專利名稱：基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通用的，將波浪面的波浪能高效率地轉(zhuǎn)換為電能的，稱作點(diǎn)頭鴨波浪能轉(zhuǎn)換裝置(下簡(jiǎn)稱為點(diǎn)頭鴨裝置)的新結(jié)構(gòu)，屬于海洋工程及波浪發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一位叫Salter的工程師在他1974年的論文中介紹了一種獨(dú)特的波能轉(zhuǎn)換方法，使二維正弦波的轉(zhuǎn)換效率可接近90%左右，如圖1，圖2所示。由于該裝置的形狀和運(yùn)行特性酷似鴨的運(yùn)動(dòng)，因而稱其為點(diǎn)頭鴨。入射波的運(yùn)動(dòng)使動(dòng)壓力可有效地推動(dòng)鴨身繞軸線旋轉(zhuǎn)。另外，除動(dòng)壓力外，流體靜壓力的改變也使接近鴨嘴的浮體部分做上升和下沉往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于這兩種壓力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是同相位的，在波浪運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，點(diǎn)頭鴨將運(yùn)動(dòng)能和位能兩者同時(shí)通過液壓裝置轉(zhuǎn)化出去然后再由液壓或電力系統(tǒng)把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。不過在不規(guī)則波作用下的點(diǎn)頭鴨裝置性能研究表明，在不規(guī)則波作用下，系統(tǒng)效率要低許多。在惡劣的海洋環(huán)境下，裝置也極易損壞，所以Salter點(diǎn)頭鴨沒有得到廣泛推廣。因此，為了讓點(diǎn)頭鴨裝置能發(fā)揮效能必須做到1.裝置必須在一定水深范圍，即處于規(guī)則波范圍；2.必須有規(guī)避災(zāi)難性海況(如臺(tái)風(fēng)襲擊)的方法；3、必須有全天候的波面能利用能力，如圖1所示固定在海床情況，則在低潮位時(shí)鴨體露出水面利用不上波面能，而在高潮位時(shí)鴨體淹沒在波面下，從波浪理論知其所受的波浪力減少了。從海洋知識(shí)知潮位不但有天文潮(月亮周期引起)還有風(fēng)景潮(大風(fēng)引起)，因此將點(diǎn)頭鴨裝置錨固在海床是不可取的。目前國(guó)外有將點(diǎn)頭鴨波能轉(zhuǎn)換裝量用纜索在海底錨碇后張緊的辦法(見圖3)將點(diǎn)頭鴨裝置置于一定水深的規(guī)波區(qū)域，但如前述它仍有不但受潮位影響，而且抗浪能力也弱的缺點(diǎn)。另外、海底纜索錨碇也是困難的，都要?jiǎng)佑冒嘿F的打樁船，由中國(guó)科技人員創(chuàng)造的漂浮式系泊如圖4示，其特點(diǎn)是a、在海底拋錨b.鴨體是漂浮的，其優(yōu)點(diǎn)是不受潮位影響及可抗14級(jí)臺(tái)風(fēng)，但從海洋工程更專業(yè)角度看圖4的方案，仍有下列問題；1、定點(diǎn)防飄移問題；用系船式辦法錨碇系泊很難保證其不“走錨”，一但“走錨”就產(chǎn)生飄移。因此、為了 “定點(diǎn)”及可靠系泊，海洋工程中錨鏈不是采用這種“強(qiáng)制”式的，而是懸鏈錨形式，它已廣泛應(yīng)用于單點(diǎn)系泊及“半潛式”鉆井船技術(shù)中，但這種懸鏈錨形式必須有足夠的水深造成“懸鏈狀”而且懸鏈錨很長(zhǎng)，造價(jià)是極高昂的；2.從圖4看讓點(diǎn)頭鴨裝置下沉作規(guī)避動(dòng)作可操作性不明確，從海洋工程經(jīng)驗(yàn)看“單點(diǎn)系泊”等也沒有采用下沉方式規(guī)避的先例，原因也是可操作性不強(qiáng)；3.海底錨固點(diǎn)的設(shè)置，若防止走錨而用樁，則因?yàn)閯?dòng)用海洋工程船舶，其費(fèi)用就很高。在海洋石油開發(fā)工程中，海上安裝作業(yè)費(fèi)用有時(shí)占到整個(gè)工程費(fèi)用的30% -40%。因此，解決點(diǎn)頭鴨裝置錨固及系泊是緊迫的，有重要意義的課題。非專利文獻(xiàn)；1、波浪發(fā)電裝置的基本原理(百度文庫(kù))[0013]2、波浪能技術(shù)及其前景(中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、游亞戈研究員2010年11月24日3、海洋波浪能發(fā)電裝置的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景(張麗珍、羊曉晟、王世明、梁擁成、(上海海洋大學(xué)工程學(xué)院、上海)專利文獻(xiàn)；1、授權(quán)公告號(hào)CN 201962696U實(shí)用新型名稱帶水力沖刷助沉及加固的基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)(專利號(hào)=201020276443. O)發(fā)明人古國(guó)維專利權(quán)人古國(guó)維
