波浪能量擷取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能量擷取裝置，特別是涉及一種波浪能量擷取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)與溫室效應(yīng)的日趨嚴(yán)重，發(fā)展低成本且可有效利用的再生能源是政 府單位迫在眉睫的重要議題。由于臺(tái)灣四面環(huán)海，先天環(huán)境適用于波浪發(fā)電，故若能善加利 用此項(xiàng)天然資源，可望有效舒緩臺(tái)灣電力供給的壓力。
[0003] 波浪本身運(yùn)動(dòng)模式具有六個(gè)自由度，包含縱移（Surge)、橫移（Sway)、起伏 (Heave)的平移運(yùn)動(dòng)及橫搖（Roll)、縱搖（Pitch)、平擺（Yaw)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。依據(jù)前人研究， 相較于僅擷取起伏方向的能量，若能同時(shí)擷取起伏與縱移兩個(gè)維度的波浪能量，將可以提 1?波浪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量與效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明在于提供一種波浪能量擷取裝置，通過(guò)本身具有回復(fù)力的設(shè)計(jì)解決機(jī)構(gòu)安 裝上的限制，與借由調(diào)整質(zhì)量塊位置的設(shè)計(jì)改變浮力件的定傾高度GM去匹配波浪周期，達(dá) 到發(fā)電轉(zhuǎn)換效率的提升。
[0005] 本發(fā)明所揭不的波浪能量擷取裝置，包含有一基座、一第一桿件、一第二桿件及一 浮力件。第一桿件樞設(shè)于基座。第二桿件樞設(shè)于第一桿件。浮力件固設(shè)于第二桿件。
[0006] 本發(fā)明所揭不的波浪能量擷取裝置，包含有一基座、一第一桿件、一第二桿件、一 浮力件及一質(zhì)心調(diào)整件。第一桿件樞設(shè)于基座。第二桿件樞設(shè)于第一桿件。浮力件固設(shè)于 第二桿件。質(zhì)心調(diào)整件可活動(dòng)地設(shè)于第一桿件。其中來(lái)改變波浪能量擷取裝置的扶正力矩。
[0007] 根據(jù)上述本發(fā)明所揭示的波浪能量擷取裝置，通過(guò)浮力件及可旋轉(zhuǎn)的第一桿件與 第二桿件來(lái)設(shè)定波浪能量擷取裝置的扶正力矩，使波浪能量擷取裝置的扶正力矩能夠匹配 于波浪的周期，以提升出波浪能量擷取裝置的擷取寬度比（正比于發(fā)電效率）。
[0008] 以上關(guān)于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的說(shuō)明及以下實(shí)施方式的說(shuō)明用以示范與解釋本發(fā)明的原 理，并且提供本發(fā)明的權(quán)利要求范圍更進(jìn)一步的解釋。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的波浪能量擷取裝置的立體示意圖；
[0010] 圖2為圖1的側(cè)視示意圖；
[0011] 圖3為不同扶正力矩下，波浪的周期與波浪能量擷取裝置的擷取寬度比的關(guān)系示 意圖；
[0012] 圖4與圖5為圖1的波浪能量擷取裝置的運(yùn)作示意圖；
[0013] 圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的波浪能量擷取裝置的立體示意圖；
[0014] 圖7為圖6的側(cè)視示意圖；
[0015] 圖8為波浪的周期與波浪能量擷取裝置的擷取寬度比的關(guān)系示意圖；
[0016] 圖9為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的波浪能量擷取裝置的視重調(diào)整件打開(kāi)的立 體示意圖；
[0017] 圖10為圖9的視重調(diào)整件關(guān)閉的立體示意圖。
[0018] 附圖標(biāo)記
[0019] 10:波浪能量擷取裝置 100:基座
[0020] 200 :第一桿件 210 :樞接段
[0021] 220 :第一延伸段 230 :第二延伸段
[0022] 300 :第二桿件 310 :樞接端
[0023] 320 :連接端 400 :浮力件
[0024] 500 :扶正力矩調(diào)整件 550 :第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)
[0025] 560 :第一螺桿 600 :重塊
[0026] 700 :質(zhì)心調(diào)整件 750 :第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)
[0027] 760 :第二螺桿 800 :視重調(diào)整件
[0028] 810 :本體 811:開(kāi)口
[0029] 820 :擋板
【具體實(shí)施方式】
[0030] 請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖2。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的波浪能量擷取裝置的立 體不意圖。圖2為圖1的側(cè)視TK意圖。
