一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置。它包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸和氣壓發(fā)電裝置，其特征是：裝置整體通過立柱安放在海底基礎上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置，其通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；內(nèi)部連桿一端與外部連桿鉸接連接，另一端與氣壓發(fā)電裝置中的活塞鉸接連接。本發(fā)明設計適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，能夠適應各個方向的來波；其發(fā)電原理采用了氣體驅(qū)動氣輪機的方式，形式簡單，效率穩(wěn)定；氣壓發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體，形式簡單，便于制造和安裝。
【專利說明】一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加、社會生活水平的不斷提高，各國對能源的需求迅速增長。近年，受化石能源日趨枯竭、能源供應安全和保護環(huán)境等的驅(qū)動，作為主要可再生能源之一的海洋能事業(yè)取得很大發(fā)展，海洋能應用技術(shù)日趨成熟，為人類在21世紀充分利用海洋能展示了美好前景。
[0003]目前，世界上主要的波浪能裝置可根據(jù)其位置分布劃分為三類:離岸式(離岸超過2.5Km)、近岸式和岸基式。其中，近岸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。同時，其所處區(qū)域波浪能密度相對較高，又不容易受到臺風等惡劣天氣的影響。近些年來，這類波浪能裝置得到了較大的發(fā)展。然而，考慮到海水的特殊物理化學性質(zhì)以及波浪的隨機性和其極端天氣下巨大的破壞力，對于安裝在海中的波浪能發(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(zhuǎn)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(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有波浪能技術(shù)的穩(wěn)定性低、安全性差等不足，提供一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，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(zhuǎn)化為氣壓能，進而轉(zhuǎn)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標燈、觀測站等離岸設施提供電力，也易于直接發(fā)電聯(lián)網(wǎng)，同時具有較高的可靠性，易于制造和安裝。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸和氣壓發(fā)電裝置，其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置；發(fā)電艙內(nèi)的氣壓發(fā)電裝置通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；內(nèi)部連桿一端與外部連桿鉸接連接，另一端與氣壓發(fā)電裝置中的活塞鉸接連接，活塞推動氣壓艙內(nèi)氣體流動帶動氣輪機發(fā)電。
[0007]所述的一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征是:活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。
[0008]所述的一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征是:氣壓艙中布放有兩組進氣、出氣單向閥。
[0009]所述的一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征是:多個浮子共用一個主氣流通道和氣輪機。
[0010]波浪能裝置通過立柱直接安放在海底基礎上，適用于近海海域。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(guān)，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。
[0011]沒有波浪作用時，浮子的浮力和重力達到平衡狀態(tài)，浮子靜止不動。當波浪傳遞到波浪能裝置時，浮子會隨著水面高程的變化而上下運動，進而帶動連桿和活塞圍繞轉(zhuǎn)軸往復轉(zhuǎn)動。當波峰通過浮子所處位置時，浮子在動水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子所受的力的平衡被打破，浮子加速向上運動，拉動外部連桿順時針轉(zhuǎn)動。外部連桿在轉(zhuǎn)動的同時通過鉸接點帶動內(nèi)部連桿在水平方向上運動，連接在內(nèi)部連桿一端的活塞也隨之水平運動，活塞的運動同時帶動氣壓艙內(nèi)的氣體流動，左側(cè)進氣單向閥打開并進氣，同時右側(cè)出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動氣輪機工作發(fā)電。當波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子隨著所處位置水面高程的下降，開始向下加速，進而通過連桿帶動活塞向左加速，直到浮子位于波谷位置，這個過程中活塞向左運動，也帶動氣壓艙中的氣體流動，流動方向與上一過程相反，右側(cè)進氣單向閥打開并進氣，同時左側(cè)出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動氣輪機工作發(fā)電。于是，活塞隨著波浪的作用進入到一個往復運動的循環(huán)，在氣壓艙內(nèi)的氣體也進行往復流動，氣體不停的流經(jīng)氣輪機，進而驅(qū)動氣輪機轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。