一種利用氣輪機的浮力擺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，特別是一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置。它包括發(fā)電艙、擺板、立柱、定滑輪、鋼纜、活塞、單向閥、轉(zhuǎn)軸和氣輪機。其特征是：裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)電裝置；兩個立柱之間布放轉(zhuǎn)軸和擺板，轉(zhuǎn)軸固定于海底；擺板通過鋼纜和定滑輪與氣壓艙中的活塞連接。本發(fā)明設(shè)計適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，發(fā)電原理簡單，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】一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置

【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浮力擺式波浪能裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)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(yīng)安全和保護(hù)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(yīng)用技術(shù)日趨成熟，為人類在21世紀(jì)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(hù)、建設(shè)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(fēng)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(xué)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(yīng)不同的天氣狀況的同時，需要考察設(shè)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浮力擺式波浪能裝置，它能利用海水流速隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為氣流的動能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)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]一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、擺板、立柱、定滑輪、鋼纜、活塞、單向閥、轉(zhuǎn)軸和氣輪機。其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)電裝置；兩個立柱之間布放轉(zhuǎn)軸和擺板，轉(zhuǎn)軸固定于海底；擺板通過鋼纜和定滑輪與氣壓艙中的活塞連接。
[0007]所述的一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征是:擺板左右兩側(cè)都連接有鋼纜并通過定滑輪與氣壓艙連接。
[0008]所述的一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征是:氣壓艙中布放有兩組進(jìn)氣、出氣單向閥。
[0009]所述的一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征是:活塞兩側(cè)分別與鋼纜鉸接連接。
[0010]所述的一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征是:活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。
[0011]所述的一種利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征是:擺板通過轉(zhuǎn)軸固定于海底，具有轉(zhuǎn)動的單一自由度。
[0012]波浪能裝置通過立柱直接安放在海底基礎(chǔ)上，適用于近海海域。裝置的主體部分可以采用在岸上預(yù)制，利用駁船拖動到指定位置，沉入水中進(jìn)行安裝。裝置主要利用波浪引起的水體往復(fù)運動的動能的變化，其擺板的尺寸也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當(dāng)風(fēng)浪條件較為惡劣時，可以方便地將擺板拆掉并運輸離開，保障裝置的安全性。
[0013]沒有波浪作用時，擺板的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，擺板靜止不動。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時，擺板會隨著水體流速的變化而圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動鋼纜和活塞作往復(fù)運動。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體向左運動時，同時帶動擺板圍繞轉(zhuǎn)軸逆時針轉(zhuǎn)動，拉動擺板右側(cè)的鋼纜一起向左運動。擺板右側(cè)的鋼纜通過定滑輪的轉(zhuǎn)向，拉動活塞向右運動，活塞的運動同時帶動氣壓艙內(nèi)的氣體流動，左側(cè)進(jìn)氣單向閥打開并進(jìn)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(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體運動方向發(fā)生變化時，水體向右運動同時帶動擺板順時針轉(zhuǎn)動，擺板圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動并拉動擺板左側(cè)的鋼纜向右運動，進(jìn)而通過鋼纜帶動活塞向左加速，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(jìn)氣單向閥打開并進(jìn)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(jìn)入到一個往復(fù)運動的循環(huán)，在氣壓艙內(nèi)的氣體也進(jìn)行往復(fù)流動，氣體不停的流經(jīng)氣輪機，進(jìn)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(shè)備。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用單擺板的利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置的設(shè)計，能夠適應(yīng)各種類型的來波；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】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明擺板順時針轉(zhuǎn)動時的工作狀態(tài)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明擺板逆時針轉(zhuǎn)動時的工作狀態(tài)示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
