一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置。它包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)，其特征是：裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；發(fā)電艙內(nèi)的傳動(dòng)齒條通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)齒條的一端與外部連桿連接，并和齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)采用多個(gè)浮子的振動(dòng)浮子式波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)各個(gè)方向的來波；其發(fā)電原理簡單，效率穩(wěn)定；發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體，形式簡單，便于制造和安裝。
【專利說明】一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種振動(dòng)浮子式波浪能
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、社會(huì)生活水平的不斷提高，各國對(duì)能源的需求迅速增長。近年，受化石能源日趨枯竭、能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等的驅(qū)動(dòng)，作為主要可再生能源之一的海洋能事業(yè)取得很大發(fā)展，海洋能應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，為人類在21世紀(jì)充分利用海洋能展示了美好前景。
[0003]目前，世界上主要的波浪能裝置可根據(jù)其位置分布劃分為三類:離岸式(離岸超過2.5Km)、近岸式和岸基式。其中，近岸式波浪能裝置由于易于安裝和維護(hù)、建設(shè)成本低等特點(diǎn)受到了廣泛的研究。同時(shí)，其所處區(qū)域波浪能密度相對(duì)較高，又不容易受到臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響。近些年來，這類波浪能裝置得到了較大的發(fā)展。然而，考慮到海水的特殊物理化學(xué)性質(zhì)以及波浪的隨機(jī)性和其極端天氣下巨大的破壞力，對(duì)于安裝在海中的波浪能發(fā)電裝置，工程師們不得不重點(diǎn)考慮裝置的穩(wěn)定性和安全性。在保證波浪能轉(zhuǎn)換裝置能適應(yīng)不同的天氣狀況的同時(shí)，需要考察設(shè)計(jì)在極端天氣條件下的生存策略和生存能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有波浪能技術(shù)的穩(wěn)定性低、安全性差等不足，提供一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置，它能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)施提供電力，也易于直接發(fā)電聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)具有較高的可靠性，易于制造和安裝。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)，其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；發(fā)電艙內(nèi)的傳動(dòng)齒條通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)齒條的一端與外部連桿連接，并和齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
[0007]所述的一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置，其特征是:外部連桿和浮子間鉸接連接，外部連桿和傳動(dòng)齒條也是鉸接連接。
[0008]所述的一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置，其特征是:齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)。
[0009]波浪能裝置通過立柱直接安防在海底基礎(chǔ)上，適用于近海海域。裝置的主體部分可以采用在岸上預(yù)制，利用駁船拖動(dòng)到指定位置，沉入水中進(jìn)行安裝。裝置主要利用波浪引起的水面高程的變化，與來波方向無關(guān)，是一種點(diǎn)吸收式波浪能裝置。其浮子的數(shù)目也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當(dāng)風(fēng)浪條件較為惡劣時(shí)，可以方便地將浮子拆掉并運(yùn)輸離開，保障裝置的安全性。
[0010]沒有波浪作用時(shí)，浮子的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，浮子靜止不動(dòng)。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時(shí)，浮子會(huì)隨著水面高程的變化而上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)連桿和傳動(dòng)齒條圍繞轉(zhuǎn)軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)波峰通過浮子所處位置時(shí)，浮子在動(dòng)水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子所受的力的平衡被打破，浮子加速向上運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)外部連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。外部連桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)通過鉸接點(diǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)齒條在水平方向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)傳動(dòng)齒條向右運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)齒條的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電力。當(dāng)波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子隨著所處位置水面高程的下降，開始向下加速，進(jìn)而通過連桿帶動(dòng)傳動(dòng)齒條向左加速，直到浮子位于波谷位置，這個(gè)過程中傳動(dòng)齒條向左運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與上一過程相反，通過齒輪箱傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。于是，傳動(dòng)齒條隨著波浪的作用進(jìn)入到一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)，齒條不斷的帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)使得發(fā)電機(jī)工作輸出電力。齒輪箱中的順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)能夠保證無論輸入轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向都是不變的，這個(gè)設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用多個(gè)浮子的振動(dòng)浮子式波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)各個(gè)方向的來波；其發(fā)電原理簡單，效率穩(wěn)定；發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體，形式簡單，便于制造和安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的齒輪箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0015]圖3是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
[0016]圖中，1-發(fā)電艙，2-浮子，3-立柱，4-外部連桿，5-自由水面，6_海底，7_外鉸接點(diǎn)，8-齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸，9-內(nèi)鉸接點(diǎn)，10-轉(zhuǎn)軸，11-傳動(dòng)齒條，12-順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)，13-逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)，14-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，15-發(fā)電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1:
[0018]如圖1所示，裝置整體通過立柱3安放在海底基礎(chǔ)6上；立柱3上方安裝發(fā)電艙I，發(fā)電艙I內(nèi)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條11和發(fā)電機(jī)15 ;發(fā)電艙I內(nèi)的傳動(dòng)齒條11通過外部連桿4和浮子2連接，外部連桿4可以圍繞固定在發(fā)電艙I內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)齒條11的一端與外部連桿4連接，并和齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8咬合連接；外部連桿4和浮子2間鉸接7連接，外部連桿4和傳動(dòng)齒條11也是鉸接9連接。
[0019]如圖2所示，齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)12和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)13 ；齒輪箱中的棘輪機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸14，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)15工作。
[0020]如圖3所示，數(shù)個(gè)振動(dòng)浮子式波浪能裝置可以并排布放，形成一個(gè)波浪能發(fā)電場。
[0021]本實(shí)施例的工作原理:
[0022]實(shí)際使用中在沒有波浪作用時(shí)，浮子2的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，浮子2靜止不動(dòng)。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時(shí)，浮子2會(huì)隨著水面高程的變化而上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)連桿4和傳動(dòng)齒條11圍繞轉(zhuǎn)軸10往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)波峰通過浮子2所處位置時(shí)，浮子2在動(dòng)水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子2所受的力的平衡被打破，浮子2加速向上運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)外部連桿4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。外部連桿4在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)通過鉸接點(diǎn)9帶動(dòng)傳動(dòng)齒條11在水平方向上向右運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)齒條11的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)15，發(fā)電機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電力。當(dāng)波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子2隨著所處位置水面高程的下降，開始向下加速，進(jìn)而通過連桿4帶動(dòng)傳動(dòng)齒條11向左加速，直到浮子2位于波谷位置，這個(gè)過程中傳動(dòng)齒條11向左運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與上一過程相反，通過齒輪箱傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)15工作發(fā)電。于是，傳動(dòng)齒條11隨著波浪的作用進(jìn)入到一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)，齒條11不斷的帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)15使得發(fā)電機(jī)15工作輸出電力。齒輪箱中的順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)12和逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)13能夠保證無論輸入轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，發(fā)電機(jī)15的轉(zhuǎn)軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)方向都是不變的，這個(gè)設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0023]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種振動(dòng)浮子式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、連桿、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)，其特征是:裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；發(fā)電艙內(nèi)的傳動(dòng)齒條通過外部連桿和浮子連接，外部連桿可以圍繞固定在發(fā)電艙內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)齒條的一端與外部連桿連接，并和齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)浮子式波浪能裝置，其特征在于:外部連桿和浮子間鉸接連接，外部連桿和傳動(dòng)齒條也是鉸接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)浮子式波浪能裝置，其特征在于:齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F03B13/16GK104234921SQ201410447192
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】彭偉 申請(qǐng)人:長沙理工大學(xué)