[0031] 本實(shí)施例的波浪能量擷取裝置10適于耦接一發(fā)電裝置（未示出），以通過(guò)波浪能 量擷取裝置10的作動(dòng)來(lái)驅(qū)使發(fā)電裝置產(chǎn)生電能。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，波浪能量擷取裝置10包含一 基座100、一第一桿件200、一第二桿件300、一浮力件400、一扶正力矩調(diào)整件500及一重塊 600。波浪能量擷取裝置10還包含一第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)550及一第一螺桿560。
[0032] 基座100可漂浮于海面上或是固定于岸邊。
[0033] 第一桿件200的一端樞設(shè)于基座100。
[0034] 第二桿件300具有相對(duì)的一樞接端310及一連接端320。第二桿件300的樞接端 310樞設(shè)于第一桿件200遠(yuǎn)離基座100的一端。
[0035] 浮力件400固設(shè)于第二桿件300,且浮力件400的中心至第二桿件300的樞接端 310保持一第一距離D3。浮力件400的中心至第二桿件300的連接端320保持一第二距離 D4,第一距離D3與第二距離D4間的比例為2比3。第一桿件200的運(yùn)動(dòng)自由度及第二桿 件300的運(yùn)動(dòng)自由度使浮力件400可相對(duì)于基座100沿圓形或橢圓形的軌跡運(yùn)動(dòng)，而非沿 曲線來(lái)回?cái)[動(dòng)。此外，在本實(shí)施例中，浮力件400的外形例如為直筒狀。
[0036] 值得注意的是，上述第一距離D3與第二距離D4間的比例為2比3是利用力平衡公 式推導(dǎo)，作為設(shè)計(jì)的初步依據(jù)，但實(shí)際上因浮力件400切水面積不同，此值將會(huì)進(jìn)行調(diào)整。 換言之，只要第一桿件200、第二桿件300及浮力件400的GM(定傾中心高度）> 0即可。 因此，上述第一距離D3與第二距離D4間的比例并不限于2比3。
[0037] 扶正力矩調(diào)整件500例如為一鐵塊，并可滑動(dòng)地設(shè)于第二桿件300。
[0038] 第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)550設(shè)于第二桿件300。第一螺桿560連接第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)550的輸 出軸并螺合于扶正力矩調(diào)整件500。第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)550可驅(qū)動(dòng)第一螺桿560轉(zhuǎn)動(dòng)而令扶正 力矩調(diào)整件500相對(duì)第二桿件300滑動(dòng)，使扶正力矩調(diào)整件500可沿第一螺桿560的延伸 方向朝樞接端310或連接端320滑移。借此，來(lái)調(diào)整扶正力矩調(diào)整件500的重心與浮力件 400的浮心間的距離而令波浪能量擷取裝置10的扶正力矩匹配于波浪的周期。
[0039] 在本實(shí)施例中，扶正力矩為定傾中心高度GM的函數(shù)，其中定傾中心高度與波浪能 量擷取裝置10的重心至浮心距離GB、浮力件400的面積二次矩I及浮力件400的排水體積 V有關(guān)，其關(guān)系式為
^當(dāng)定傾中心高度GM大于零時(shí)，浮力件400與扶正力矩 調(diào)整件500會(huì)提供縱移與起伏雙向的回復(fù)力矩來(lái)驅(qū)使浮力件400相對(duì)于基座100沿圓形或 橢圓形的軌跡運(yùn)動(dòng)，并令第二桿件300相對(duì)第一桿件200反復(fù)擺動(dòng)。
[0040] 扶正力矩的大小亦會(huì)影響波浪能量擷取裝置10的發(fā)電效率。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參照?qǐng)D 3。圖3為不同扶正力矩下，波浪的周期與波浪能量擷取裝置的擷取寬度比的關(guān)系示意圖。
[0041] 圖3中通過(guò)模型相似理論進(jìn)行比尺縮放進(jìn)行數(shù)值模擬呈現(xiàn)一第一效能曲線、一第 二效能曲線及一第三效能曲線，這三條效能曲線分別對(duì)應(yīng)不同扶正力矩。其中，第一效能曲 線對(duì)應(yīng)的扶正力矩小于第二效能曲線對(duì)應(yīng)的扶正力矩小于第三效能曲線對(duì)應(yīng)的扶正力矩。 從圖4中可知，當(dāng)縮小比尺的波浪周期T約小于1. 7秒時(shí)，第一效能曲線優(yōu)于其它條效能曲 線，其最佳擷取寬度比（capture width ratio ;CWR)(正比于發(fā)電效率）約為0.48。也就 是說(shuō)，波浪周期T小于1. 7秒時(shí)，扶正力矩越小越佳。當(dāng)波浪周期T約大于1. 7秒時(shí)，第三 效能曲線優(yōu)于其它條效能曲線。也就是說(shuō)，波浪周期T大于1.7秒時(shí)，扶正力矩越大越佳。 因此，波浪能量擷取裝置10在設(shè)計(jì)上與使用上，需對(duì)應(yīng)波浪周期T來(lái)調(diào)整波浪能量擷取裝 置10的扶正力矩，以對(duì)應(yīng)裝置10的最佳波浪能量擷取效率。
[0042] 重塊600固定于第二桿件300的連接端320,用以調(diào)整波浪能量擷取裝置10的扶 正力矩。
[0043] 接著，描述波浪能量擷取裝置10的實(shí)際運(yùn)用情形。請(qǐng)參照?qǐng)D4至圖5。圖4與圖 5為圖1的波浪能量擷取裝置的運(yùn)作示意圖。
[0044] 舉例來(lái)說(shuō)，如圖4與圖5所示，基座100安裝于岸邊陸地，且浮力件400自然垂放 于海面。由于本實(shí)施例的波浪能量擷取裝置10采用雙旋轉(zhuǎn)桿形式，使浮力件400具有較大 的運(yùn)動(dòng)空間。因此，當(dāng)浮力件400受到波浪的起伏與縱移的外力