一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，它包括波浪能采集浮體、液壓裝置和進出水裝置；首節(jié)波浪能采集浮體通過錨鏈錨固在海床上；波浪能采集浮體包括肋板，肋板的前端面和前一個波浪能采集浮體的后端面上均緊固連接兩豎向滑道，每一滑道上均設置上下可調(diào)的轉(zhuǎn)動件底座；肋板上的轉(zhuǎn)動件底座均通過連接桿與液壓裝置的缸體的底端轉(zhuǎn)動連接，缸體后端的上、下側(cè)壁上均開設出水口和進水口，缸體前端的上側(cè)壁均開設通氣孔；缸體內(nèi)插設活塞連桿，活塞連桿的連桿端均水平貫穿開設在波浪能采集浮體前端面上的通孔后與前一個波浪能采集浮體后端面上的轉(zhuǎn)動件底座轉(zhuǎn)動連接，通孔上設置密封罩；通孔的大小滿足當轉(zhuǎn)動件底座位于滑道的最高點或者最低點時，轉(zhuǎn)動連接在在其上的液壓裝置與波浪能采集浮體的前端面不發(fā)生干涉。
【專利說明】—種輸出可調(diào)的筏式波浪泵

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波浪泵，特別是關于一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵。

【背景技術】
[0002]目前，化石燃料等不可再生能源是人類生產(chǎn)、生活最主要的能源之一，然而，隨著全球能量使用的增長，化石燃料將日趨枯竭，此外，化石燃料的碳排放過多，導致的環(huán)境污染以及全球氣候變暖已經(jīng)成為當今人類所面臨的最大的挑戰(zhàn)之一。因此，尋求可再生綠色能源是解決能源危機和環(huán)境問題的重要舉措。
[0003]波浪能是海洋能中能流密度最大、品位最高和分布最廣的可再生的清潔能源。把取之不盡、用之不竭的波浪能轉(zhuǎn)換為有用的能源是人們長期的愿望。自21世紀以來，國際社會對海洋能的關注急劇升溫，世界各國逐漸開啟了開發(fā)海洋能的熱潮。
[0004]目前，對利用波浪能的液壓裝置的研究也越來越多，裝置一般是采用浮體俘獲波浪能，通過與浮體相連接的液壓裝置將波浪能轉(zhuǎn)換成液壓能，再通過發(fā)電機發(fā)電、反滲透膜系統(tǒng)淡化海水或直接泵水?，F(xiàn)有文獻中公開了一種波浪發(fā)電裝置，該裝置主要由若干圓筒狀連接單元，若干節(jié)圓柱浮體，以及若干個桿式液壓缸和液壓發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成。其中，若干節(jié)圓柱浮體通過所述圓筒狀連接單元串接在一起，該圓筒狀連接單元允許一側(cè)的圓柱浮體繞一軸作縱搖運動，允許另一側(cè)的圓柱浮體繞另一軸作艏搖運動，兩個轉(zhuǎn)軸相互垂直。圓筒狀連接單兀中設置有桿式液壓缸和液壓發(fā)電系統(tǒng)，其中，桿式液壓缸活塞連桿的伸出連接單元與圓柱浮體相連。波浪經(jīng)過時，各個圓柱浮體相對于連接單元的轉(zhuǎn)動會帶動活塞連桿抽離或壓入液壓缸，安設在連接單元中的液壓發(fā)電系統(tǒng)可產(chǎn)生高壓油驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)動，將液壓缸液壓能轉(zhuǎn)換為電能，完成波浪能的吸收和轉(zhuǎn)換。現(xiàn)有文獻還公開了一種波能采集裝置，該裝置與上述一種波浪發(fā)電裝置相類似，區(qū)別在于，將原有的圓筒狀連接單元簡化為具有一定厚度的剛性板，該剛性板連接兩側(cè)圓柱浮體，允許兩圓柱浮體繞兩個相互垂直的轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。