本發(fā)明涉及的是一種海洋波浪能發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種調(diào)質(zhì)阻尼控制的半潛式平臺(tái)型波浪能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，人類從大海中利用資源已成為必然趨勢(shì)。海浪總是周而復(fù)始，晝夜不停地拍打著海岸，其中所蘊(yùn)藏的波浪能是一種取之不盡的可再生能源，有效利用巨大的海洋波浪能資源是人類幾百年來的夢(mèng)想。波浪發(fā)電是繼潮汐發(fā)電之后發(fā)展最快的海洋能源利用形式，到目前為止，世界上已有很多國家相繼在海上建立了波浪發(fā)電裝置。

然而一般的海洋波浪能發(fā)電裝置在海洋波浪的作用下會(huì)產(chǎn)生六個(gè)自由度的劇烈運(yùn)動(dòng)，包括縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫搖、縱搖和首尾搖，劇烈混亂的晃動(dòng)會(huì)增加液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)損壞的風(fēng)險(xiǎn),這會(huì)大大增加設(shè)備更換或維修保養(yǎng)的費(fèi)用；另一方面由于設(shè)備損壞而造成的液壓油漏泄也會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種調(diào)質(zhì)阻尼控制的半潛式平臺(tái)型波浪能發(fā)電裝置，可大幅降低波浪能發(fā)電裝置在海浪作用下非垂蕩方向的運(yùn)動(dòng)，因而可大幅降低發(fā)電設(shè)備發(fā)生故障損毀的風(fēng)險(xiǎn)，大大降低設(shè)備更換或維修保養(yǎng)的費(fèi)用；同時(shí)本發(fā)明所提出的波浪能發(fā)電裝置也不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：半潛式平臺(tái)、調(diào)制阻尼控制器、浮筏、系泊機(jī)構(gòu)、液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，其中：半潛式平臺(tái)通過系泊機(jī)構(gòu)與海床相連，半潛式平臺(tái)頂部固定有液壓缸，半潛式平臺(tái)底部設(shè)有浮筏以及對(duì)稱設(shè)置的調(diào)制阻尼控制器，液壓缸的活塞桿端穿過半潛式平臺(tái)與浮筏相連，浮筏帶動(dòng)活塞在液壓缸內(nèi)上下滑動(dòng)，液壓缸與液壓馬達(dá)相連，液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)軸連接。

所述的半潛式平臺(tái)包括：半潛式平臺(tái)甲板、平臺(tái)立柱和平臺(tái)底浮箱，其中：半潛式平臺(tái)甲板底部兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有平臺(tái)立柱，平臺(tái)立柱底部連接有平臺(tái)底浮箱，平臺(tái)底浮箱通過系泊機(jī)構(gòu)與海床相連，平臺(tái)底浮箱內(nèi)設(shè)有調(diào)制阻尼控制器，半潛式平臺(tái)甲板頂部與液壓缸缸體相連，液壓缸內(nèi)活塞桿穿過半潛式平臺(tái)甲板與設(shè)置在半潛式平臺(tái)甲板底部的浮筏相連。

所述的半潛式平臺(tái)甲板與平臺(tái)立柱、液壓缸缸體間均設(shè)有加強(qiáng)撐桿。

所述的調(diào)制阻尼控制器包括：彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊，其中：質(zhì)量塊與平臺(tái)底浮箱底板滑動(dòng)設(shè)置，質(zhì)量塊兩側(cè)在滑動(dòng)方向上與平臺(tái)底浮箱側(cè)壁間均設(shè)有彈簧和阻尼器。

所述的系泊機(jī)構(gòu)包括：錨泊索和錨，錨泊索與平臺(tái)底浮箱底部相連。

所述的液壓馬達(dá)和液壓缸缸體之間設(shè)有截止止回閥。

所述的發(fā)電機(jī)和液壓馬達(dá)在垂直方向與水平方向上與半潛式平臺(tái)甲板固定間距設(shè)置，且高于海平面。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可大幅降低海洋波浪能發(fā)電裝置在海浪作用下在六個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)，即通過系泊機(jī)構(gòu)和調(diào)質(zhì)阻尼控制器的抑制作用而使浮筏僅產(chǎn)生在垂蕩自由度上的運(yùn)動(dòng)；因而可大幅降低液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)發(fā)生故障損毀的風(fēng)險(xiǎn)，大大降低設(shè)備更換或維修保養(yǎng)的費(fèi)用；同時(shí)本發(fā)明也不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：第一加強(qiáng)撐桿1、半潛式平臺(tái)甲板2、平臺(tái)立柱3、第二加強(qiáng)撐桿4、平臺(tái)底浮箱5、彈簧6、阻尼器7、質(zhì)量塊8、浮筏9、海床10、錨泊索11、錨12、活塞桿13、液壓缸14、截止止回閥15、液壓馬達(dá)16、發(fā)電機(jī)17。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例包括：半潛式平臺(tái)、調(diào)制阻尼控制器、浮筏9、系泊機(jī)構(gòu)、液壓缸14、液壓馬達(dá)16和發(fā)電機(jī)17，其中：半潛式平臺(tái)通過系泊機(jī)構(gòu)與海床10相連，半潛式平臺(tái)頂部固定有液壓缸14，半潛式平臺(tái)底部設(shè)有浮筏9以及對(duì)稱設(shè)置的調(diào)制阻尼控制器，液壓缸14的活塞桿13穿過半潛式平臺(tái)與浮筏9相連，浮筏9帶動(dòng)活塞在液壓缸14內(nèi)上下滑動(dòng)，液壓缸14與液壓馬達(dá)16相連，液壓馬達(dá)16與發(fā)電機(jī)17軸連接。

