波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種波浪能發(fā)電裝置，包括連接單元、至少兩組中空的浮體和至少一組能量提取單元，所述能量提取單元用于吸收所述浮體相對運動產(chǎn)生的機械能，并將該機械能儲存至儲能單元，以驅動發(fā)電機發(fā)電；所述連接單元將相鄰的兩組浮體鉸接；所述能量提取單元密封設置于所述浮體內部。本實用新型中，通過連接單元將相鄰的浮體鉸接，能量提取單元設置在浮體內部，連接單元的結構簡單，能量提取單元設置在浮體內部，因而需要防腐處理環(huán)節(jié)較少，波浪能發(fā)電裝置的使用壽命和運行可靠性較高。
【專利說明】波浪能發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及波浪發(fā)電技術，尤其涉及一種波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]波浪能發(fā)電是通過波浪能轉換裝置將波浪能進行轉換，通過波浪能轉換裝置捕獲波浪所具有的動能和勢能，并將波浪能轉換裝置與海面相交的水線面內的一部分波浪能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能，實現(xiàn)波浪能到電能的轉換。
[0003]專利號ZL200480015527.6的中國專利文獻公開了一種波動力裝置、連接單元及其提取動力和制造方法，其中，波動力裝置包括多個懸浮體構件，相鄰的每對懸浮體構件之間通過連接單元相互連接，以形成連續(xù)布置的鉸連接。連接單元與懸浮體構件的形狀相同，連接單元的每端具有一組支承，每組支承可以通過支承銷連接相鄰的懸浮體構件，每個連接單元的兩端還設置有液壓桿組件，液壓桿組件的兩端分別連接懸浮體構件和連接單元，液壓桿組件設置在彈性密封件內，通過彈性密封件對液壓桿組件密封。
[0004]上述現(xiàn)有技術提供的波動力裝置，連接單元的外形結構與漂浮體構件的形狀相同，并且，連接單元中的連接裝置結構復雜，需要防腐處理的元件較多，液壓桿組件分別連接在漂浮構件體和連接裝置之間，每個液壓桿組件都需要進行密封防腐保護，需要防腐保護的環(huán)節(jié)及元件多，波浪能發(fā)電裝置運行可靠性較低。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種波浪能發(fā)電裝置，用于解決現(xiàn)有技術中波浪能發(fā)電裝置連接裝置結構復雜，防腐處理環(huán)節(jié)較多，使用壽命和運行可靠性較低的技術缺陷。
[0006]本實用新型提供的一種波浪能發(fā)電裝置，包括連接單元、至少兩組中空的浮體和至少一組能量提取單元，所述能量提取單元用于吸收所述浮體相對運動產(chǎn)生的機械能，并將該機械能儲存至儲能單元，以驅動發(fā)電機發(fā)電；
[0007]所述連接單元將相鄰的兩組浮體鉸接；所述能量提取單元密封設置于所述浮體內部。
[0008]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述連接單元包括球面軸承和法蘭管軸；
[0009]所述球面軸承的外環(huán)上設有法蘭，所述球面軸承的外環(huán)及法蘭與第二浮體的端部內壁連接；
[0010]所述法蘭管軸一端的法蘭與第一浮體的端部外壁連接，所述法蘭管軸的主體穿設在所述球面軸承的內環(huán)中，且深入至所述第二浮體內部。
[0011 ] 如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述能量提取單元為四組，每組能量提取單元包括兩個液壓缸；
[0012]所述液壓缸的缸體端部與位于所述第二浮體內部的法蘭管軸一端鉸接，所述液壓缸的活塞桿端部與所述第二浮體內壁鉸接。
[0013]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，位于所述第二浮體內部的法蘭管軸一端開設有四個安裝平臺，每個安裝平臺上設置有用于安裝所述液壓缸的螺紋孔，所述液壓缸的缸體端部通過球鉸與所述法蘭管軸的安裝平臺鉸接，所述液壓缸的活塞桿端部通過球鉸與所述第二浮體內壁上的安裝座鉸接。
[0014]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述能量提取單元包括第一能量提取部和第二能量提取部；所述第一能量提取部包括兩組平行設置的液壓缸，所述第二能量提取部包括兩組平行設置的液壓缸，所述第一能量提取部與所述第二能量提取部前后布置且相互正交。