液壓缸安設在圓柱浮體端部，而液壓缸活塞連桿則繞過剛性板直接鉸接在相臨圓柱浮體上，各個液壓缸可同時利用兩自由度轉(zhuǎn)動的能量，安設在圓柱浮體端部內(nèi)的液壓發(fā)電系統(tǒng)可將液壓缸中的液壓能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)波浪能的吸收和轉(zhuǎn)換。該裝置由于簡化了連接構(gòu)件，具有一定的可靠性，并且保障了一定的波浪能吸收效率。不過，現(xiàn)有的波浪泵普遍存在波浪能俘獲效率有限、可靠性能低、調(diào)節(jié)輸出能力低以及不利于大規(guī)模推廣應用等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種波浪能俘獲效率高且可靠性好的輸出可調(diào)的筏式波浪泵。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，它包括若干節(jié)通過連接件轉(zhuǎn)動串聯(lián)在一起的波浪能采集浮體，若干連接于相鄰兩節(jié)所述波浪能采集浮體之間且對稱分布在波浪能采集浮體中心軸線的上、下兩端的液壓裝置，以及連通海水和所述液壓裝置的進出水裝置；首節(jié)所述波浪能采集浮體靠近前端的底部通過一錨鏈錨固在海床上；其特征在于:所述波浪能采集浮體包括一緊固連接在其靠近來波方向一端內(nèi)壁的肋板，所述肋板的前端面和前一個所述波浪能采集浮體的后端面上均以波浪能采集浮體的中心軸為對稱軸緊固連接兩豎向滑道，上、下兩所述滑道上分別設置一轉(zhuǎn)動件底座，所述轉(zhuǎn)動件底座在所述滑道的位置上下可調(diào)；所述肋板上的轉(zhuǎn)動件底座均通過一連接桿與液壓裝置的缸體的底端轉(zhuǎn)動連接，每一所述缸體后端的上、下兩側(cè)壁上均開設一出水口和一進水口，每一所述缸體前端的上側(cè)壁均開設一通氣孔；每一所述缸體內(nèi)均插設一活塞連桿，每一所述活塞連桿的連桿端均水平貫穿開設在所述波浪能采集浮體前端面上的一通孔后與前一個波浪能采集浮體后端面上的轉(zhuǎn)動件底座轉(zhuǎn)動連接，每一所述通孔上均設置一防止海水從所述通孔進入波浪能采集浮體的密封罩；每一所述通孔的大小滿足當所述轉(zhuǎn)動件底座位于所述滑道的最高點或者最低點時，轉(zhuǎn)動連接在在其上的所述液壓裝置與波浪能采集浮體的前端面不發(fā)生干涉。
[0007]所述波浪能采集浮體為由外側(cè)噴涂有防腐材料的鋼板彎卷焊接而成的密閉的橢圓形筒狀結(jié)構(gòu)，且橢圓縱截面的長軸與短軸的長度比為I?5之間，所述波浪能采集浮體的上端面設置一可開啟的蓋板，所述波浪能采集浮體的前端面為上、下傾斜的楔面，所述波浪能采集浮體的后端面為前、后傾斜的楔面。
[0008]所述錨鏈緊固連接在首節(jié)所述波浪能俘獲浮體底部靠近前端1/10?1/2的位置。
[0009]所述肋板的后端面與所述波浪能采集浮體后端面內(nèi)壁之間底部設置一配重系統(tǒng)，所述配重系統(tǒng)包括兩放置在兩端的配重塊。
[0010]所述連接件為雙向鉸；所述轉(zhuǎn)動件底座為球鉸座，所述連接桿為球頭桿。
[0011]所述滑道的豎向均開設若干螺栓孔，上、下兩所述滑道上等高的螺栓孔內(nèi)分別緊固連接所述轉(zhuǎn)動件底座。
