專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混合波力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為航標(biāo)提供能源的裝置，尤其涉及一種基于電磁原理、液壓 驅(qū)動(dòng)原理以及波浪理論，將波浪能轉(zhuǎn)換為電能的混合波力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
波能作為一種綠色的自然能源，總量是巨大的。由于航標(biāo)的特殊使用場(chǎng)合，使得波 力發(fā)電成為很有發(fā)展前景的航標(biāo)能源之一。目前在航標(biāo)中應(yīng)用的波力發(fā)電裝置主要為氣動(dòng)型裝置，分為兩類(lèi)一類(lèi)是帶整流 閥門(mén)的沖擊式空氣透平波力發(fā)電裝置；另一類(lèi)是新型對(duì)稱(chēng)翼空氣透平波力發(fā)電裝置。其共 同的工作原理是，航標(biāo)的浮體中心有一中央貫通的的管道，管子的下端與大海相通，管子的 上端裝有閥門(mén)、噴嘴、空氣透平、發(fā)電機(jī)，并與空氣相通。在波浪的作用下，航標(biāo)浮體做升沉 和縱搖運(yùn)動(dòng)，使其氣室內(nèi)的水柱做相對(duì)于氣室的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，迫使空氣做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)空氣 透平和發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而為航標(biāo)提供能源。氣動(dòng)型波力發(fā)電航標(biāo)存在的缺點(diǎn)是波能吸收效 率低；空氣葉輪轉(zhuǎn)換效率不高，一般在15%左右；在小波浪情況下，發(fā)電極不穩(wěn)定；中央管 道容易受到沉積海草、貝類(lèi)以及其他形式的污染，嚴(yán)重影響裝置的效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種能夠提高系統(tǒng)的波能轉(zhuǎn)換效率，發(fā) 電相對(duì)穩(wěn)定，受海洋生物影響較小的混合波力發(fā)電裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如 下一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于包括上浮體和下浮體兩部分；所述上浮體是 中空的，并在一側(cè)設(shè)有開(kāi)口，所述上浮體的中空部分設(shè)有浮子用于隨波浪垂蕩；所述下浮體 內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電線圈、液壓缸、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和蓄電池；所述液壓缸通過(guò)液壓管路同液壓 馬達(dá)相連接，所述液壓馬達(dá)的出軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)輸入軸相連接；所述上浮體中的浮 子通過(guò)連桿連接到液壓缸中的活塞上，在液壓缸上部設(shè)有環(huán)繞連桿并相對(duì)液壓缸位置固定 的若干匝導(dǎo)電線圈，與導(dǎo)電線圈對(duì)應(yīng)位置的連桿上固定磁體，所述導(dǎo)電線圈的輸出端和所 述發(fā)電機(jī)的電流輸出電極通過(guò)整流單元后連接到蓄電池上。所述上浮體和下浮體為一體設(shè)計(jì)，或?yàn)榉煮w設(shè)計(jì)在使用時(shí)將上浮體和下浮體相固 定。所述液壓缸內(nèi)上腔安裝有連接液壓缸頂部和活塞的彈簧。所述所述液壓缸內(nèi)的液壓介 質(zhì)為水。所述浮子為圓柱形，且浮子的固有頻率同其所處海域的平均頻率相同或近似相同。 所述浮子和連桿以鉸鏈的方式相連接。所述上浮體上裝有輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置，所述輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置包括 風(fēng)葉、傳動(dòng)軸、軸承和發(fā)電機(jī)；所述風(fēng)葉通過(guò)傳動(dòng)軸和同發(fā)電機(jī)的輸入軸相連接，所述風(fēng)葉 和傳動(dòng)軸相固定，傳動(dòng)軸通過(guò)軸承固定在上浮體上。所述風(fēng)葉為風(fēng)向標(biāo)的形狀。述發(fā)電機(jī)通過(guò)輸出端子將電能輸出到其內(nèi)部的蓄電池中或下浮體中的蓄電池中。[0010]本實(shí)用新型所述的混合波力發(fā)電方法及裝置具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1、由于利用了波浪的反射、衍射，以及共振原理，使波浪能的吸收效率得以提高；2、利用電磁原理以及液 壓驅(qū)動(dòng)原理共同轉(zhuǎn)換波能，大大提高能量轉(zhuǎn)換效率，提高 可靠性；3、浮子包含在上浮體內(nèi)部，起到保護(hù)浮子的作用，避免大波浪對(duì)浮子的沖擊與破 壞；4、整個(gè)裝置只有浮體與海水接觸，減少了海洋生物的影響，可維護(hù)性增強(qiáng)。
