一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術和海洋裝備領域，特別涉及一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置。它包括漂浮桅桿主體、浮子、主連桿、傳動裝置、進水水流箱、主水流通道和水輪發(fā)電機。其特征是：浮子分布于桅桿主體的周圍；浮子和桅桿主體之間采用主連桿進行連接；主連桿通過傳動裝置與進水水流箱中的活塞連接；浮子隨海面水位的變化而上下運動并帶動傳動裝置運動，帶動活塞推動進水水流箱內(nèi)水體流動，水體匯聚到主水流通道并流經(jīng)水輪機驅動其轉動發(fā)電。本發(fā)明設計能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉化為電能，適用于深水區(qū)域，為海上航標燈、觀測站等離岸設施提供電力，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。
【專利說明】一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術和海洋裝備領域，特別是一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置。

【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和全球化的進程，人類活動對于能源的需求越來越大。但是，傳統(tǒng)的化石資源特別是煤炭和石油的總量是有限的，其資源的再生速度也極為緩慢。由此，可再生能源等綠色能源的開發(fā)越來越受到各國政府和科學家的重視。其中，海洋波浪能由于其儲量巨大和分布廣泛而受到科學家和工程師們的青睞。目前，主流的波浪能裝置可根據(jù)其布放的位置分為三類:離岸式、近岸式和岸基式。在早期的探索階段，近岸式和岸基式波浪能裝置由于易于安裝和維護、建設成本低等特點受到了廣泛的研究。然而，近岸地區(qū)相對較低的波浪能密度大大限制了這兩類裝置對波浪能的利用和波浪能技術的發(fā)展。
[0003]相反地，在水深較深(水深大于40米)的地區(qū)，波浪能的密度較高。同時，離岸式波浪能電站也不會占用寶貴的陸地資源，這一點對于經(jīng)濟較為發(fā)達的港口城市尤為重要。近些年來，深水區(qū)離岸式波浪能裝置得到了一定的發(fā)展，其具有代表性的是位于蘇格蘭的波浪能發(fā)電公司Pelamis在葡萄牙開發(fā)的Agucadoura波浪能發(fā)電站中的“海蛇”發(fā)電裝置，其單機發(fā)電功率可達500KW。然而，深水區(qū)域的風浪也較大且隨機因素(臺風、高潮等)影響更大，這給波浪能裝置的安裝和維護都帶來了挑戰(zhàn)。由此，對于安裝在深水海域的波浪能發(fā)電裝置，工程師們不得不重點考慮裝置的穩(wěn)定性和安全性。在保證波浪能轉換裝置能適應不同的天氣狀況的同時，需要考察設計在極端天氣條件下的生存策略和生存能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是:克服上述現(xiàn)有波浪能技術的布放地區(qū)能量密度低、安全性差等不足，提供一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，它能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉化為電能，適用于深水區(qū)域，為海上航標燈、觀測站等離岸設施提供電力，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，包括漂浮桅桿主體、浮子、主連桿、傳動裝置、進水水流箱、主水流通道和水輪發(fā)電機。其特征是:浮子分布于桅桿主體的周圍；浮子和桅桿主體之間采用主連桿進行連接；主連桿的中部連接傳動裝置，并通過傳動裝置與位于桅桿主體內(nèi)部的進水水流箱中的活塞連接；浮子隨著海面水位的變化而上下運動并帶動主連桿和傳動裝置運動，傳動裝置連接活塞往復運動推動進水水流箱內(nèi)水體流動，水體匯聚到主水流通道并流經(jīng)水輪機驅動其轉動發(fā)電。
[0007]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:主連桿的兩端均為鉸接連接。
[0008]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:傳動裝置由一個長連桿和一個短連桿組成，兩個連桿之間鉸接連接。
[0009]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:傳動裝置與主連桿連接是鉸接連接，與活塞連接是剛性連接。
[0010]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:長連桿上下都安裝有密封墊片。
[0011]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:活塞所處通道兩側都安裝有止動擋板。
[0012]所述的一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征是:進水水流箱內(nèi)安裝有兩組進水、出水單向閥。
[0013]漂浮桅桿主體采用錨鏈配合大抓力錨固定于海底，其可以安裝于水深較深的區(qū)域。裝置的主體部分可以采用在岸上預制，利用駁船拖動到指定位置，沉入水中進行安裝。裝置主要利用波浪引起的水面高程的變化，與來波方向無關，是一種點吸收式波浪能裝置。其浮子的數(shù)目也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當風浪條件較為惡劣時，可以方便地將浮子拆掉并運輸離開，保障裝置的安全性。遇到臺風等災害性天氣時，可以斷開漂浮桅桿主體和海底之間的連接，將波浪能裝置拖至避風港暫時存放。