[0012]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于在后方波浪能采集浮體內(nèi)部肋板前端面的上、下兩端，以及前方波浪能采集浮體后端面的上、下兩端均設置一上、下對稱的滑道，且每一滑道內(nèi)均均勻開設若干螺栓孔，連接兩上、下對稱分布的桿式液壓缸底部和連桿的兩球鉸座通過螺栓緊固在等高的兩螺栓孔內(nèi)，因此，可以通過調(diào)節(jié)球鉸座在滑道內(nèi)的位置調(diào)節(jié)兩桿式液壓缸之間的距離，使得液壓缸泵出的高壓水的強度可根據(jù)需求調(diào)節(jié)。2、本發(fā)明沿著來波方向通過雙向鉸串聯(lián)若干節(jié)波浪能采集浮體，并在相鄰兩節(jié)波浪能采集浮體之間上、下對稱設置兩桿式液壓缸，通過相鄰兩波浪能采集浮體之間的上、下擺動帶動桿式液壓缸內(nèi)活塞連桿做往復直線運動，將每節(jié)波浪能采集浮體俘獲到的波浪能直接轉(zhuǎn)化為液壓能，并允許相臨兩波浪能采集浮體之間做水平擺動，提高了波浪能液泵的安全性。3、本發(fā)明的每節(jié)波浪能采集浮體的底部均設置一能夠提高其自重的配重系統(tǒng)，使波浪能采集浮體達到適宜的吃水深度，從而優(yōu)化了波浪能采集浮體的俘獲效果。配重系統(tǒng)位于波浪能采集浮體底部，降低了波浪能采集浮體的重心，提高了波浪能采集浮體以及整個波浪泵的穩(wěn)定性。另外，配重系統(tǒng)中的兩配重塊集中分布在每節(jié)波浪能采集浮體的前后兩端，配重塊的這種分布可以增大波浪能采集浮體的轉(zhuǎn)動慣量，使波浪能采集浮體的縱搖頻率與來波波浪頻率相近，提高了連接在相鄰兩節(jié)波浪能浮體間桿式液壓缸的驅(qū)動荷載，因此大幅提高了波浪泵的俘獲效率。5、本發(fā)明采用的錨鏈與首節(jié)波浪能采集浮體的底部靠近前端1/10?1/2的位置相連，既可以對波浪泵的漂移進行約束，又可以保障首節(jié)波浪能采集浮體繞其系泊點自由轉(zhuǎn)動，減少錨鏈對波浪能采集浮體縱搖的約束，有利于裝置俘獲波能。本發(fā)明可以廣泛用于開發(fā)海洋能的過程中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖2是單節(jié)波浪能采集浮體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖3是圖2的A-A剖視示意圖

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，需要說明的是，下文中的“前端”、“后端”均針對于波浪的流動方向來定義，其中“前端”指迎著來波方向的一端，“后端”指背離來波方向的一端。
[0017]如圖1所示，箭頭所指方向為來波方向。本發(fā)明包括若干節(jié)通過雙向鉸I串聯(lián)在一起的波浪能采集浮體2，若干連接于相鄰兩節(jié)波浪能采集浮體2之間且對稱分布在波浪能采集浮體2中心軸線的上、下兩端的桿式液壓裝置3，以及連通海水和桿式液壓裝置3的進出水裝置。首節(jié)波浪能采集浮體2靠近前端的底部通過一錨鏈5錨固在海床上。
[0018]在上述實施例中，波浪能采集浮體2為由外側(cè)噴涂有防腐材料的鋼板彎卷焊接而成的密閉的橢圓形筒狀結(jié)構(gòu)，且橢圓縱截面的長軸與短軸的長度比為I?5之間，波浪能采集浮體2的上端面設置一可開啟的蓋板20，波浪能采集浮體2的前端面為上、下傾斜的楔面，波浪能采集浮體2的后端面為前、后傾斜的楔面。
[0019]在上述實施例中，錨鏈5緊固連接在首節(jié)波浪能俘獲浮體2底部靠近前端1/10?1/2的位置。
[0020]由于每節(jié)波浪能采集浮體2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，僅以其中一節(jié)為例對其進行詳細的描述:
[0021]如圖2、圖3所示，波浪能采集浮體2包括一緊固連接在靠近其前端面內(nèi)壁上的肋板21，肋板21的前端面和前一個波浪能采集浮體2的后端面上均以波浪能采集浮體2的中心軸為對稱軸緊固連接兩豎向滑道22，沿每一滑道22的豎向均開設若干螺栓孔(圖中未示出)，通過螺栓和螺栓孔將兩球鉸座23上、下對稱地緊固連接在每一滑道22上，肋板21上的兩球鉸座23均通過一球頭桿24與桿式液壓裝置3的缸體30的底端鉸接，每一缸體30后端的上、下兩側(cè)壁上均開設一出水口和一進水口(圖中未不出)，每一缸體30前端的上側(cè)壁均開設一通氣孔31。每一缸體30內(nèi)均插設一活塞連桿32,每一活塞連桿32的連桿端均水平貫穿開設在波浪能采集浮體2前端傾斜楔面上的通孔25后與前一個波浪能采集浮體2后端面上的球鉸座23鉸接，每一通孔25上均設置一防止海水從通孔25進入波浪能采集浮體2的密封罩26，每一通孔25的大小滿足當球鉸座23位于滑道22的最高點或者最低點時，鉸接在其上的桿式液壓裝置3與波浪能采集浮體2的前端面不發(fā)生干涉。
[0022]通過調(diào)節(jié)球鉸座23在滑道22上的位置調(diào)節(jié)兩桿式液壓裝置3之間的距離，進而控制液壓裝置3泵出水的壓強。
[0023]肋板21的后端面與波浪能采集浮體2后端面內(nèi)壁之間底部設置一配重系統(tǒng)4，配重系統(tǒng)4包括兩放置在兩端的配重塊40和41。
[0024]雙向鉸I和進出水裝置均為現(xiàn)有裝置，在此不再贅述。
[0025]下面說明本發(fā)明的使用流程:
[0026]當波浪經(jīng)過時，波浪會帶動各節(jié)波浪能采集浮體2做上、下相對擺動，近而帶動活塞連桿32在缸體30內(nèi)做往復直線運動。當活塞連桿32做抽離缸體30的運動時，經(jīng)進出水裝置將海水吸入缸體30內(nèi)。當活塞連桿32做壓入缸體30的運動時，又將高壓海水單方向泵出缸體30，泵出的高壓水可以用于海水淡化或直接向陸域泵水，液壓系統(tǒng)通過適當改裝還可以用作波浪發(fā)電。
[0027]當需要從進出水裝置泵出相對較小壓強的高壓水時，可將用于固定上方桿式液壓裝置3的兩球鉸座23沿著各自的滑道22向上移動，將用于固定下方桿式液壓裝置3的球鉸座23沿著各自對應的滑道22向下移動，以增大兩桿式液壓裝置3之間的的距離，提高波浪泵的波能俘獲效率；當需要從進出水裝置泵出相對較大壓強的高壓水時，可將用于固定上方桿式液壓裝置3的兩球鉸座23沿著各自的滑道22向下移動，將用于固定下方桿式液壓裝置3的球鉸座23沿著各自對應的滑道22向上移動，以減小兩桿式液壓裝置3之間的的距離，提高波浪泵的波能俘獲效率。
[0028]當本發(fā)明的配重系統(tǒng)4中配重塊40和41的位置需要調(diào)整或本發(fā)明波浪能采集浮體2內(nèi)部需要進行維修時，可開啟蓋板20對配重塊40和41或其他構(gòu)造進行調(diào)整和維修。
[0029]當本發(fā)明設置在海岸或海洋平臺附近的水域時，進出水裝置還可以相應地設置在海岸或海洋平臺上，通過管道與缸體30連接，實現(xiàn)海水的泵吸。
[0030]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，它包括若干節(jié)通過連接件轉(zhuǎn)動串聯(lián)在一起的波浪能采集浮體，若干連接于相鄰兩節(jié)所述波浪能采集浮體之間且對稱分布在波浪能采集浮體中心軸線的上、下兩端的液壓裝置，以及連通海水和所述液壓裝置的進出水裝置；首節(jié)所述波浪能采集浮體靠近前端的底部通過一錨鏈錨固在海床上；其特征在于:所述波浪能采集浮體包括一緊固連接在其靠近來波方向一端內(nèi)壁的肋板，所述肋板的前端面和前一個所述波浪能采集浮體的后端面上均以波浪能采集浮體的中心軸為對稱軸緊固連接兩豎向滑道，上、下兩