[0015]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述第一能量提取部的中心線與所述浮體的縱向剖面之間具有夾角，該夾角為橫搖角。
[0016]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述法蘭管軸具有用于穿設電纜和油管的中心軸孔。
[0017]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述第一浮體與所述第二浮體之間設置有波紋護套，所述波紋護套一端通過法蘭與所述第一浮體的端部外壁連接，所述波紋護套另一端通過法蘭與所述第二浮體的端部外壁連接，所述法蘭管軸的外端部設置在所述波紋護套內，將所述法蘭管軸的外端部密封。如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，所述球面軸承的兩端設置有用于密封球面軸承的密封圈。
[0018]如上所述的波浪能發(fā)電裝置，優(yōu)選地，每組浮體包括多個橫向連接的圓柱形中空管。
[0019]本實用新型提供的波浪能發(fā)電裝置，通過連接單元將相鄰的浮體鉸接，能量提取單元設置在浮體內部，連接單元的結構簡單，能量提取單元設置在浮體內部，因而需要防腐處理環(huán)節(jié)較少，波浪能發(fā)電裝置的`使用壽命和運行可靠性較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的主視圖；
[0021]圖2為圖1所示波浪能發(fā)電裝置的俯視圖；
[0022]圖3為圖1中I處的局部放大圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例提供的連接單元和能量提取單元的剖視圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例提供的能量提取單元的剖視圖；
[0025]圖6為本實用新型實施例提供的能量提取單元的空間布置圖；
[0026]圖7為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的擺動狀態(tài)圖；
[0027]圖8為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的原理圖；
[0028]圖9為本實用新型另一實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的主視圖；
[0029]圖10為圖9所示的波浪能發(fā)電裝置的俯視圖；
[0030]圖11為圖9所示的波浪能發(fā)電裝置的左視圖。
[0031]附圖標記:
[0032]100-第一浮體；200-第二浮體； 1-連接單元；
[0033]2-能量提取單元； 3-波紋護套；11-球面軸承；
[0034]12-法蘭管軸；13-密封圈；14-鎖緊環(huán)；
[0035]15-安裝座；16-球鉸；17-法蘭；[0036]21-第一能量提取部；22-第二能量提取部。
【具體實施方式】
[0037]圖1為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的主視圖；圖2為圖1所示波浪能發(fā)電裝置的俯視圖；圖3為圖1中I處的局部放大圖。
[0038]如圖1-3所示，本實施例提供的一種波浪能發(fā)電裝置，包括連接單元、至少兩組中空的浮體和至少一組能量提取單元，能量提取單元用于吸收浮體相對運動產(chǎn)生的機械能，并將該機械能儲存至儲能單元，以驅動發(fā)電機發(fā)電。連接單元將相鄰的兩組浮體鉸接；能量提取單元密封設置于浮體內部。浮體的數(shù)量可以根據(jù)海面波浪大小確定，相鄰的浮體之間可以通過連接單元鉸接，使得相鄰浮體可以相對于彼此中心線在一定的扇區(qū)內自由擺動，能量提取單元抵抗相鄰浮體的相對擺動，相鄰浮體的相對擺動將波浪能轉換為機械能，能量提取單元可以將相鄰浮體相對擺動的機械能轉換成液壓能等其他能量，然后驅動發(fā)電機轉動發(fā)電。
[0039]浮體可以為圓筒形或橢圓筒形，為減小極端海況下的拖曳力，可以將第一浮體100(前端浮體)的艏部制成圓錐形狀或橢圓形狀，在極端海況下，該波浪能發(fā)電裝置可以像沖浪滑板一樣潛入水中，減小波浪對波浪能發(fā)電裝置的沖擊。