[0014]當波浪傳遞到波浪能裝置時，前后浮子會隨著水面高程的變化而上下運動，進而帶動主連桿在以其和桅桿主體鉸接點為軸的圓形軌道上轉動，主連桿運動的同時帶動傳動裝置，傳動裝置中的短連桿和長連桿運動，與長連桿剛性連接的活塞也隨之運動。在波浪的波峰和波谷的往復交替作用下，活塞的水平運動也是往復的。當浮子向下運動時，與長連桿連接的活塞向右運動，左側進水單向閥打開并進水，同時右側出水單向閥打開出水，水體流入到主水流通道并驅動水輪機工作發(fā)電。當浮子向上運動時，與長連桿相連的活塞向左水平運動，右側進水單向閥打開并進水，同時左側出水單向閥打開出水，水體流入到主水流通道并驅動水輪機工作發(fā)電。由于漂浮桅桿主體周圍安裝有多個浮子，這些浮子之間相互獨立，進水系統(tǒng)也互不影響，有利于整體波浪能裝置電能輸出的穩(wěn)定性。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的深水區(qū)域，采用多浮子單桅桿主體的設計，能夠適應各個方向的來波；其發(fā)電原理簡單，形式穩(wěn)定；發(fā)電系統(tǒng)安裝于桅桿主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體采用漂浮式設計，形式簡單，便于安裝和轉移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的安裝示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明在浮子向下運動時的內(nèi)部結構示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明在浮子向上運動時的內(nèi)部結構示意圖。
[0020]圖中，1-漂浮桅桿主體，2-主連桿，3-進水水流箱，4-浮子，5-傳動裝置，6_主水流通道，7-水輪發(fā)電機，8-鉸接點，9-鉸接點，10-短連桿，11-鉸接點，12-長連桿，13-密封墊片，14-活塞，15-緩沖墊片，16-左側進水單向閥，17-右側進水單向閥，18-左側出水單向閥，19-右側出水單向閥，20-止動擋板，21-出水口。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022]實施例1:
[0023]如圖1所示，浮子4分布于桅桿主體I的周圍；浮子4和桅桿主體I之間采用主連桿2進行連接；主連桿2的中部連接傳動裝置5，并通過傳動裝置5與位于桅桿主體I內(nèi)部的進水水流箱3中的活塞14連接；浮子4隨著海面水位的變化而上下運動并帶動主連桿2和傳動裝置5運動，傳動裝置5連接活塞14往復運動推動進水水流箱3內(nèi)水體流動，水體匯聚到主水流通道6并流經(jīng)水輪機7驅動其轉動發(fā)電；主連桿2的兩端均為鉸接連接。
[0024]如圖2所示，主連桿2與漂浮主體I通過鉸接8連接；傳動裝置5連接進水水流箱3內(nèi)的活塞14，活塞14在其通道內(nèi)具有水平方向的單一自由度；傳動裝置5由一個長連桿12和一個短連桿10組成，兩個連桿之間鉸接11連接；傳動裝置5與擺板2連接是鉸接9連接，與活塞14連接是剛性連接；長連桿12左側上下都安裝有密封墊片13 ;活塞14所處通道兩側都安裝有止動擋板20 ;進水水流箱3內(nèi)安裝有兩組進水(16和17)、出水(18和19)單向閥。
[0025]如圖3所示，活塞14的運動方向改變時，單向閥所控制的進水、出水方式也隨之變化。
[0026]本實施例的工作原理:
[0027]實際使用時，桅桿主體I處于漂浮狀態(tài)，其上部表面位于水平面附近。當波浪傳遞到波浪能裝置時，前后浮子4會隨著水面高程的變化而上下運動，進而帶動主連桿2在以其和桅桿主體I鉸接點6為軸的圓形軌道上轉動，主連桿2運動的同時帶動傳動裝置5，傳動裝置5中的短連桿8和長連桿10運動，與長連桿12剛性連接的活塞14也隨之運動。在波浪的波峰和波谷的往復交替作用下，活塞14的水平運動也是往復的。當浮子4向下運動時，與長連桿12連接的活塞14向右運動，左側進水單向閥16打開并進水，同時右側出水單向閥19打開出水，水體流入到主水流通道4并驅動水輪機6工作發(fā)電。當浮子4向上運動時，與長連桿12相連的活塞14向左水平運動，右側進水單向閥17打開并進水，同時左側出水單向閥18打開出水，水體流入到主水流通道4并驅動水輪機6工作發(fā)電。由于漂浮桅桿主體I周圍安裝有多個浮子4，這些浮子4之間相互獨立，進水系統(tǒng)也互不影響，有利于整體波浪能裝置電能輸出的穩(wěn)定性。
[0028]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。
【權利要求】
1.一種利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，包括漂浮桅桿主體、浮子、主連桿、傳動裝置、進水水流箱、主水流通道和水輪發(fā)電機，其特征是:浮子分布于桅桿主體的周圍；浮子和桅桿主體之間采用主連桿進行連接；主連桿的中部連接傳動裝置，并通過傳動裝置與位于桅桿主體內(nèi)部的進水水流箱中的活塞連接；浮子隨著海面水位的變化而上下運動并帶動主連桿和傳動裝置運動，傳動裝置連接活塞往復運動推動進水水流箱內(nèi)水體流動，水體匯聚到主水流通道并流經(jīng)水輪機驅動其轉動發(fā)電。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:主連桿的兩端均為鉸接連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:傳動裝置由一個長連桿和一個短連桿組成，兩個連桿之間鉸接連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:傳動裝置與主連桿連接是鉸接連接，與活塞連接是剛性連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:長連桿上下都安裝有密封墊片。
6.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:活塞所處通道兩側都安裝有止動擋板。
7.根據(jù)權利要求1所述的利用水輪機的傘形波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:進水水流箱內(nèi)安裝有兩組進水、出水單向閥。
【文檔編號】F03B13/18GK104405570SQ201410527307
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權日:2014年10月9日
【發(fā)明者】彭偉, 左正鈞 申請人:長沙理工大學