一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋工程和波能發(fā)電裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。這種具有高效波能利用率的海上波浪發(fā)電平臺(tái)，包括潛浮體、能源轉(zhuǎn)換裝置、錨泊系統(tǒng)三部分。該平臺(tái)裝置通過(guò)自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)潛浮體壓載艙內(nèi)的壓載水量來(lái)適應(yīng)多種工況，不受潮位和水深變化影響。通過(guò)調(diào)節(jié)錨泊系統(tǒng)以適應(yīng)不同方向的風(fēng)浪流力，使平臺(tái)上的擺板調(diào)整到迎浪工作方向；潛浮體的入波端設(shè)置收縮式聚能導(dǎo)向波道，大幅度提高波能轉(zhuǎn)換率。潛浮體的底部設(shè)置發(fā)電機(jī)、蓄電池等能源轉(zhuǎn)換裝置，維修成本低，縮短了機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換距離，提高了發(fā)電效率。該平臺(tái)只需用錨鏈把潛浮體定位便可在近岸海區(qū)建立發(fā)電系統(tǒng)，是一種可靠、高效和經(jīng)濟(jì)的海上發(fā)電平臺(tái)。
【專利說(shuō)明】一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，屬于波能發(fā)電、清潔能源和海洋工程裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋波浪能源是一種無(wú)窮無(wú)盡的可再生能量資源，如何利用這樣豐富的能量資源為人類服務(wù)，是人們一直在研究的重要課題，利用波浪能發(fā)電就是其中一大課題。
[0003]目前從國(guó)內(nèi)外研究狀況來(lái)看，波浪發(fā)電裝置主要有:(I)振蕩水柱式波浪發(fā)電站。該類裝置的優(yōu)點(diǎn)在于水下活動(dòng)部件少，通過(guò)空氣媒介傳遞能量，減少了波浪的破壞性；缺點(diǎn)在于施工困難，建造費(fèi)用昂貴，二級(jí)轉(zhuǎn)換裝置的效率較低。(2)固定于岸邊的擺式波浪發(fā)電站。其優(yōu)點(diǎn)是建造成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是抗波浪能力差，裝置的維護(hù)較為困難。(3)收縮波道式波能發(fā)電站。該發(fā)電站設(shè)置于岸邊，是一種混凝土擋波壩，波道與海連通的一面開(kāi)口寬，然后逐漸收縮通至貯水庫(kù)，涉及昂貴大規(guī)模的建造工程，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響很大，其優(yōu)點(diǎn)是水中活動(dòng)部件少，可靠性高；缺點(diǎn)是對(duì)地形要求嚴(yán)格，受岸線地形、潮差及海岸保護(hù)等多方面因素的制約，只能收集一個(gè)方向的波浪，波能利用率低。分析研究國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋能源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀不難看出，目前的各種波浪能發(fā)電系統(tǒng)，其出現(xiàn)的固定式共性缺點(diǎn)主要有:波能轉(zhuǎn)換效率低，適應(yīng)不同方向波浪及潮差能力差，抗臺(tái)風(fēng)能力差，不易維護(hù)，不能移動(dòng)。
[0004]在這背景情況下，本實(shí)用新型研制了一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置。本平臺(tái)采用了潛浮式浮體，使發(fā)電平臺(tái)可在波浪能資源豐富的海域作業(yè)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)潛浮體壓載艙內(nèi)的壓載水量和壓載水分布來(lái)適應(yīng)作業(yè)工況、臺(tái)風(fēng)自存下潛工況、維修上浮工況和拖航移位工況等，機(jī)動(dòng)靈活，便于海上維護(hù)和浮運(yùn)，不受潮位高度變化影響和海域水深，以及海底地形的限制；通過(guò)自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，使平臺(tái)上的擺板總是迎著來(lái)波浪方向工作，最大限度接收波浪能，提高擺板工作效率；采用了聚能導(dǎo)向波道結(jié)構(gòu)，大幅度提高了波能轉(zhuǎn)換效率；浮體提供更多空間用于安裝發(fā)電機(jī)等發(fā)電儲(chǔ)能配電等設(shè)備，可減少能量損耗，提高發(fā)電效率，簡(jiǎn)化浮箱電站與陸地的聯(lián)系；該平臺(tái)只需用錨鏈把潛浮體定位便可在任何有波浪的近岸海區(qū)建立發(fā)電系統(tǒng)，是一種可靠、高效和經(jīng)濟(jì)的海上發(fā)電平臺(tái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，該平臺(tái)不僅可以大幅度提高波能轉(zhuǎn)換效率，而且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自適應(yīng)能力強(qiáng)、可移動(dòng)、可潛浮、可調(diào)向、集成性高、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置包括潛浮體、能源轉(zhuǎn)換裝置、錨泊系統(tǒng)三部分，所述潛浮體包括一個(gè)浮箱、固定在浮箱甲板上的塔樓和設(shè)置在入波端的聚能導(dǎo)向波道，潛浮體內(nèi)部分隔成控制系統(tǒng)艙、泵艙、發(fā)電機(jī)艙、蓄電池艙和多個(gè)壓載艙，所述控制系統(tǒng)艙內(nèi)設(shè)置風(fēng)浪流參數(shù)測(cè)量采集系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