所述的半潛式平臺(tái)包括：半潛式平臺(tái)甲板2、平臺(tái)立柱3和平臺(tái)底浮箱5，其中：半潛式平臺(tái)甲板2設(shè)置在海平面上，其底部兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有平臺(tái)立柱3，平臺(tái)立柱3底部連接有平臺(tái)底浮箱5，平臺(tái)底浮箱5通過系泊機(jī)構(gòu)與海床10相連，平臺(tái)底浮箱5內(nèi)設(shè)有調(diào)制阻尼控制器，半潛式平臺(tái)甲板2頂部與液壓缸14缸體相連，液壓缸14內(nèi)活塞桿13穿過半潛式平臺(tái)甲板2與設(shè)置在半潛式平臺(tái)甲板2底部的浮筏9相連。

所述的半潛式平臺(tái)甲板2與液壓缸14缸體間設(shè)有第一加強(qiáng)撐桿1，與平臺(tái)立柱3間設(shè)有第二加強(qiáng)撐桿4，以提高裝置的使用壽命。

所述的調(diào)制阻尼控制器包括：彈簧6、阻尼器7和質(zhì)量塊8，其中：質(zhì)量塊8與平臺(tái)底浮箱5底板滑動(dòng)設(shè)置，質(zhì)量塊8兩側(cè)在滑動(dòng)方向上與平臺(tái)底浮箱5側(cè)壁間均設(shè)有彈簧6和阻尼器7。

所述的系泊機(jī)構(gòu)包括：錨泊索11和錨12，錨泊索11與平臺(tái)底浮箱5底部相連。

優(yōu)選地，所述的液壓馬達(dá)16和液壓缸14缸體之間設(shè)有截止止回閥15，保證液壓油不發(fā)生逆向回流。

所述的發(fā)電機(jī)17和液壓馬達(dá)16在垂直方向和水平方向上與半潛式平臺(tái)甲板2固定間距設(shè)置，且高于海平面，因而不易對(duì)海洋造成污染。

優(yōu)選地，所述的浮筏9采用厚度為25mm板厚的低碳鋼板制成，包括上部圓柱體和底部半球體；所述的圓柱體高為52m，圓截面的直徑為30m；所述的半球體最大圓截面直徑為30m。

優(yōu)選地，所述的半潛式平臺(tái)甲板2為一長方體，采用厚度為26mm板厚的低碳鋼板制成；所述的半潛式平臺(tái)甲板2的長×寬×高＝170m×170m×20m。

優(yōu)選地，所述的平臺(tái)立柱3為一長方體，采用厚度為24mm板厚的低碳鋼板制成；所述的平臺(tái)立柱3的長×寬×高＝20m×20m×60m。

優(yōu)選地，所述的平臺(tái)底浮箱5為一長方體，采用厚度為25mm板厚的低碳鋼板制成；所述的平臺(tái)底浮箱5的長×寬×高＝170m×60m×30m。

優(yōu)選地，所述的錨泊索11采用直徑為350mm的鋼索制成。

優(yōu)選地，第一加強(qiáng)撐桿1采用截面直徑為200mm的圓鋼制成。

優(yōu)選地，第二加強(qiáng)撐桿4采用截面直徑為100mm的圓鋼制成。

優(yōu)選地，所述的發(fā)電機(jī)10的額定功率為8500kw。

本實(shí)施例在工作時(shí)，

海面上興起風(fēng)浪，浮筏9在海浪的作用下會(huì)產(chǎn)生起伏振蕩運(yùn)動(dòng)，但由于半潛式平臺(tái)的約束作用，浮筏9僅會(huì)產(chǎn)生在縱蕩和垂蕩兩個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)；

對(duì)于浮筏9跟隨半潛式平臺(tái)產(chǎn)生的縱蕩運(yùn)動(dòng)而言，平臺(tái)底浮箱5內(nèi)設(shè)置的調(diào)質(zhì)阻尼控制器會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于這種縱蕩運(yùn)動(dòng)的反向共振運(yùn)動(dòng)：當(dāng)半潛式平臺(tái)連同浮筏9一起向右縱蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧6拉動(dòng)質(zhì)量塊8一起向左進(jìn)行頻率相同的縱蕩運(yùn)動(dòng)，從而使半潛式平臺(tái)連同浮筏9一起向右縱蕩運(yùn)動(dòng)的水平位移變?yōu)榱慊蚪茷榱?；?dāng)半潛式平臺(tái)連同浮筏9一起向左縱蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧6推動(dòng)質(zhì)量塊8一起向右進(jìn)行頻率相同的縱蕩運(yùn)動(dòng)，從而使半潛式平臺(tái)連同浮筏9一起向左縱蕩運(yùn)動(dòng)的水平位移變?yōu)榱慊蚪茷榱悖辉谏鲜鲞^程中，阻尼器7將由質(zhì)量塊8的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量來耗散掉，一般是以熱量的形式；

而對(duì)于浮筏9跟隨半潛式平臺(tái)產(chǎn)生的垂蕩運(yùn)動(dòng)而言，浮筏9的向上垂蕩運(yùn)動(dòng)將向上推動(dòng)活塞，活塞推動(dòng)液壓油流出液壓缸14，后經(jīng)液壓油管流經(jīng)截止止回閥15，再經(jīng)液壓油管流進(jìn)液壓馬達(dá)16并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)16旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)16旋轉(zhuǎn)經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)17發(fā)出電力。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。