專利名稱：一種助擺式波能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本實用新型涉及一種助擺式波能發(fā)電裝置，特別涉及一種海洋波浪能采集和 將波浪能轉(zhuǎn)換為機械動能進行發(fā)電的裝置，屬于機械制造與發(fā)電設(shè)備行業(yè)。
技術(shù)背景-
不斷高漲的能源價格和日益突出的環(huán)境問題，促使人們開始以更大的熱情尋 找開發(fā)新的能源。地球表面的71%是海洋，海洋蘊藏著巨大能量。目前利用海洋 能發(fā)電的主要有潮汐、海浪、海流、溫差、鹽差等形式，較為成熟的是潮汐能和 海浪能發(fā)電，雖然潮汐發(fā)電容量較大，但要求7m潮差以上，而且必須建造長壩， 需要海灣作為上游水庫，電站選址有限，而海浪發(fā)電隨處可設(shè)，大海素有無風(fēng)三 尺浪之說，所以海浪發(fā)電更具發(fā)展前景。1992年聯(lián)合國把海浪發(fā)電列為開發(fā)海 洋可再生能源的首位，沿海國家十分重視、加大力度，積極開發(fā)。
有關(guān)波能發(fā)電裝置的方法很多，其能量轉(zhuǎn)換形式主要有空氣能，水位能和機 械能，其中以機械能最為普遍，通常有漂浮式和固定式兩種，基本原理都是通過 浮體在海浪上下波動中的擺動，以機械傳動形式獲取動能，漂浮式裝置結(jié)構(gòu)龐大， 其自身的巨大的重量將抵消部分波浪的能量，使采能效率降低，而將浮體依附于 固定建筑物的裝置，則置需要在海底建造堅固的建筑物以抗御惡劣的海洋氣候， 這種建筑物一是建造難度高特別是在深海區(qū)域，二是裝置棄用時會造成新的環(huán)境 問題，且也存在浮體自重大會抵消部分波浪的能量，自重輕下降回程不做功的問 題，在風(fēng)浪較小時效果更差。采能效率低是目前波浪發(fā)電裝置面臨的共性問題， 也是導(dǎo)致海洋波能發(fā)電難以推廣和商業(yè)應(yīng)用的主要原因之一
實用新型內(nèi)容
提供一種高效波能發(fā)電裝置，該裝置具有借助波浪外力作用使船體艙內(nèi)儲水 流動，從而導(dǎo)致船體重心偏移而引起船體大幅擺動的特點，能在各種風(fēng)浪條件下連續(xù)工作，具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，使海浪波能發(fā)電得到更快推廣和實際應(yīng)用。
構(gòu)造一船體，船體內(nèi)腔為水艙，在艙內(nèi)注入海水，在船體底部中間設(shè)置支撐 浮體使船體重心上移并作為船體的平衡支點，在船體兩斜底分別安裝平衡浮體， 平衡浮體可沿斜底移動，在船體的首、尾部安裝防傾浮體，將兩個船體通過內(nèi)、
外樞臂相連組成工作體，并在船體上安裝相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)電設(shè)備。
海浪波動時，船體一側(cè)被海浪托起，水艙內(nèi)的水快速流向另一側(cè)，使船體重 心偏移而發(fā)生傾斜，組成工作體的另一船體則會同時發(fā)生反方向傾斜，使兩船體 連接處出現(xiàn)"下陷"，當(dāng)海浪波動至兩船體連接處，則連接處出現(xiàn)"上拱"，海浪 不斷波動，兩船體連接處就會反復(fù)出現(xiàn)"下陷"和"上拱"，并帶動能量轉(zhuǎn)換裝 置不斷產(chǎn)生機械運動進而推動發(fā)電機發(fā)電。
艙內(nèi)水量是影響本裝置效率的重要因素之一，同等水量，風(fēng)浪越大船體擺動 幅度就越大，產(chǎn)生的能量也越大；同等擺動幅度，艙內(nèi)水量越多，產(chǎn)生的能量就 越大，因而控制艙內(nèi)的水量至關(guān)重要，通過調(diào)節(jié)艙內(nèi)水量，可使本裝置在不同風(fēng) 浪下保持最佳工作狀態(tài)。
