基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是一種海上波浪發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于共振的振蕩縱蕩 式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國能源消耗巨大，現(xiàn)有的電能70%來自于燃燒煤炭的火力發(fā)電，而鋼鐵、水泥、 化工等高能耗行業(yè)每年也需要消耗大量的煤炭。燃煤對(duì)我國嚴(yán)重超標(biāo)的PM2.5濃度貢獻(xiàn)率 在61%左右，為改善生存環(huán)境，人們?cè)絹碓蕉嗟匕涯抗馔断蚩稍偕茉吹拈_發(fā)與利用，其中 波浪能的開發(fā)利用將改善因燃燒礦物能源對(duì)環(huán)境造成的破壞，緩解礦物能源逐漸枯竭的危 機(jī)。根據(jù)海洋觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，中國沿海海域年平均波高在2. Om左右，波浪周期平均6s左右。 臺(tái)灣及福建、浙江、廣東等沿海沿岸波浪能的密度可達(dá)5~8kW/m，波浪能資源十分豐富，總 量約有5億千瓦，可開發(fā)利用的約1億千瓦。
[0003] 經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN104110347A，公開（公告）日 2014.10.22,公開了一種漂浮式太陽能波浪復(fù)合發(fā)電裝置，包括外殼、獲能裝置、太陽能光 伏板和發(fā)電機(jī)，外殼包括上殼體和下殼體，太陽能光伏板設(shè)置在上殼體的內(nèi)表面，獲能裝置 包括擺動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、支撐板和擺子，擺動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和轉(zhuǎn) 動(dòng)塊，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪、惰輪和齒圈，齒圈的內(nèi)圈與惰輪相曬合，惰輪和齒輪相曬合， 齒輪套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，同時(shí)齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間設(shè)有單向軸承II，轉(zhuǎn)動(dòng)塊與齒圈固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng) 塊套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)塊和轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間設(shè)有單向軸承I，轉(zhuǎn)動(dòng)塊的底端與擺子固定連接。但 是同一海域波浪的頻率隨時(shí)間變化受多種因素影響，而擺子的固有頻率一定，故較難與波 浪產(chǎn)生共振;同時(shí)該裝置在波浪能轉(zhuǎn)換過程中存在大量的能量損失，造成發(fā)電效率低下、產(chǎn) 電能力不足和發(fā)電成本的增加;此外該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在風(fēng)浪環(huán)境下也容易造成零部件的 損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種基于共振的振蕩縱蕩式波浪能 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，能夠提高波浪能轉(zhuǎn)換器的發(fā)電能力和發(fā)電效率，降低波浪能轉(zhuǎn)換器的發(fā)電成 本。
[0005] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，
[0006] 本發(fā)明包括:擺板、較鏈機(jī)構(gòu)、輪軸齒輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸、水下永磁同步 發(fā)電機(jī)、甲板平臺(tái)、調(diào)諧液柱共振器、長(zhǎng)方體浮箱和張力腿，其中：擺板、較鏈機(jī)構(gòu)、輪軸齒 輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸和水下永磁同步發(fā)電機(jī)依次連接，擺板和甲板平臺(tái)上下相對(duì) 設(shè)置，較鏈機(jī)構(gòu)與甲板平臺(tái)頂部固定連接，調(diào)諧液柱共振器設(shè)置在甲板平臺(tái)內(nèi)部，甲板平臺(tái) 左右兩側(cè)底部分別與浮箱固定連接，張力腿與浮箱連接并固定于海底巖上層內(nèi)；
[0007] 所述的擺板與調(diào)諧液柱共振器內(nèi)的晃蕩液柱共振。 技術(shù)效果