所述滑道上分別設置一轉(zhuǎn)動件底座，所述轉(zhuǎn)動件底座在所述滑道的位置上下可調(diào)；所述肋板上的轉(zhuǎn)動件底座均通過一連接桿與液壓裝置的缸體的底端轉(zhuǎn)動連接，每一所述缸體后端的上、下兩側(cè)壁上均開設一出水口和一進水口，每一所述缸體前端的上側(cè)壁均開設一通氣孔；每一所述缸體內(nèi)均插設一活塞連桿，每一所述活塞連桿的連桿端均水平貫穿開設在所述波浪能采集浮體前端面上的一通孔后與前一個波浪能采集浮體后端面上的轉(zhuǎn)動件底座轉(zhuǎn)動連接，每一所述通孔上均設置一防止海水從所述通孔進入波浪能采集浮體的密封罩；每一所述通孔的大小滿足當所述轉(zhuǎn)動件底座位于所述滑道的最高點或者最低點時，轉(zhuǎn)動連接在在其上的所述液壓裝置與波浪能采集浮體的前端面不發(fā)生干涉。
2.如權利要求1所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述波浪能采集浮體為由外側(cè)噴涂有防腐材料的鋼板彎卷焊接而成的密閉的橢圓形筒狀結(jié)構(gòu)，且橢圓縱截面的長軸與短軸的長度比為I?5之間，所述波浪能采集浮體的上端面設置一可開啟的蓋板，所述波浪能采集浮體的前端面為上、下傾斜的楔面，所述波浪能采集浮體的后端面為前、后傾斜的楔面。
3.如權利要求1所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述錨鏈緊固連接在首節(jié)所述波浪能俘獲浮體底部靠近前端1/10?1/2的位置。
4.如權利要求2所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述錨鏈緊固連接在首節(jié)所述波浪能俘獲浮體底部靠近前端1/10?1/2的位置。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述肋板的后端面與所述波浪能采集浮體后端面內(nèi)壁之間底部設置一配重系統(tǒng)，所述配重系統(tǒng)包括兩放置在兩端的配重塊。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述連接件為雙向鉸；所述轉(zhuǎn)動件底座為球鉸座，所述連接桿為球頭桿。
7.如權利要求5所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述連接件為雙向鉸；所述轉(zhuǎn)動件底座為球鉸座，所述連接桿為球頭桿。
8.如權利要求1或2或3或4或7所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的豎向均開設若干螺栓孔，上、下兩所述滑道上等高的螺栓孔內(nèi)分別緊固連接所述轉(zhuǎn)動件底座。
9.如權利要求5所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的豎向均開設若干螺栓孔，上、下兩所述滑道上等高的螺栓孔內(nèi)分別緊固連接所述轉(zhuǎn)動件底座。
10.如權利要求6所述的一種輸出可調(diào)的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的豎向均開設若干螺栓孔，上、下兩所述滑道上等高的螺栓孔內(nèi)分別緊固連接所述轉(zhuǎn)動件底座。
【文檔編號】F03B13/18GK104179630SQ201410408972
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2014年8月19日
【發(fā)明者】張永良, 鄭思明 申請人:清華大學