[0040]連接單元將第一浮體100和第二浮體200鉸接，可以實現(xiàn)萬向鉸接，使得第一浮體100和第二浮體200可以在一定扇區(qū)角度內自由擺動。當然，如果波浪能發(fā)電裝置具有多個浮體，則其他相鄰浮體之間也可以通過連接單元鉸接，具體連接方式和鉸接結構相同。
[0041]能量提取單元可以為液壓缸結構，通過液壓缸提取的波浪能轉換為液壓能存儲在蓄能單元內，通過蓄能單元內的液壓能驅動液壓馬達和發(fā)電機進行發(fā)電。本實施例中，可以將能量提取單元設置在第一浮體100和第二浮體200的中空殼體內，避免海水對能量提取單元的腐蝕。
[0042]圖4為本實用新型實施例提供的連接單元和能量提取單元的剖視圖；圖5為本實用新型實施例提供的能量提取單元的剖視圖；圖6為本實用新型實施例提供的能量提取單元的空間布置圖；圖7為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的擺動狀態(tài)圖。
[0043]如圖4-7所示，優(yōu)選地，本實施例中，連接單元I可以包括球面軸承11和法蘭管軸12。球面軸承11的外環(huán)上設有法蘭17，球面軸承11的外環(huán)及法蘭17與第二浮體200的端部內壁連接。法蘭管軸12 —端的法蘭121與第一浮體100的端部外壁連接，法蘭管軸12的主體穿設在球面軸承11的內環(huán)中，且深入至第二浮體200內部。
[0044]球面軸承11的兩端設置有用于密封球面軸承的密封圈13,密封圈13可以使得球面軸承的兩端實現(xiàn)密封固定，避免海水進入球面軸承11內部，提高球面軸承11的使用壽命。在球面軸承11內側還設置有鎖緊環(huán)14。
[0045]第一浮體100與第二浮體200之間設置有波紋護套3，波紋護套3 —端通過法蘭與第一浮體100的端部外壁連接，波紋護套3另一端通過法蘭與第二浮體200的端部外壁連接，法蘭管軸12的外端部設置在波紋護套3內，將法蘭管軸12的外端部密封。波紋護套3可以由橡膠護套和彈簧鋼絲組成，可提供一定的抗扭剛度。波紋護套3可以避免連接單元與海水的接觸，避免海水侵蝕、泥沙對連接單元的磨損以及浮游生物的附著。
[0046]能量提取單元可以為四組，每組能量提取單元包括兩個液壓缸2 ;液壓缸2的缸體端部與位于第二浮體200內部的法蘭管軸12—端鉸接，液壓缸2的活塞桿端部與第二浮體200內壁鉸接。具體地，為方便液壓缸2的安裝，可以在位于第二浮體200內部的法蘭管軸12—端開設有四個安裝平臺122，每個安裝平臺122上設置有用于安裝液壓缸2的螺紋孔，液壓缸2的缸體端部通過球鉸16與法蘭管軸12的安裝平臺122鉸接，液壓缸2的活塞桿端部通過球鉸16與第二浮體200內壁上的安裝座15鉸接，可以通過螺栓桿實現(xiàn)上述連接。由于采用球面軸承11鉸接，相鄰浮體可以通過球面軸承11做萬向旋轉運動，同時液壓缸可以繞法蘭管軸12的端部做萬向運動，能量提取單元可以在縱向空間上任意布置。將液壓缸的兩端通過球鉸連接到法蘭管軸12和第二浮體200內壁的安裝座15上，可以將儲能單元布置在液壓缸2的旁邊，液壓缸2到儲能單元距離短，因此能量損失也小，整個波浪能發(fā)電裝置的工作效率高。
[0047]液壓缸2的兩個腔室都連接到浮體內部的儲能單元中。因此，第一浮體100和第二個浮體200之間的相對旋轉運動，使得液壓缸2的活塞桿在缸體內部做相對直線運動，從而引起液壓高壓油在儲能單元和液壓缸2之間流動。圖6所示為浮體在靜平衡位置處的橫剖圖，兩對液壓缸在前，兩對液壓缸在后。相互垂直的對稱軸包括艏搖軸A和縱搖軸B。第一對液壓缸B3、B4在縱搖軸B的下側，第一對液壓缸B3、B4的活塞桿端部連接到第二浮體的兩個支座上。第二對液壓缸A3、A4在縱搖旋轉軸B的上側，第二對液壓缸A3、A4的活塞桿端部連接到第二浮體內壁的兩個支座上。第三對液壓缸B1、B2在艏搖軸A的左側，第三對液壓缸B1、B2的活塞缸端部連接到第二浮體內壁的兩個支座上。第四對液壓缸A1、A2在艏搖軸A的右側，第四對液壓缸A1、A2的活塞桿端部連接到第二浮體內壁的兩個支座上。具體地，能量提取單元包括第一能量提取部21和第二能量提取部22 ;第一能量提取部21包括兩組平行設置的液壓缸，第二能量提取部22包括兩組平行設置的液壓缸，第一能量提取部21與第二能量提取部22前后布置且相互正交，可以保證第一浮體100和第二浮體200相對自由擺動。