在波浪振幅較大時，活塞兩側(cè)安裝的制動擋板能夠有效的控制活塞的運動幅度，以免損壞機械設備。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用多個浮子的利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置的設計，能夠適應各個方向的來波；其發(fā)電原理采用了氣體驅(qū)動氣輪機的方式，形式簡單，效率穩(wěn)定；氣壓發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體，形式簡單，便于制造和安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明中活塞向左運動時的工作狀態(tài)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明中活塞向右運動時的工作狀態(tài)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
[0018]圖中，1-發(fā)電艙，2-浮子，3-立柱，4-外部連桿，5-自由水面，6_海底，7_外鉸接點，8-氣壓發(fā)電裝置，9-內(nèi)鉸接點，10-轉(zhuǎn)軸，11-內(nèi)部連桿，12-主氣流通道，13-氣輪機，14-活塞，15-密封墊片，16-左側(cè)進氣單向閥，17-右側(cè)進氣單向閥，18-左側(cè)出氣單向閥，19-右側(cè)出氣單向閥，20-制動擋板，21-氣壓艙。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0020]實施例1:
[0021]如圖1所示，裝置整體通過立柱3安放在海底基礎6上；立柱3上方安裝發(fā)電艙I，發(fā)電艙I內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置8 ;發(fā)電艙I內(nèi)的氣壓發(fā)電裝置8通過外部連桿4和浮子2連接，外部連桿4可以圍繞固定在發(fā)電艙I內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動；內(nèi)部連桿11 一端與外部連桿4鉸接連接。
[0022]如圖2所示，氣壓艙21中布放有兩組進氣16和17、出氣18和19單向閥；活塞14與內(nèi)部連桿11鉸接連接；活塞14所處通道的兩端布放有制動擋板20 ;內(nèi)部連桿11的左側(cè)上下布放有密封墊片15 ;氣壓艙21與主氣流通道12聯(lián)通。
[0023]如圖3所示，活塞向右運動時，進氣、出氣單向閥的工作狀態(tài)。
[0024]如圖4所示，數(shù)個利用氣輪機的點吸收式波浪能裝置可以并排布放，形成一個波浪能發(fā)電場。
[0025]本實施例的工作原理:
[0026]實際使用中在沒有波浪作用時，浮子2的浮力和重力達到平衡狀態(tài)，浮子2靜止不動。當波浪傳遞到波浪能裝置時，浮子2會隨著水面高程的變化而上下運動，進而帶動連桿4和11以及活塞14圍繞轉(zhuǎn)軸10往復轉(zhuǎn)動。當波峰通過浮子2所處位置時，浮子2在動水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子2所受的力的平衡被打破，浮子2加速向上運動，拉動外部連桿4順時針轉(zhuǎn)動。外部連桿4在轉(zhuǎn)動的同時通過鉸接點9帶動內(nèi)部連桿11在水平方向上運動，連接在內(nèi)部連桿11 一端的活塞14也隨之水平運動,活塞14的運動同時帶動氣壓艙21內(nèi)的氣體流動，左側(cè)進氣單向閥16打開并進氣，同時右側(cè)出氣單向閥19打開出氣，氣體流入到主氣流通道12并驅(qū)動氣輪機13工作發(fā)電。當波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子2隨著所處位置水面高程的下降，開始向下加速，進而通過連桿4和11帶動活塞14向左加速，直到浮子2位于波谷位置，這個過程中活塞14向左運動，也帶動氣壓艙21中的氣體流動，流動方向與上一過程相反，右側(cè)進氣單向閥17打開并進氣，同時左側(cè)出氣單向閥18打開出氣，氣體流入到主氣流通道12并驅(qū)動氣輪機13工作發(fā)電。于是，活塞14隨著波浪的作用進入到一個往復運動的循環(huán)，在氣壓艙21內(nèi)的氣體也進行往復流動，氣體不停的流經(jīng)氣輪機13，進而驅(qū)動氣輪機13轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。在波浪振幅較大時，活塞14兩側(cè)安裝的制動擋板20能夠有效的控制活塞14的運動幅度，以免損壞機械設備。
[0027]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(quán)利要求】
1.一種利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸和氣壓發(fā)電裝置，其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置；發(fā)電艙內(nèi)的氣壓發(fā)電裝置通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；內(nèi)部連桿一端與外部連桿鉸接連接，另一端與氣壓發(fā)電裝置中的活塞鉸接連接，活塞推動氣壓艙內(nèi)氣體流動帶動氣輪機發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征在于:活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征在于:氣壓艙中布放有兩組進氣、出氣單向閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的多浮子式波浪能裝置，其特征在于:多個浮子共用一個主氣流通道和氣輪機。
【文檔編號】F03B13/18GK104389725SQ201410527445
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】彭偉, 劉志遠 申請人:長沙理工大學