本實(shí)用新型共有4張附圖，其中圖1為本混合波力發(fā)電裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為上浮體的俯視圖；圖3為圖1中A-A的剖視圖；圖4為輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置示意圖。圖中1、上浮體，2、浮子，3、連桿，4、導(dǎo)電線圈，5、磁體，6、彈簧，7、液壓缸，8、下浮 體，9、液壓馬達(dá)，10、發(fā)電機(jī)，11、蓄電池，12、開(kāi)口，13、橫板，14、活塞，15、液壓管路，16、連接 導(dǎo)線，17、鉸鏈，18、風(fēng)葉，19、傳動(dòng)軸，20、軸承，21、發(fā)電機(jī)，22、輸出端子。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型基于波浪理論，包括波浪的反射、折射、衍射以及共振原理，設(shè)計(jì)一種 更為高效的波能吸收結(jié)構(gòu)，吸收的波能再通過(guò)電磁發(fā)電機(jī)構(gòu)和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換為 電能，最后兩部分電能通過(guò)整流輸出穩(wěn)定的電流。如圖1所示的混合波力發(fā)電裝置包括上浮體1和下浮體8，所述上浮體1和下浮體 8可以做成中空的方體或者圓柱體，兩部分可以做成一體，為了安裝運(yùn)輸方便也可以做成單 體，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后再通過(guò)焊接或者螺釘?shù)确绞焦潭ㄔ谝黄稹１緦?shí)施例以上浮體1是中空的 方體為例進(jìn)行說(shuō)明(如圖2所示)，所述上浮體1的中空部分設(shè)有浮子2用于隨波浪垂蕩， 并在側(cè)面留有開(kāi)口 12，波浪可以從開(kāi)口 12進(jìn)入上浮體1的空腔部分，遇到開(kāi)口 12的對(duì)面形 成反射波，與入射波疊加形成駐波，能量加倍驅(qū)動(dòng)浮子2，浮子2做成圓柱形，且浮子2的固 有頻率與波浪的頻率相同可以達(dá)到共振，在設(shè)計(jì)建造之前，已經(jīng)確定此裝置將應(yīng)用那片海 域。對(duì)于特定海域，相關(guān)科研單位都會(huì)通過(guò)一定的方法制作此海域的海浪譜，包括此海域的 平均頻率等數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)制造浮子2時(shí)，完全可以使其固有頻率和此海域的平均頻率相同 或近似相同。而且，浮子2做成圓柱形能夠更好的追隨波浪運(yùn)動(dòng)，更有利于達(dá)到共振。所述 下浮體8內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電線圈4、液壓缸7、液壓馬達(dá)9、發(fā)電機(jī)10和蓄電池11 ；所述液壓缸7 內(nèi)上腔安裝有連接液壓缸頂部和活塞14的彈簧，針對(duì)上浮體在由波峰向波谷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 設(shè)計(jì)時(shí)主要是利用上浮體自身重力向下壓活塞從而推動(dòng)液壓系統(tǒng)，但是在此過(guò)程中無(wú)法保 證下浮體完全不動(dòng)，或多或少的會(huì)因?yàn)樯细◇w的沖擊克服浮力的作用而和上浮體同方向向 下運(yùn)動(dòng)，這樣的結(jié)果是減弱了活塞與缸體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使液壓系統(tǒng)的效率大大降低，嚴(yán)重時(shí) 會(huì)失效。