打開進水孔閥門，海水會自動流入水艙；將水位控制閥移動閘開啟至適當(dāng)位 置，船體傾斜時，艙內(nèi)超過移動閘高度的水從L形管道溢出。臺風(fēng)期間，可在艙 內(nèi)注入較多的海水使船體下沉至海面齊平或稍下，以減小風(fēng)浪對船體的沖擊，上 浮時通過排水泵減少艙內(nèi)水量使船體浮出水面。在調(diào)整艙內(nèi)水量的同時，還可通 過移動平衡浮體的位置調(diào)整船體的擺動幅度，風(fēng)浪大艙內(nèi)水量較多時，可將平衡 浮體向外移動靠近防傾浮體，提高船體首、尾部的浮力，風(fēng)浪小艙內(nèi)水量較少時， 則向內(nèi)收攏，以加大船體的擺動幅度。
支撐浮體、防傾浮體、平衡浮體采用籠式框架內(nèi)填強化泡沫等輕質(zhì)物體，一 是減輕船體自重以提高艙內(nèi)水量與船體的重量比，二是在惡劣的海洋環(huán)境下萬一 破損不至于導(dǎo)致船體下沉。支撐浮體、防傾浮體、平衡浮體的兩端都為圓弧型， 船體甲板兩側(cè)下削成下斜面，以減小風(fēng)浪對船體橫向的沖擊力。
本實用新型采用的能量轉(zhuǎn)換裝置及工作流程為動力臂通過推拉桿帶動受力臂作往返運動，受力臂帶動液壓泵軸轉(zhuǎn)動使液壓泵工作，液壓泵產(chǎn)生的高壓油通 過油路管道送至液壓馬達，液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)電，在液壓馬達前還安裝有蓄 能器。采用液壓元件作為能量轉(zhuǎn)換的主要部件是因為液壓元件具有體積小、重量 輕、蓄能方便、能量傳遞結(jié)構(gòu)簡單、受空間限制小等特點，特別適合利用本實用 新型進行規(guī)?；娬窘ㄔO(shè)，可將眾多船體產(chǎn)生的能量匯集起來統(tǒng)一輸送至發(fā)電設(shè) 備，起到平穩(wěn)輸入動力，提高發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率以及降低單位裝機容量建設(shè)成 本等作用。
有益效果
1、 本實用新型裝置，在海浪波動過程中，將海浪動能與艙內(nèi)水流重力能結(jié) 合起來，加大了船體擺動的幅度和力度，因艙內(nèi)水流的作用，船體重心只要一過 平衡支點就會加速失衡，引起船體大幅度傾斜擺動， 一個波浪經(jīng)過兩船體組成的 工作體時，能使兩船體連接處出現(xiàn)兩次下陷和一次上拱，能有效增加船體擺動次 數(shù)，使采能效率明顯提高。
2、 兩船體相連使安裝在船體上的能量轉(zhuǎn)換裝置在海浪波動時同時產(chǎn)生反向 的運動，與現(xiàn)有波能發(fā)電裝置的浮體工作方式相比，其擺動的幅度和力度明顯增 大。
3、 通過對艙內(nèi)水量和平衡浮體位置的配合調(diào)整，使船體在不同的風(fēng)浪情況 下保持最佳工作狀態(tài)，提高了采能效率，使本裝置在大小風(fēng)浪情況下都能進行穩(wěn)
定發(fā)電。
4、 結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，移動方便，主要設(shè)備全部安裝在設(shè)備艙內(nèi)并用護罩加以保護， 能適應(yīng)海洋惡劣的氣候條件，只要將裝置拖運至指定海域拋錨定位，就可發(fā)電。 模塊化的設(shè)計適合建立不同規(guī)模的海上電站，是海浪發(fā)電等較理想的裝置，對于 推廣普及海浪能發(fā)電，減少燃料資源消耗、保護環(huán)境具有積極意義。


圖1:本裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖2:本裝置局部放大示意圖圖3:本裝置前視圖
圖4:船體中心及設(shè)備艙剖視圖
圖5:水位控制閥示意圖
圖6:建立規(guī)模電站布局示意圖
具體實施方式圖l、圖2、圖3說明
船體(2)為矩形扁平體，船底向兩頭起翹形成兩斜底(30)，甲板(11)平 直兩側(cè)下削成下斜面(12)，船體內(nèi)腔為水艙(3)，水艙內(nèi)有若干隔離板(5)將 水艙分隔成若干縱向水艙，以提高船體的橫向穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度，隔離板上有若 干透水孔(6)使各分隔艙的水量保持一致。