[0048]第一能量提取部21的中心線A與浮體的縱向剖面之間具有夾角，該夾角為橫搖角。橫搖角Θ是可以根據(jù)波浪能發(fā)電裝置的系泊系統(tǒng)和壓載綜合確定。通過設定適當?shù)臋M搖角Θ，波浪能裝置可以在波浪力的響應下產(chǎn)生縱搖和艏搖的耦合運動。變化的橫搖角Θ會影響到橫搖、艏搖耦合運動和自激響應的幅度。橫搖角Θ的選擇依據(jù)是在最關心的波頻下(最常發(fā)生的海況下)，使得波浪能發(fā)電裝置出現(xiàn)最大耦合運動響應。影響橫搖角Θ的因素包括:波浪能發(fā)電裝置的總長度、每個浮體分段長度、浮體的截面形狀、選址處的平均波浪周期以及能量提取單元的屬性等。
[0049]通過施加到液壓缸的對外輸出阻尼來影響相鄰浮體的旋轉剛度和阻尼，再選取適當?shù)臋M搖角Θ則可激發(fā)裝置的共振響應。在給定海況下，能提取最大的能量。通過控制不同液壓回路的對外力學特性可以在小海況下使得能量提取效率以及能量提取值最大化，帶動艏搖為主的運動；在較大海況下，帶動以縱搖為主的運動；在極端海況下，限制裝置運動響應，提聞裝置的生存能力。
[0050]圖8為本實用新型實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的原理圖；如圖8所示，當波浪力作用在波浪能發(fā)電裝置時，相鄰浮體產(chǎn)生上下起伏和左右搖擺響應，發(fā)生相對擺動運動，實現(xiàn)將波浪能轉換為浮體運動的機械能(一級轉換)。然后驅動液壓缸的活塞的運動，對液壓系統(tǒng)加壓產(chǎn)生高壓油，將機械能轉化為液壓能(二級轉換)。壓力油驅動液壓馬達51旋轉，實現(xiàn)將液壓能轉化為旋轉機械能(三級轉換)。通過液壓馬達51驅動發(fā)電機52，將旋轉機械能轉換為電能(四級轉換)。為使能量吸收最大化以及能量輸出波動盡量小，儲能元件選用尺寸及壓力容量適當?shù)母邏盒钅芷?3和低壓蓄能器54。能量提取單元，即液壓缸通過單向閥55把高壓油直接注入高壓蓄能器53。高壓油驅動液壓馬達51帶動發(fā)電機52發(fā)電。
[0051]該波浪能發(fā)電裝置對外呈現(xiàn)的力學特性要隨海況不同而變化。海浪較小時，不宜提供大剛度阻尼，以免對波浪能發(fā)電裝置運動影響過?。缓＠溯^大時，不宜提供小剛度阻尼，以防止浮體發(fā)生碰撞破損。液壓缸的每個腔室均配有一個電磁換向閥56，可以調節(jié)液壓缸的兩個腔室的壓力差。如果將電磁換向閥56打開，兩個腔室壓力一致，液壓缸對外產(chǎn)生很小阻尼，相當于該液壓缸被短路。如果將電磁換向閥56關閉，兩個腔室壓力將取決于高、低壓蓄能器的瞬時值。
[0052]為了提高發(fā)電單元的發(fā)電質量，采用儲能單元對瞬時能量進行緩沖，起到消峰蓄能穩(wěn)壓的作用。四對液壓缸通過實時調節(jié)電磁換向閥56呈現(xiàn)不同的力學特性以匹配瞬時海況。兩個橫剖面上的液壓缸是相互交叉連接到兩套能量緩存系統(tǒng)即液壓系統(tǒng)中，其中，第一對液壓缸B3、B4和第三對液壓缸B1、B2接入一套液壓系統(tǒng)，第二對液壓缸A3、A4和第四對液壓缸A1、A2接入另一套液壓系統(tǒng)，兩套液壓系統(tǒng)可以通過截止閥57關斷或導通。為提高發(fā)電效率可將兩套液壓回路進行導通，而一旦一套液壓回路出現(xiàn)故障，則可通過截止閥57關斷兩套系統(tǒng)的聯(lián)系，這樣可保證對兩個方向的運動均存在約束，而不至于過大的運動導致浮體之間發(fā)生碰撞。
[0053]本實施例提供的波浪能發(fā)電裝置，通過連接單元將相鄰的浮體鉸接，能量提取單元設置在浮體內部，連接單元的結構簡單，能量提取單元設置在浮體內部，因而需要防腐處理環(huán)節(jié)較少，波浪能發(fā)電裝置的使用壽命和運行可靠性較高。
[0054]在上述實施例提供的波浪能發(fā)電裝置技術方案的基礎上，進一步地，法蘭管軸12具有用于穿設電纜和油管的中心軸孔123，該中心軸孔123能夠滿足單回路或多回路的電纜或油管通過，同時滿足液壓缸2的端部鉸接。通過法蘭管軸12的中心軸孔123連接電纜及油管，可以保證電纜和油管不與海水接觸，不但方便連接，還可以延長電纜和油管的使用壽命。
[0055]另外，相鄰的浮體之間還可以設置有機械保護機構，當波浪能發(fā)電裝置處于無動力狀態(tài)或控制系統(tǒng)故障時，該機械保護機構可以提供安全保護，防止浮體發(fā)生破壞性碰撞。該波浪能發(fā)電裝置還設置有壓載系統(tǒng)，可以調節(jié)浮體的吃水深度。
[0056]圖9為本實用新型另一實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的主視圖；圖10為圖9所示的波浪能發(fā)電裝置的俯視圖；圖11為圖9所示的波浪能發(fā)電裝置的左視圖。