加上彈簧，就是為了減少上述因素的影響，利用彈簧的恢復(fù)力增加活塞和缸體之間 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；所述液壓缸7通過(guò)液壓管路15同液壓馬達(dá)9相連接，所述液壓馬達(dá)9的出軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)10輸入軸相連接；所述上浮體1中的浮子2通過(guò)連桿3連接到液壓缸 7中的活塞14上，浮子2與連桿3通過(guò)鉸鏈17連接，在液壓缸7上部設(shè)有環(huán)繞連桿3并相 對(duì)液壓缸7位置固定的若干匝導(dǎo)電線圈4，與導(dǎo)電線圈4對(duì)應(yīng)位置的連桿3上固定磁體5可 以隨連桿3上下運(yùn)動(dòng)，其中線圈4可以通過(guò)橫板13固定在下浮體8內(nèi)壁(如圖3所示)，所 述導(dǎo)電線圈4的輸出端和所述發(fā)電機(jī)10的電流輸出電極通過(guò)整流單元后連接到蓄電池11 上。這樣波浪通過(guò)上浮體1的入波口 12進(jìn)入其中空部分時(shí)，其內(nèi)的浮子2會(huì)跟隨波浪進(jìn)行 垂蕩運(yùn)動(dòng)，一方面通過(guò)驅(qū)動(dòng)與之相連的活塞14上下運(yùn)動(dòng)，從而擠壓液壓介質(zhì)——7jC,液壓馬 達(dá)在水的動(dòng)力之下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，向蓄電池充電；另一方面，磁體5隨連桿上下 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而改變線圈4中的磁通量，線圈4中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給蓄電池11充電。通過(guò)蓄 電池的 儲(chǔ)能和釋能，為航標(biāo)提供能量。如圖4所示上浮體1上裝有輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置，所述輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用 裝置包括風(fēng)葉18、傳動(dòng)軸19、軸承20和發(fā)電機(jī)21 ；所述風(fēng)葉18通過(guò)傳動(dòng)軸19和同發(fā)電機(jī) 21的輸入軸相連接，所述風(fēng)葉18和傳動(dòng)軸19相固定，傳動(dòng)軸19通過(guò)軸承20固定在上浮體 1上。風(fēng)葉18吸收風(fēng)能轉(zhuǎn)換為自身的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸19、軸承20將動(dòng)能傳輸給發(fā)電 機(jī)21，發(fā)出的電能通過(guò)輸出端子22輸出到其內(nèi)部的蓄電池中(作為應(yīng)急電源)或下浮體8 中的蓄電池11中。所述風(fēng)葉18為風(fēng)向標(biāo)的形狀，能夠?qū)⑹艿斤L(fēng)的作用力作用在上浮體1 上，使上浮體1轉(zhuǎn)動(dòng)使開(kāi)口 12大致朝向波浪的來(lái)向，利于波浪能的充分吸收。上述波浪從上浮體1的開(kāi)口進(jìn)入其內(nèi)部中空部分，因反射而形成駐波，波能得到 加倍；浮子2的固有頻率與此海域的平均波浪頻率盡可能相同，從而在浮子隨波浪上下浮 動(dòng)的時(shí)候能夠達(dá)到共振。在這兩方面因素的共同作用下，能夠使浮子2的波能吸收效率將 得到提升，再通過(guò)并聯(lián)的電磁發(fā)電機(jī)構(gòu)和液壓馬達(dá)-電機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，整個(gè)系統(tǒng)的 能量轉(zhuǎn)換效率將得到大幅度提升。另外，系統(tǒng)的液壓缸7內(nèi)的液壓介質(zhì)為水，即使有少量 泄漏，也不用擔(dān)心污染海洋環(huán)境。整個(gè)裝置關(guān)鍵部分都封閉在浮體內(nèi)部，只有浮體與海水接 觸，但這并不嚴(yán)重影響系統(tǒng)的效率，所以減輕了海洋生物對(duì)整個(gè)裝置的影響。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用 新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于包括上浮體(1)和下浮體(8)兩部分；所述上 浮體(1)是中空的，并在一側(cè)設(shè)有開(kāi)口(12)，所述上浮體(1)的中空部分設(shè)有浮子(2)用 于隨波浪垂蕩；所述下浮體(8)內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電線圈(4)、液壓缸(7)、液壓馬達(dá)(9)、發(fā)電機(jī) (10)和蓄電池(11)；所述液壓缸(7)通過(guò)液壓管路(15)同液壓馬達(dá)(9)相連接，所述液壓 