起共振。

再從圖1，圖2中看出，左右對稱的可折疊桅桿1各自通過鎖緊機構2與擺桿(3-1)連接，風能使桅桿1運動；整流柱(5-4)豎直布置，與擺桿(3-1)原始位置平行，整流柱(5-4)中布置整流電路(5-2)，其一端與壓電片(5-3)相連、另一端與整流柱(5-4)底端充電電池(5-5)相連；多個基體(5-1)沿整流柱(5-4)靠近作用力臂(3-2)一側垂向布置，自身存在一個90度彎角，所述基體(5-1)包括豎直基體(5-1a)和水平基體(5-1b)，水平基體(5-1b)長度根據作用力臂(3-2)擺至極限位置設計，即水平基體(5-1b)長度根據作用力臂(3-2)擺至初始作用位置設計，使一側整流柱(5-4)上水平基體(5-1b)最左端在同一條直線上且作用力臂(3-2)擺動時與整流柱(5-4)一側所有水平基體(5-1b)最左端連線貼合。多個壓電片(5-3)附著在基體(5-1)表面,亦分為豎直壓電片(5-3a)和水平壓電片(5-3b)，形成懸臂式結構。固定機構為一根可折疊立柱8與海洋浮臺10，可折疊立柱8一端與主連接體6相連，一端通過地腳螺栓9與浮臺10固定，浮臺10通過兩個錨鏈12與海底固定。

該海上風機在運送前,先將桅桿1、連桿7、立柱8收縮到最短,然后包裝運輸。運輸完成后,進行海洋浮臺10搭建，將固定結構和擺動發電結構安裝。最后把桅桿1、連桿7、立柱8向外拉伸。上述的方案利用葉片雙子渦流震蕩式折疊海上風機，利用無葉片的設計介紹葉片制作與安裝的成本、提高能量轉化效率；由于主要部件均采用伸縮折疊式結構,減少了施工步驟，提高了施工的安裝質量。發明實際工作原理：

這種風機包括擺動、發電機構。擺動發電機構由兩根相同的可伸縮折疊的桅桿、連接兩桅桿的橫向可折疊連桿及主連接體組成，連桿分別與豎向桅桿端部垂直連接，左右連桿通過主連接體連接。桅桿采用圓臺型中空結構，保證利用卡門渦街效應并最大程度使桅桿擺動。擺機構包括一根擺桿、一套作用力臂、一個擺動基座，擺桿豎直布置，與第四節桅桿通過鎖緊機構連接，擺桿與擺件基座通過鉸鏈連接，擺桿兩邊各連接一根作用力臂；發電機構包括整流柱、多個壓電片與基體、充電電池、發電基座各一套；整流柱豎直布置與擺桿原始位置平行，整流柱中布置整流電路，與整流柱底端充電電池相連；多個基體沿整流柱靠近作用力臂一側相隔一定距離均勻垂向布置,自身存在一個90度彎角，每個基體成L型，包括豎直基體和水平基體，水平基體長度根據作用力臂擺至初始作用位置設計，使一側整流柱上水平基體最左端在同一條直線上且作用力臂擺動時與整流柱一側所有水平基體最左端連線貼合，多個壓電片的附著在基體表面,亦分為豎直壓電片和水平壓電片，形成懸臂式結構。固定機構為一根可折疊立柱與海洋浮臺，可折疊立柱一端與主連接體相連，一端通過地腳螺栓與浮臺固定，浮臺通過兩個錨鏈與海底固定。所述可折疊桅桿、連桿、立柱采用鎖緊機構、具有2-4節的折疊結構。

所述桅桿采用鎖緊機構鎖緊，具有4節的折疊式結構；松開鎖緊機構，把一節桅桿推入二節桅桿中、二節桅桿推入三節桅桿中、三節桅桿推入四節桅桿中。

所述連桿采用鎖緊機構鎖緊，具有2節的折疊式結構；松開鎖緊機構，把一節連桿推入二節連桿中。

所述立柱采用鎖緊機構鎖緊，具有3節的折疊式結構；松開鎖緊機構，把一節立柱推入二節立柱中、二節立柱推入三節立柱中。

上述實例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、材料、連接方式都是可以有所變化的，凡是在本發明技術基礎上進行的等同變換和改進，均不應該排除在本發明的保護范圍之外。