發(fā)明內(nèi)容分析了點(diǎn)頭鴨裝置錨固及系泊現(xiàn)狀，本實(shí)用新型提出了一種基于CN 201962696U 公開的帶水力沖刷助沉及加固地基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)的系泊方案，該技術(shù)方案的要點(diǎn)是1.基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是裝置系泊采用X，Y方向約束，Z方向自由方式，具體辦法是讓點(diǎn)頭鴨裝置四角能上下滑動(dòng)在基礎(chǔ)立起的導(dǎo)管上。2.點(diǎn)頭鴨裝置四角能上下滑動(dòng)在基礎(chǔ)立起的導(dǎo)管是與基礎(chǔ)預(yù)埋管套接而成。3.點(diǎn)頭鴨水下附體是通過沉墊式底座連接板與套入導(dǎo)管的滑動(dòng)套筒連接板連接的。4.鴨體不作改動(dòng)前提下，將其水下附體的板狀底座改為沉墊式，即封閉箱狀，并安裝有注水/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，通過注/排水調(diào)節(jié)，讓點(diǎn)頭鴨裝置處于最理想的波面高度，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊前，則注水下沉保護(hù)鴨體。5.沉墊式底座底面焊接有吊環(huán)，對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)頂面予埋有吊耳。6.基礎(chǔ)為帶水力沖刷助沉及加固的基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)，或是其它形式基礎(chǔ)，如重力式，沉箱式，樁基式等，基礎(chǔ)材料採(cǎi)用鋼筋混凝土，或者是鋼質(zhì)的或復(fù)合材料的。本實(shí)用新型的優(yōu)越性是點(diǎn)頭鴨裝置錨固與系泊受力明確，清晰，安全可靠，可操作性強(qiáng)，成本低，是應(yīng)用海洋工程技術(shù)的解決波能發(fā)電中基礎(chǔ)及系泊難題的成功案例，使這一新構(gòu)造的點(diǎn)頭鴨裝置能真正發(fā)揮效益。

圖1是點(diǎn)頭鴨裝置示意圖；圖2是國(guó)內(nèi)對(duì)點(diǎn)頭鴨裝置系泊的改進(jìn)實(shí)體照所描繪之圖；圖3是國(guó)外點(diǎn)頭鴨裝置系泊方法示意圖；圖4是國(guó)內(nèi)對(duì)點(diǎn)頭鴨裝置系泊的改進(jìn)示意圖；圖5是本實(shí)用新型示意圖；圖6是本實(shí)用新型Α—Α剖視圖；圖7是本實(shí)用新型基礎(chǔ)不意圖；圖8a是本實(shí)用新型導(dǎo)管安裝示意圖；圖Sb是本實(shí)用新型橡膠防踫墊及滑動(dòng)套筒安裝示意圖；圖Sc本實(shí)用新型防脫彈簧擋板安裝示意圖；圖8d本實(shí)用新型連系桿安裝示意圖；[0036]圖9是本實(shí)用新型連系桿安裝完工示意圖；圖10點(diǎn)頭鴨裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖11點(diǎn)頭鴨裝置與滑動(dòng)導(dǎo)管連接安裝方法示意圖；在附圖中鴨式輪廓I，軸2，固定支架3，底座4，沉墊式底座4a，沉墊式底座底面吊環(huán)4b，錨鏈5 ;浮鼓6 ;錨樁7，鋼筋混凝土基礎(chǔ)頂板8a ;鋼筋混凝土基礎(chǔ)板樁Sb ;鋼筋混凝土基礎(chǔ)杯座8c，鋼筋混凝土基礎(chǔ)杯口 8d，高強(qiáng)膨脹劑填充料Se，予埋吊耳8f，預(yù)埋管9，預(yù)埋管錨固板10，預(yù)埋管加勁板11，快速接頭公頭槽口 12，導(dǎo)管13，快速接頭母頭短管14，快速接頭母頭短管槽口 15，夾簧A型16，橡膠防踫墊17，滑動(dòng)套筒18，滑動(dòng)套筒連接板19，滑動(dòng)套筒與連接板連接加勁板20，速接頭公頭短管21，快速接頭公頭槽口 22，防脫套筒23，防脫套筒快速接頭。毋內(nèi)槽口 24，夾簧B型25，連接板26，加勁板27，擋板28，連接螺栓29，彈簧圏30，連系桿31，連系桿連接板32，沉墊式底座連接板33，沉墊式底座連接板加勁板34，注水/排水管閥35，進(jìn)/排氣管閥36 ;安裝用臨時(shí)支墩37，防脫安全繩38。具體實(shí)施方法首先在選擇的海區(qū)根據(jù)水深及海況確定點(diǎn)頭鴨裝置上下沉浮范圍，從而確定導(dǎo)管13高度，本實(shí)用新型是假定這些因素均確定前提下具體實(shí)施的方法。