[0057]如圖9-11所示，在上述實施例提供的波浪能發(fā)電裝置的基礎上，每組浮體可以包括多個橫向連接的圓柱形中空管。本實施例中，第一浮體100包括三個橫向連接的圓柱形中空管，第二浮體200也包括三個橫向連接的圓柱形中空管，連接單元將第一浮體100和第二浮體200中的圓柱形空管鉸接在一起，使得第一浮體100和第二浮體200可以在一定扇區(qū)角度范圍內自由擺動，圓柱形中空管可以為輕質材料中空管。
[0058]本實施例提供的波浪能發(fā)電裝置，采用三個橫向聯(lián)體管結構，可以提高波浪能發(fā)電裝置吸收波浪能的能力，在上述圓柱筒浮體基礎上，在圓柱筒浮體的兩側各連接一個輕質材料中空管，可以增加波浪能發(fā)電裝置的寬度，以增大迎波面寬度，從而顯著增加單體波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電量和發(fā)電功率。
[0059]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，包括連接單元、至少兩組中空的浮體和至少一組能量提取單元，所述能量提取單元用于吸收所述浮體相對運動產(chǎn)生的機械能，并將該機械能儲存至儲能單元，以驅動發(fā)電機發(fā)電； 所述連接單元將相鄰的兩組浮體鉸接；所述能量提取單元密封設置于所述浮體內部； 所述連接單元包括球面軸承和法蘭管軸； 所述球面軸承的外環(huán)上設有法蘭，所述球面軸承的外環(huán)及法蘭與第二浮體的端部內壁連接； 所述法蘭管軸一端的法蘭與第一浮體的端部外壁連接，所述法蘭管軸的主體穿設在所述球面軸承的內環(huán)中，且深入至所述第二浮體內部。
2.根據(jù)權利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量提取單元為四組，每組能量提取單元包括兩個液壓缸； 所述液壓缸的缸體端部與位于所述第二浮體內部的法蘭管軸一端鉸接，所述液壓缸的活塞桿端部與所述第二浮體內壁鉸接。
3.根據(jù)權利要求2所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，位于所述第二浮體內部的法蘭管軸一端開設有四個安裝平臺，每個安裝平臺上設置有用于安裝所述液壓缸的螺紋孔，所述液壓缸的缸體端部通過球鉸與所述法蘭管軸的安裝平臺鉸接，所述液壓缸的活塞桿端部通過球鉸與所述第二浮體內壁上的安裝座鉸接。
4.根據(jù)權利要求3所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量提取單元包括第一能量提取部和第二能量提取部；所述第一能量提取部包括兩組平行設置的液壓缸，所述第二能量提取部包括兩組平行設置的液壓缸，所述第一能量提取部與所述第二能量提取部前后布置且相互正交。
5.根據(jù)權利要求4所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一能量提取部的中心線與所述浮體的縱向剖面之間具有夾角，該夾角為橫搖角。
6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述法蘭管軸具有用于穿設電纜和油管的中心軸孔。
7.根據(jù)權利要求1-5任一所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一浮體與所述第二浮體之間設置有波紋護套，所述波紋護套一端通過法蘭與所述第一浮體的端部外壁連接，所述波紋護套另一端通過法蘭與所述第二浮體的端部外壁連接，所述法蘭管軸的外端部設置在所述波紋護套內，將所述法蘭管軸的外端部密封。
8.根據(jù)權利要求1-5任一所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述球面軸承的兩端設置有用于密封球面軸承的密封圈。
9.根據(jù)權利要求1-5任一所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，每組浮體包括多個橫向連接的圓柱形中空管。
【文檔編號】F03B13/22GK203655526SQ201320456305
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權日:2013年7月29日
【發(fā)明者】許社忠, 王安慶, 周強, 殷勇, 李玉欽, 李澤文, 吳凡 申請人:北京華恒?；莺Ｑ竽苡邢挢熑喂?br>