馬達(dá)(9)的出軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)(10)輸入軸相連接；所述上浮體(1)中的浮子(2)通 過(guò)連桿(3)連接到液壓缸(7)中的活塞(14)上，在液壓缸(7)上部設(shè)有環(huán)繞連桿(3)并相 對(duì)液壓缸(7)位置固定的若干匝導(dǎo)電線圈(4)，與導(dǎo)電線圈(4)對(duì)應(yīng)位置的連桿(3)上固定 磁體(5)，所述導(dǎo)電線圈(4)的輸出端和所述發(fā)電機(jī)(10)的電流輸出電極通過(guò)整流單元后 連接到蓄電池(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述上浮體(1)和下浮 體(8)為一體設(shè)計(jì)，或?yàn)榉煮w設(shè)計(jì)在使用時(shí)將上浮體(1)和下浮體(8)相固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述液壓缸(7)內(nèi)上腔 安裝有連接液壓缸頂部和活塞(14)的彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述所述液壓缸(7)內(nèi) 的液壓介質(zhì)為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述浮子(2)為圓柱形， 且浮子(2)的固有頻率同其所處海域的平均頻率相同或近似相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述浮子(2)和連桿 (3)以鉸鏈的方式相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述上浮 體(1)上裝有輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置，所述輔助轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)能利用裝置包括風(fēng)葉(18)、傳 動(dòng)軸(19)、軸承(20)和發(fā)電機(jī)(21)；所述風(fēng)葉(18)通過(guò)傳動(dòng)軸(19)和同發(fā)電機(jī)(21)的 輸入軸相連接，所述風(fēng)葉(18)和傳動(dòng)軸(19)相固定，傳動(dòng)軸(19)通過(guò)軸承(20)固定在上 浮體⑴上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述風(fēng)葉(18)為風(fēng)向標(biāo) 的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電機(jī)(21)通過(guò)輸 出端子(22)將電能輸出到其內(nèi)部的蓄電池中或下浮體⑶中的蓄電池(11)中。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種混合波力發(fā)電裝置，其特征在于包括上浮體和下浮體兩部分；上浮體是中空的，并在一側(cè)設(shè)有開(kāi)口，所述上浮體的中空部分設(shè)有浮子用于隨波浪垂蕩；下浮體內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電線圈、液壓缸、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和蓄電池；液壓缸通過(guò)液壓管路同液壓馬達(dá)相連接，液壓馬達(dá)的出軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)輸入軸相連接；上浮體中的浮子通過(guò)連桿連接到液壓缸中的活塞上，在液壓缸上部設(shè)有環(huán)繞連桿并相對(duì)液壓缸位置固定的若干匝導(dǎo)電線圈，與導(dǎo)電線圈對(duì)應(yīng)位置的連桿上固定磁體，導(dǎo)電線圈的輸出端和所述發(fā)電機(jī)的電流輸出電極通過(guò)整流單元后連接到蓄電池上。該裝置能夠提高系統(tǒng)的波能轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電相對(duì)穩(wěn)定，受海洋生物影響較小，且成本低廉適于廣泛推廣。
文檔編號(hào)F03B13/22GK201891551SQ20102065123
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者孫玉清, 紀(jì)玉龍, 袁偉 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)