以下結(jié)合附圖說明其具體實(shí)施方法在岸上工地按海洋鋼筋混凝土構(gòu)筑物建造規(guī)程要求，按照本實(shí)用新型圖7的設(shè)計(jì)預(yù)制完成基礎(chǔ)各部分，預(yù)埋四根外徑為Dl伸進(jìn)杯形插孔內(nèi)的預(yù)埋管9，預(yù)埋管9快速接頭公頭槽口 12，預(yù)埋時(shí)要用膠膜封好，免縫口填入水泥。預(yù)制好的鋼筋混凝土基礎(chǔ)浮運(yùn)或駁運(yùn)至安裝水域沉放下水。在岸上工地或工廠，完成點(diǎn)頭鴨裝置在內(nèi)的構(gòu)件制作，按本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，其中點(diǎn)頭鴨裝置水下附體其板狀底座改為沉墊式，即封閉箱狀如圖4a示，并安裝有管閥即二組注水/排水管閥35，一組進(jìn)/排氣閥36，并焊接上沉墊式底座連接板33，沉墊式底座連接板加勁板34，沉墊式底座底面吊環(huán)4b。點(diǎn)頭鴨裝置其余部分均不作改動(dòng)。導(dǎo)管13內(nèi)徑為D2，D2 > D1，導(dǎo)管13與預(yù)埋管9，導(dǎo)管13與防脫套筒23均為快速接頭連接，因此滑動(dòng)套管內(nèi)徑D4，D4 >導(dǎo)管13的外徑D3，按圖7中B放大圖示，12及圖8a之放大圖C示，加工出快速接頭母頭短管槽口 15，夾簧A型16，以及圖8C示之快速接頭公頭短管21，快速接頭公頭槽口 22。防脫套筒23，按圖加工出防脫套筒快速接頭毋內(nèi)槽口 24，夾簧B型25，并完成連接板26，加勁板27，擋板28，連接螺栓29，彈簧圏30，之總成。當(dāng)基礎(chǔ)定位后，在潛水員協(xié)助下參照?qǐng)D8a示，插入導(dǎo)管13，由潛水員協(xié)助填充高強(qiáng)膨脹劑填充料Se，參照?qǐng)DSb示放入橡膠防踫墊17及及滑動(dòng)套筒18。參照?qǐng)DSc示導(dǎo)管13頂端插入防脫套筒23，然后參照?qǐng)D8d示安裝連系桿31。參照?qǐng)D11示先是在鋼筋混凝土基礎(chǔ)頂面放置墊墩37 (虛線所示)，然后吊放點(diǎn)頭鴨裝置，先讓沉墊注水，慢慢放入預(yù)定位置，在潛水員輔助下，讓滑動(dòng)套管焊接的連接板10，與沉墊四角連接板33疊合后螺栓連接起來，連接后用潛水泵排除沉墊內(nèi)注水，浮起高度可通過注/排水調(diào)節(jié)，讓點(diǎn)頭鴨裝置處于最理想的波面高度，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊前則注水下沉保護(hù)鴨體。
鴨體浮起后撤離墊墩37，系好防脫安全繩38。
權(quán)利要求1.基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是裝置系泊采用χ，γ方向約束，Z 方向自由方式，具體辦法是讓點(diǎn)頭鴨裝置四角能上下滑動(dòng)在基礎(chǔ)立起的導(dǎo)管上。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是點(diǎn)頭鴨裝置四角能上下滑動(dòng)在基礎(chǔ)立起的導(dǎo)管是與基礎(chǔ)預(yù)埋管套接而成。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是點(diǎn)頭鴨水下附體是通過沉墊式底座連接板與套入導(dǎo)管的滑動(dòng)套筒連接板連接的。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是鴨體不作改動(dòng)前提下，將其水下附體的板狀底座改為沉墊式，即封閉箱狀，并安裝有注水/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是沉墊式底座底面焊接有吊環(huán)，對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)頂面予埋有吊耳。
6.按照權(quán)利要求1所述的基于新型系泊的點(diǎn)頭鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是基礎(chǔ)為帶水力沖刷助沉及加固地基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)，或重力式，沉箱式，樁基式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料采用鋼筋混凝土，或者是鋼質(zhì)的或復(fù)合材料的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通用的，將波浪面的波浪能高效率地轉(zhuǎn)換為電能的，稱作點(diǎn)頭鴨波浪能轉(zhuǎn)換裝置的新結(jié)構(gòu)，該技術(shù)方案的要點(diǎn)是點(diǎn)頭鴨裝置X，Y方向約束，Z方向自由，具體辦法是讓點(diǎn)頭鴨裝置四角能上下滑動(dòng)在基礎(chǔ)立起的導(dǎo)管上，頂部端頭連接上一周連系桿，本實(shí)用新型對(duì)鴨體不作改動(dòng)前提下，將其水下附體的板狀底座改為沉墊式，并安裝有注水/排水管閥及進(jìn)/排氣閥，可通過注/排水調(diào)節(jié)，讓點(diǎn)頭鴨裝置處于最理想的波面高度，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊前注水下沉保護(hù)鴨體，為安全計(jì)本實(shí)用新型還設(shè)置了防脫安全繩。本實(shí)用新型使點(diǎn)頭鴨裝置能真正發(fā)揮效益。
文檔編號(hào)F03B13/14GK202851250SQ20122023464
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
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