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有發(fā)電能力高、發(fā)電效率高、發(fā)電成本低的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有 的各類浮式波浪能轉(zhuǎn)換器的發(fā)電功率一般低于150kW，而本發(fā)明的發(fā)電功率可達(dá)lOSOkW。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖中：擺板1、較鏈機(jī)構(gòu)2、輪軸齒輪3、齒條4、水下齒輪箱5、傳動(dòng)軸6、水下永磁同步 發(fā)電機(jī)7、肘板8、甲板平臺(tái)9、調(diào)諧液柱共振器10、浮箱11、墊板12、張力腿13、水平撐材14。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在W本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。 實(shí)施例1
[001^ 如圖1所示，本實(shí)施例包括:擺板1、較鏈機(jī)構(gòu)2、輪軸齒輪3、齒條4、7長(zhǎng)下齒輪箱5、傳 動(dòng)軸6、水下永磁同步發(fā)電機(jī)7、甲板平臺(tái)9、調(diào)諧液柱共振器10、浮箱11和張力腿13,其中：擺 板1、較鏈機(jī)構(gòu)2、輪軸齒輪3、齒條4、水下齒輪箱5、傳動(dòng)軸6和水下永磁同步發(fā)電機(jī)7依次連 接，擺板1和甲板平臺(tái)9上下相對(duì)設(shè)置，較鏈機(jī)構(gòu)2與甲板平臺(tái)9頂部固定連接，調(diào)諧液柱共振 器10設(shè)置在甲板平臺(tái)9的內(nèi)部，甲板平臺(tái)9左右兩側(cè)底部分別與浮箱11固定連接，張力腿13 與浮箱11連接并固定于海底巖±層內(nèi)；
[0013] 所述的調(diào)諧液柱共振器10內(nèi)部設(shè)有晃蕩液柱，該晃蕩液柱的圓頻率滿足 份= 其中：L為液柱長(zhǎng)度，g為重力加速度，g = 9.8m/s2;通過實(shí)測(cè)可得知系統(tǒng)所安裝 海域的主導(dǎo)波浪的圓頻率大小，從而得到擺板1的主導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)圓頻率的大小;根據(jù)擺板1的主 導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)圓頻率計(jì)算液柱長(zhǎng)度L來使得調(diào)諧液柱共振器10的圓頻率CO與擺板1的主導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)圓 頻率一致;當(dāng)擺板1向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，調(diào)諧液柱共振器10內(nèi)部的晃蕩液柱將沿著相同的方 向振蕩，調(diào)諧液柱共振器10和擺板1之間產(chǎn)生同向共振，擺板1的振幅加大，傳動(dòng)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng) 速率加快，整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電能力得到提高。
[0014] 所述的甲板平臺(tái)9、調(diào)諧液柱共振器10和浮箱11=者的浮力大于系統(tǒng)的重力，使得 整個(gè)系統(tǒng)一直處于細(xì)緊狀態(tài)，有效保護(hù)并保持了系統(tǒng)的穩(wěn)固運(yùn)行。
[0015] 所述的張力腿13用于調(diào)節(jié)浮力與重力的差。
[0016] 所述的浮箱11優(yōu)選為長(zhǎng)方體浮體，浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)優(yōu)選為空氣。
[0017] 所述的位于甲板平臺(tái)9底部?jī)蓚?cè)的浮箱11通過水平撐材14固定連接，W保持左右 平衡。
[0018] 所述的張力腿13與浮箱11優(yōu)選為通過墊板12相互連接。
[0019] 所述的水下齒輪箱5和水下永磁同步發(fā)電機(jī)7固定在肘板8上，肘板8與甲板平臺(tái)9、 浮箱11固定連接;所述的肘板8起到支撐水下齒輪箱5和水下永磁同步發(fā)電機(jī)7的作用，并優(yōu) 選為開設(shè)若干通孔，W減輕整體重量。
[0020] 所述的浮箱11的尺寸為:長(zhǎng)X寬X高= 45mX10mX27m;
[0021 ] 所述的甲板平臺(tái)9的尺寸為:長(zhǎng)X寬X高= 60mX45mX 14m;
[0022] 所述的水下永磁同步發(fā)電機(jī)7的功率為I OSOkW。
