一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)及其方法。系統(tǒng)主要包括盤簧，能量收集板，離合器、兩對齒輪、飛輪和三根傳動軸和控制模塊。能量收集板受到海浪的沖擊后，通過主軸和大齒輪、小齒輪帶動飛輪轉(zhuǎn)動，從而將海浪的瞬時能量儲存在飛輪當(dāng)中，當(dāng)能量收集板轉(zhuǎn)動90°后，控制模塊控制離合器斷開，使能量收集板完成復(fù)位。該裝置不僅可以將難以利用的瞬時沖擊能量變成平穩(wěn)的飛輪動能儲存起來，而且由于飛輪和齒輪組的配合，使整個裝置的儲能效率對比現(xiàn)有裝置，有很大的提高。
【專利說明】
一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及屬于能源利用裝置，尤其涉及一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國駐島軍民數(shù)量在百萬左右，普遍存在著用電困難的問題。目前的供電方式主要采用海底電纜傳輸以及柴油機(jī)發(fā)電。前者運(yùn)輸成本高，后者發(fā)電效率低，對環(huán)境也會造成污染。與此相對的是，我國的海浪儲能在7000萬KW左右，如果能將這部分能量利用起來，會產(chǎn)生巨大的社會、經(jīng)濟(jì)效益。因此，設(shè)計(jì)一種針對海浪能儲能的結(jié)構(gòu)具有重大意義。目前已經(jīng)有的結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)頭鴨式、震蕩水柱式、推擺式、震蕩浮子式等。這些方法都存在自身的缺陷。“點(diǎn)頭鴨式”很多部件直接與海水接觸，裝置的使用壽命很低，同時，由于它無法解決波浪能不穩(wěn)定的問題，系統(tǒng)的整體效率相當(dāng)?shù)?震蕩水柱式裝置成本較高，，效率也只有30%左右;退擺式是利用擺體在海浪作用下前后上下擺動，然后把機(jī)械動能轉(zhuǎn)換成液壓栗的動能，在此過程中，大量能量損失在液壓栗的壓縮過程中；震蕩浮子式是目前應(yīng)用較多的一種，利用浮子來收集波浪的動能，再通過能量緩沖部分將不穩(wěn)定的能量變?yōu)榉€(wěn)定的能量儲存在液壓栗中，但是這種儲能方式同樣受到液壓栗能量轉(zhuǎn)換效率低下的困擾。因此，如果有一種新型的能夠高效儲存海浪能量的系統(tǒng)，將會帶來巨大的價值。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的波浪能儲能裝置能量轉(zhuǎn)換效率底下，無法利用沖擊能量的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于飛輪的海浪能儲能裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，包括盤簧、能量收集板、主軸、副軸、離合器和飛輪，所述的盤簧的外端連接能量收集板，內(nèi)端固定于主軸側(cè)壁上，所述的主軸通過離合器與副軸相連，以實(shí)現(xiàn)切斷或傳遞主軸向副軸輸出的傳動動力;所述的飛輪由副軸帶動旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明中的能量收集板即用于收集海浪能量的板。能量收集板設(shè)置于海水中，且正面面對海浪推進(jìn)方向，由此將海浪的動能轉(zhuǎn)化為盤簧的勢能，并進(jìn)一步傳動至主軸上，實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)。
[0005]作為優(yōu)選，所述的副軸上固定有大齒輪，所述的飛輪固定于飛輪軸上，飛輪軸上固定有與大齒輪嚙合傳動的小齒輪。
[0006]作為優(yōu)選，所述的主軸垂直于盤簧的圓心，所述的能量收集板懸掛連接于盤簧外端上，且能量收集板所在平面垂直于盤簧所在平面。
[0007]作為優(yōu)選，所述的離合器由控制模塊控制，所述的控制模塊由單片機(jī)和繼電器組成;單片機(jī)通過繼電器與離合器相連。
[0008]進(jìn)一步的，還包括擋板、底板和中間隔板，所述的盤簧由擋板支承，主軸頂部通過軸承連接擋板，飛輪軸底部通過軸承與底板連接，副軸兩端分別通過軸承與中間隔板和底板連接。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述系統(tǒng)的海島儲能方法，具體為:將該系統(tǒng)安裝于海浪沖擊區(qū)域;首先控制離合器使其傳遞主軸向副軸輸出的動力，能量收集板受到海浪的沖擊后，通過盤簧帶動主軸轉(zhuǎn)動，主軸通過離合器帶動副軸轉(zhuǎn)動，副軸通過大齒輪和小齒輪將能量傳遞至飛輪，并將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲；當(dāng)能量收集板運(yùn)動至收集能量的極限位置時，控制離合器使其切斷主軸向副軸輸出的動力，同時盤簧帶動能量收集板復(fù)位;不斷重復(fù)上述過程，完成能量的收集和存儲。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)不僅可以將難以利用的瞬時沖擊能量變成平穩(wěn)的飛輪動能儲存起來，而且由于飛輪和齒輪組的配合，使整個裝置的儲能效率對比現(xiàn)有裝置，有很大的提高。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的盤簧、能量收集板、主軸和離合器部分的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的齒輪組部分結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖中，擋板1、盤簧2、主軸3、能量收集板4、離合器5、副軸6、擋板6、支架7、大齒輪8、小齒輪9、飛輪10、飛輪軸11、底板12。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解。