支撐浮體(4)為柱體橫貫船體底部，其長度超出船體寬度，其與船體連接 處部分切入船體，支撐浮體為船體的平衡支點；船體首、尾部各有一為柱體的防 傾浮體(l)，其水平位置高于支撐浮體，其作用是提高船體首、尾部的浮力；在 船體兩斜底各有一為柱體的平衡浮體(14)，平衡浮體的耳攀(15)有孔(29) 套在平衡滑桿(16)上，耳攀與鋼索(17)相連，平衡滑桿固定在船底兩斜底外 側(cè)面的支座(22)上，支座上有滑輪(23)，鋼索呈8字形繞過各滑輪，鋼索上 連有一段柔性齒條(24)與一內(nèi)大外小的階梯齒輪(25)的小齒輪嚙合，階梯齒 輪的大齒輪與電機蝸桿軸(47)嚙合，階梯齒輪帶動鋼索，使兩平衡浮體沿船體 斜底作對稱同步移動，階梯齒輪有一長軸(18)橫穿船體與另一側(cè)的齒輪同軸， 使船體兩側(cè)的鋼索保持同步運動。
船體首、尾部有縱向前伸的內(nèi)樞臂(21)和外樞臂(19)，外樞臂呈T形， 其前端垂直柱體為動力臂(8)，內(nèi)樞臂呈平直形，內(nèi)、外樞臂前端各有一樞紐孔 (13)，兩船體對接時，將兩樞紐孔對齊并在孔內(nèi)插入連接軸(20)使兩船體組 成工作體；推拉桿(9)的兩端分別與動力臂和受力臂(27)相連，受力臂與液 壓泵軸(35)相連，船體擺動時，動力臂通過推拉桿帶動受力臂作往返運動，受 力臂帶動液壓泵軸轉(zhuǎn)動使液壓泵(33)工作并帶動發(fā)電機(37)發(fā)電。
本實用新型裝置中的平衡滑桿、內(nèi)樞臂、外樞臂、動力臂、受力臂、推拉桿、鋼索、支座、滑輪等傳動裝置及部件均有兩組，分別對稱位于船體的兩側(cè)。
在船體甲板的中間有設(shè)備艙(10)，在甲板的一側(cè)安裝水位控制閥(7)，在 船體側(cè)面近底處有一注水孔(26)并裝有啟閉閥，打開啟閉閥，海水會自動流入 水船；甲板上有排水泵(28)，其吸水管插入水艙底部，開啟排水泵可排出艙內(nèi) 海水。
在船體底部有一錨纜環(huán)(48)，裝置在預(yù)定海域工作時，只需將其中一個船 體上系上錨纜拋錨定位即可，裝置在海流的作用下，會自動順流工作。
圖4說明
設(shè)備艙(10)位于甲板中間向下凹陷呈槽體，設(shè)備艙兩端各有一短管(32)， 分別穿過甲板兩側(cè)的下斜面，液壓泵軸(35)穿過短管固定于軸承座(46)，設(shè) 備艙內(nèi)有液壓泵(33)、蓄能器(34)、液壓馬達(36)、發(fā)電機(37)、油缸(45)、 控制設(shè)備等，其中液壓泵有兩個，分別對稱安裝在船體的兩側(cè)，油缸(45)的下 半部插入水艙使液壓油得到海水的冷卻，設(shè)備艙上方有護罩(31)，護罩可翻起。
圖5說明
水位控制閥(7)為下口 (39)大上口 (40)小的L狀矩形管道(38)，位于 船體一側(cè)的甲板上，其與甲板連接處上方有一移動閘(42)槽口 (41)，移動閘 背部有一齒條(43)與驅(qū)動齒輪(44)嚙合，啟閉移動閘可控制艙內(nèi)水量，將移 動閘開啟至適當(dāng)位置，船體傾斜時，艙內(nèi)超過移動閘高度的水從L形管道溢出， 起到控制水位的作用。
圖6說明
可將多個船體連接組建規(guī)模電站，為降低制造成本、提高發(fā)電機的效率，可 將液壓泵與其它設(shè)備分開安裝在不同的船體上，如圖所示，兩邊三個船體的組合，
將液壓泵全部安裝在中間的動力船體(49)上，然后通過內(nèi)部管路匯合成一進一 出兩條油路，用柔性管道(50)與設(shè)備船體(51)相連，動力船體與設(shè)備船采用
8中心軸方式連接，設(shè)備船體上安裝蓄能器、液壓馬達、發(fā)電機等設(shè)備，設(shè)備的容 量大小根據(jù)不同的規(guī)模而定。由于多船體在能量產(chǎn)生上會有時間差，使發(fā)電機能 得到較為均衡的輸入動力，規(guī)模越大，發(fā)電機的運行越平穩(wěn)。
由于船體擺動時，其縱向直線距離會發(fā)生伸縮變化，當(dāng)多船體連接時會對其 它船體產(chǎn)生推拉作用，多個船體相連時會更加明顯，且過長的連接，還會使船體 擺動出現(xiàn)互擾，抵消部分能量，因而船體相連以3條左右為宜，當(dāng)需要建立大型 電站時，可以三個為一組，將每組中間船體的支撐浮體兩邊通過長桿連接組成較 長的列隊，即可避免互擾，又能利用框架進行管道布線，集中傳輸動力。