[0020]圖中，1-發(fā)電艙，2_擺板,3_立柱,4_定滑輪,5_自由水面，6_海底,7_鋼纜,8_活塞，9-氣輪機，10-主氣流通道，11-制動擋板，12-左側(cè)進(jìn)氣單向閥，13-右側(cè)進(jìn)氣單向閥，14-左側(cè)出氣單向閥，15-右側(cè)出氣單向閥，16-氣壓艙，17-轉(zhuǎn)軸。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]實施例1:
[0023]如圖1所示，裝置整體通過立柱3安放在海底基礎(chǔ)6上；立柱3上方安裝發(fā)電艙1，發(fā)電艙I內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置；兩個立柱3之間布放擺板2和轉(zhuǎn)軸17，轉(zhuǎn)軸17固定于海底6，擺板2通過轉(zhuǎn)軸17固定；擺板2通過鋼纜7和定滑輪4與氣壓發(fā)電裝置連接；擺板2左右兩側(cè)都連接有鋼纜7并通過定滑輪4與氣壓發(fā)電裝置連接；氣壓艙16中布放有兩組進(jìn)氣、出氣單向閥；活塞8兩側(cè)分別與鋼纜7鉸接連接；活塞8所處通道的兩端布放有制動擋板11。
[0024]如圖2所示，擺板2順時針轉(zhuǎn)動時單向閥的工作狀態(tài)。
[0025]如圖3所示，擺板2逆時針轉(zhuǎn)動時單向閥的工作狀態(tài)。
[0026]如圖4所示，數(shù)個利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置可以并排布放，形成一個波浪能發(fā)電場。
[0027]本實施例的工作原理:
[0028]實際使用中在沒有波浪作用時，擺板2的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，擺板2靜止不動。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時，擺板2會隨著水體流速的變化而圍繞轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動鋼纜7和活塞8作往復(fù)運動。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體向左運動時，同時帶動擺板2圍繞轉(zhuǎn)軸17逆時針轉(zhuǎn)動，拉動擺板2右側(cè)的鋼纜7 —起向左運動。擺板7右側(cè)的鋼纜7通過定滑輪4的轉(zhuǎn)向，拉動活塞8向右運動，活塞8的運動同時帶動氣壓艙16內(nèi)的氣體流動，左側(cè)進(jìn)氣單向閥12打開并進(jìn)氣，同時右側(cè)出氣單向閥15打開出氣，氣體流入到主氣流通道10并驅(qū)動氣輪機9工作發(fā)電。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體運動方向發(fā)生變化時，水體向右運動同時帶動擺板2順時針轉(zhuǎn)動，擺板2圍繞轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動并拉動擺板2左側(cè)的鋼纜7向右運動，進(jìn)而通過鋼纜7帶動活塞8向左加速，也帶動氣壓艙16中的氣體流動，流動方向與上一過程相反，右側(cè)進(jìn)氣單向閥13打開并進(jìn)氣，同時左側(cè)出氣單向閥14打開出氣，氣體流入到主氣流通道10并驅(qū)動氣輪機9工作發(fā)電。于是，活塞8隨著波浪的作用進(jìn)入到一個往復(fù)運動的循環(huán)，在氣壓艙16內(nèi)的氣體也進(jìn)行往復(fù)流動，氣體不停的流經(jīng)氣輪機9，進(jìn)而驅(qū)動氣輪機9轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。在波浪振幅較大時，活塞8兩側(cè)安裝的制動擋板11能夠有效的控制活塞8的運動幅度，以免損壞機械設(shè)備。
[0029]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)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浮力擺式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、擺板、立柱、定滑輪、鋼纜、活塞、單向閥、轉(zhuǎn)軸和氣輪機。其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)電裝置；兩個立柱之間布放轉(zhuǎn)軸和擺板，轉(zhuǎn)軸固定于海底；擺板通過鋼纜和定滑輪與氣壓艙中的活塞連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征在于:擺板左右兩側(cè)都連接有鋼纜并通過定滑輪與氣壓艙連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征在于:氣壓艙中布放有兩組進(jìn)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浮力擺式波浪能裝置，其特征在于:活塞兩側(cè)分別與鋼纜鉸接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征在于:活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的浮力擺式波浪能裝置，其特征在于:擺板通過轉(zhuǎn)軸固定于海底，具有轉(zhuǎn)動的單一自由度。
【文檔編號】F03B13/18GK104389726SQ201410527471
【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 申請人:長沙理工大學(xué)