[0016]如圖1所示，一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，包括盤簧2、能量收集板4、主軸3、副軸
6、離合器5、飛輪10、擋板1、底板12和中間隔板。擋板1、底板12和中間隔板通過支架7進(jìn)行連接，中間的空間用于安裝儲能系統(tǒng)。盤簧2最外側(cè)一圈的末端連接能量收集板4，最內(nèi)側(cè)一圈的末端固定于主軸3側(cè)壁上，其重量由擋板I支承。所述的主軸3通過離合器5與副軸6相連，以實(shí)現(xiàn)切斷或傳遞主軸3向副軸6輸出的傳動動力。飛輪10與副軸6過盈配合，由副軸6帶動旋轉(zhuǎn)。主軸3頂部通過軸承連接擋板I，飛輪軸11底部通過軸承與底板12連接，副軸6兩端分別通過軸承與中間隔板和底板12連接。能量收集板4受到海浪的沖擊后，通過主軸3帶動飛輪10轉(zhuǎn)動，從而將海浪的瞬時能量儲存在飛輪10當(dāng)中，飛輪10可與其他能量轉(zhuǎn)換裝置相配合，將其轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行存儲。當(dāng)完成一次能量收集過程后，控制離合器5斷開，使能量收集板4的復(fù)位不影響海浪退去過程中飛輪10的工作。在下一次海浪沖擊時，重復(fù)上述過程。
[0017]飛輪10與副軸6的傳動方式可根據(jù)使用地的實(shí)際情況進(jìn)行確定，但為了保證飛輪能最大程度地將海浪的動能轉(zhuǎn)換為其自身的旋轉(zhuǎn)動能，如圖3所示，可在副軸6上過盈配合固定有大齒輪8，而飛輪10過盈配合固定于飛輪軸11上并隨飛輪軸轉(zhuǎn)動。飛輪軸11上部過盈配合固定有小齒輪9，且與大齒輪8嚙合傳動，由此以較大的傳動比使相同的海浪下飛輪轉(zhuǎn)動地更快。
[0018]能量收集板4的設(shè)置方式和位置以最大程度的將海浪的動能轉(zhuǎn)化為盤簧2的勢能為準(zhǔn)。如圖2所示，在一實(shí)施例中，主軸3垂直于盤簧2的圓心，所述的能量收集板4懸掛連接于盤簧2外端上，且能量收集板4所在平面垂直于盤簧2所在平面。使用時，能量收集板4初始位置為正面朝向海浪推進(jìn)方向的位置。
[0019]本發(fā)明中的離合器5可采用不同的形式，考慮到海島上的實(shí)際使用條件，本發(fā)明另一實(shí)施例中，離合器5由控制模塊控制，且控制模塊由單片機(jī)和繼電器組成;單片機(jī)通過兩個模擬I/O 口于繼電器相連，繼電器與離合器5的上下兩部分相連，并控制兩部分的斷開和連接。
[0020]基于上述儲能系統(tǒng)的一種海島儲能方法，具體如下:將該系統(tǒng)安裝于海浪沖擊區(qū)域;首先通過單片機(jī)控制離合器5使其閉合，以傳遞主軸3向副軸6輸出的動力。在能量收集板4受到海浪的沖擊后，通過盤簧2蓄積勢能，并帶動主軸3轉(zhuǎn)動，主軸3通過離合器5帶動副軸6轉(zhuǎn)動，副軸6通過大齒輪9和小齒輪8將能量傳遞至飛輪10，并將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲；當(dāng)能量收集板4運(yùn)動至收集能量的極限位置(能量收集板4幾乎與海浪行進(jìn)方向平行的位置)時，控制離合器5使其切斷主軸3向副軸6輸出的動力，同時盤簧2帶動能量收集板4復(fù)位至初始位置。不斷重復(fù)上述過程的循環(huán)，使海浪的能量得到收集和存儲。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括:盤簧、能量收集板、主軸、副軸、離合器和飛輪，所述的盤簧的外端連接能量收集板，內(nèi)端固定于主軸側(cè)壁上;所述的主軸通過離合器與副軸相連，以實(shí)現(xiàn)切斷或傳遞主軸向副軸輸出的傳動動力;所述的飛輪由副軸帶動旋轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述的副軸上固定有大齒輪，所述的飛輪固定于飛輪軸上，飛輪軸上固定有與大齒輪嚙合傳動的小齒輪。3.如權(quán)利要求1所述的基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述的主軸垂直于盤簧的圓心，所述的能量收集板懸掛連接于盤簧外端上，且能量收集板所在平面垂直于盤簧所在平面。4.如權(quán)利要求1所述的基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述的離合器由控制模塊控制，所述的控制模塊由單片機(jī)和繼電器組成;單片機(jī)通過繼電器與離合器相連。5.如權(quán)利要求2所述的基于飛輪的海島儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括擋板、底板和中間隔板，所述的盤簧由擋板支承，主軸頂部通過軸承連接擋板，飛輪軸底部通過軸承與底板連接，副軸兩端分別通過軸承與中間隔板和底板連接。6.—種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的海島儲能方法，其特征在于，將該系統(tǒng)安裝于海浪沖擊區(qū)域;首先控制離合器使其傳遞主軸向副軸輸出的動力，能量收集板受到海浪的沖擊后，通過盤簧帶動主軸轉(zhuǎn)動，主軸通過離合器帶動副軸轉(zhuǎn)動，副軸通過大齒輪和小齒輪將能量傳遞至飛輪，并將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲；當(dāng)能量收集板運(yùn)動至收集能量的極限位置時，控制離合器使其切斷主軸向副軸輸出的動力，同時盤簧帶動能量收集板復(fù)位;不斷重復(fù)上述過程，完成能量的收集和存儲。
【文檔編號】H02K7/02GK106089556SQ201610427161
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】楊強(qiáng), 顏秉晶, 張鐸, 張杭軍, 李軍汲, 王坤
【申請人】浙江大學(xué)