[0023]本裝置工作時(shí)，海面上的波浪驅(qū)動(dòng)擺板I繞較鏈機(jī)構(gòu)2旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)輪軸齒輪3旋 轉(zhuǎn)，輪軸齒輪3旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)與其咬合的齒條4做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條4的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)水下齒輪箱5 內(nèi)的大齒輪做低速旋轉(zhuǎn)，水下齒輪箱5內(nèi)的大齒輪咬合小齒輪使其高速旋轉(zhuǎn)，小齒輪帶動(dòng)傳 動(dòng)軸6做高速轉(zhuǎn)動(dòng);擺板1在擺動(dòng)時(shí)，調(diào)諧液柱共振器10內(nèi)部晃蕩液柱與擺板1共振，擺板1的 振幅加大，傳動(dòng)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)速率加快，水下永磁同步發(fā)電機(jī)7持續(xù)發(fā)電；該波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 通過海底電纜與陸上電網(wǎng)相聯(lián)，所發(fā)出的電能被輸送到沿岸的用電單位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征在于，包括:擺板、鉸鏈機(jī)構(gòu)、 輪軸齒輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸、水下永磁同步發(fā)電機(jī)、甲板平臺(tái)、調(diào)諧液柱共振器、長(zhǎng) 方體浮箱和張力腿，其中：擺板、鉸鏈機(jī)構(gòu)、輪軸齒輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸和水下永磁 同步發(fā)電機(jī)依次連接，擺板和甲板平臺(tái)上下相對(duì)設(shè)置，鉸鏈機(jī)構(gòu)與甲板平臺(tái)頂部固定連接， 調(diào)諧液柱共振器設(shè)置在甲板平臺(tái)內(nèi)部，甲板平臺(tái)左右兩側(cè)底部分別與浮箱固定連接，張力 腿與浮箱連接并固定于海底巖土層內(nèi)； 所述的擺板與調(diào)諧液柱共振器內(nèi)的晃蕩液柱共振。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征是，所述的 晃蕩液柱其圓頻率通過液柱長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征是，所述的 甲板平臺(tái)、調(diào)諧液柱共振器和浮箱三者的浮力大于系統(tǒng)的重力。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征是，所述的 水下齒輪箱和水下永磁同步發(fā)電機(jī)固定在肘板上，肘板與甲板平臺(tái)、浮箱固定連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征是，所述的 肘板開設(shè)有若干通孔。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征是，所述的 位于甲板平臺(tái)底部?jī)蓚?cè)的浮箱通過水平撐材固定連接。
【專利摘要】一種海上波浪發(fā)電領(lǐng)域的基于共振的振蕩縱蕩式波浪能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，包括：擺板、鉸鏈機(jī)構(gòu)、輪軸齒輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸、水下永磁同步發(fā)電機(jī)、甲板平臺(tái)、調(diào)諧液柱共振器、長(zhǎng)方體浮箱和張力腿，其中：擺板、鉸鏈機(jī)構(gòu)、輪軸齒輪、齒條、水下齒輪箱、傳動(dòng)軸和水下永磁同步發(fā)電機(jī)依次連接，擺板和甲板平臺(tái)上下相對(duì)設(shè)置，鉸鏈機(jī)構(gòu)與甲板平臺(tái)頂部固定連接，調(diào)諧液柱共振器設(shè)置在甲板平臺(tái)內(nèi)部，甲板平臺(tái)左右兩側(cè)底部分別與浮箱固定連接，張力腿與浮箱連接并固定于海底巖土層內(nèi)；所述的擺板與調(diào)諧液柱共振器內(nèi)的晃蕩液柱共振。本發(fā)明具有發(fā)電能力高、發(fā)電效率高、發(fā)電成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F03B11/00, F03B13/18
【公開號(hào)】CN105604774
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610041929
【發(fā)明人】王迎光
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日