權(quán)利要求1、一種助擺式波能發(fā)電裝置，包括船體(2)、水艙(3)、支撐浮體(4)、防傾浮體(1)、水位控制閥(7)、平衡浮體(14)、平衡滑桿(16)、內(nèi)樞臂(21)、外樞臂(19)、設(shè)備艙(10)、動力臂(8)、受力臂(27)、推拉桿(9)；其特征是船體內(nèi)腔為水艙，艙內(nèi)充有適量的水，在船體底部中間設(shè)置支撐浮體作為船體的平衡支點，兩平衡浮體分別位于船體兩斜底(30)，并可沿斜底對稱同步移動，兩防傾浮體為柱體，分別位于船體首、尾部，其水平位置高于支撐浮體，水位控制閥位于船體一側(cè)的甲板(11)上，兩船體相連組成工作體，推拉桿的兩端分別與動力臂和受力臂連接，船體上安裝有相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)電設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是船體為矩形扁 平體，底部向兩頭起翹形成兩斜底，其內(nèi)腔為水艙，水艙內(nèi)有若干隔離板(5) 將水艙分隔成若干縱向水艙，隔離板上有若干透水孔(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是支撐浮體為柱 體，橫貫船體底部，其長度超出船體寬度，其與船體連接處部分切入船體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是平衡浮體為柱體，其兩端有耳攀(15)，耳攀有孔(29)套在位于船體斜底兩側(cè)的平衡滑桿上， 耳攀與鋼索(17)連接，鋼索牽引平衡浮體移動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是船體首、尾部有縱向前伸的內(nèi)樞臂和外樞臂，外樞臂呈T形，其前端的垂直柱體為動力臂，內(nèi) 樞臂呈平直形，內(nèi)、外樞臂前端各有一樞紐孔(13)，將兩樞紐孔對齊并在孔內(nèi) 插入連接軸(20)使兩船體組成工作體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是水位控制閥為 下口 (39)大上口 (40)小的L狀矩形管道(38)，位于船體一側(cè)的甲板上，其 下口與甲板連接處上方有一移動閘(42)通行槽口 (41)，移動閘背部有一齒條(43)與驅(qū)動齒輪(44)嚙合，啟閉移動閘可控制水艙內(nèi)的水量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助擺式波能發(fā)電裝置，其特征是設(shè)備艙位于甲板中 間向下凹陷呈槽體，設(shè)備艙兩端各有一短管(32)，分別穿過甲板兩頂啲下斜面(12)， 液壓泵軸(35)穿過短管固定于軸承座(46)，設(shè)備艙上方有護罩(31)，設(shè)備艙內(nèi)有液壓泵(33)、蓄能器(34)、液壓馬達(36)、發(fā)電機(37)、油缸(45)、控 制設(shè)備等。
專利摘要一種助擺式波能發(fā)電裝置，特點是一設(shè)有支撐浮體、平衡浮體、防傾浮體的船體，其內(nèi)腔為水艙，船體以支撐浮體作為平衡支點，將兩船體首、尾相連組成工作體，并在船體上安裝相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)電設(shè)備。當(dāng)海浪波動時兩船體相連處會反復(fù)出現(xiàn)“上拱”和“下陷”現(xiàn)象，使能量轉(zhuǎn)換裝置不斷產(chǎn)生機械運動進而推動發(fā)電機發(fā)電。本實用新型所采用的借助波浪外力作用使船體艙內(nèi)儲水流動，從而導(dǎo)致船體重心偏移而引起大幅度擺動，以及雙船體組成工作體的設(shè)計，是波浪能采集方法和波能發(fā)電裝置的一個創(chuàng)新，解決了目前波能發(fā)電裝置普遍存在的效率不高的問題，對于推廣普及海洋波能發(fā)電，減少資源消耗、保護環(huán)境具有積極意義。
文檔編號F03B13/14GK201246266SQ20082012199
公開日2009年5月27日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者陳文標(biāo) 申請人:陳文標(biāo)