)、自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，所述塔樓頂端設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速傳感器，所述控制系統(tǒng)艙設(shè)置在塔樓內(nèi)上部，所述泵艙、發(fā)電機(jī)艙、蓄電池艙設(shè)置在浮箱內(nèi)中心部，所述壓載艙左右對(duì)稱設(shè)置在潛浮體內(nèi)的其余部位，所述浮箱甲板設(shè)置波浪和海流方向傳感器；所述能源轉(zhuǎn)換裝置包括設(shè)置在浮箱甲板上的擺板和第一液壓缸、設(shè)置在發(fā)電機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)、設(shè)置在蓄電池艙內(nèi)的蓄電池、蓄能器、單向閥、高壓繼電器、低壓繼電器、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器、安全閥、電磁閥和調(diào)速閥，所述擺板帶動(dòng)第一液壓缸中的液壓油經(jīng)單向閥為蓄能器存儲(chǔ)壓力，所述蓄能器在高壓繼電器、低壓繼電器、電磁閥和調(diào)速閥的作用下推動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述發(fā)電機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器將電能儲(chǔ)存到蓄電池中或傳輸?shù)桨渡稀?br> [0007]所述潛浮體采用凹字形結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)浮箱、固定在浮箱甲板兩側(cè)上的塢墻和設(shè)置在入波端的聚能導(dǎo)向波道。
[0008]所述聚能導(dǎo)向波道采用平面坡道甲板逐漸上升，兩側(cè)垂直平面?zhèn)葔χ饾u變窄的收縮式楔形結(jié)構(gòu)。
[0009]所述聚能導(dǎo)向波道采用曲面坡道甲板逐漸上升，兩側(cè)垂直曲面?zhèn)葔χ饾u變窄的收縮式喇叭形結(jié)構(gòu)。
[0010]所述錨泊系統(tǒng)包括四個(gè)錨鏈、四個(gè)重力錨、四個(gè)安裝在潛浮體頂部的角端的可控恒張力絞車和自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，重力錨錨定在海床上，錨鏈一端固定于重力錨，另一端連接恒張力絞車，錨鏈以潛浮體為中心，呈中心對(duì)稱分布。
[0011]所述錨泊系統(tǒng)采用單浮筒剛臂系泊形式，包括二個(gè)剛性軛臂、一個(gè)浮筒，所述剛性軛臂的一端與固定在潛浮體前端的錨鉸鏈成鉸鏈連接，另一端與浮筒經(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮筒由若干懸浮錨鏈固定于海床上。
[0012]所述潛浮體包括一個(gè)浮箱、四個(gè)固定在浮箱頂部四角的塢塔、四個(gè)聚能導(dǎo)向墻、四個(gè)第二液壓缸、一個(gè)設(shè)置在浮箱頂部中心的升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，所述聚能導(dǎo)向墻的一端與固定在塢塔上的第一支座成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端底部設(shè)置滾動(dòng)輪，聚能導(dǎo)向墻轉(zhuǎn)軸上設(shè)置角度傳感器，所述第二液壓缸的一端與固定在塢塔上的第二支座成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與聚能導(dǎo)向墻經(jīng)鉸鏈成鉸鏈連接，所述升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)包括兩層結(jié)構(gòu)，第一層結(jié)構(gòu)位于浮箱甲板上方，包括升降液壓缸、升降平臺(tái)、和升降剪刀支架，所述浮箱甲板上設(shè)置升降液壓缸和升降剪刀支架，升降液壓缸和升降剪刀支架上方設(shè)置升降平臺(tái)，第二層結(jié)構(gòu)位于升降平臺(tái)上方，包括轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)和回轉(zhuǎn)支承，所述升降平臺(tái)上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸和回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承上方設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸與回轉(zhuǎn)支承外圈連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上方設(shè)置擺板和第一液壓缸。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:具有高效波能利用率的海上波浪發(fā)電平臺(tái)，包括潛浮體、能源轉(zhuǎn)換裝置、錨泊系統(tǒng)三部分。該平臺(tái)屬于一種可潛浮式的海上波能發(fā)電平臺(tái)裝置，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)潛浮體壓載艙內(nèi)的壓載水量和壓載水分布來(lái)適應(yīng)作業(yè)工況、臺(tái)風(fēng)自存下潛工況、維修上浮工況和拖航移位工況等，機(jī)動(dòng)靈活，便于海上維護(hù)和浮運(yùn)，不受潮位高度變化影響和海域水深，以及海底地形的限制；通過(guò)調(diào)節(jié)錨泊系統(tǒng)以適應(yīng)不同方向的波浪、海流和風(fēng)力，使平臺(tái)上的擺板總是能調(diào)整到迎著來(lái)波浪方向工作，在各種波浪工況下，盡可能多的捕獲波浪能；能源轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在潛浮體平臺(tái)上，可操作性強(qiáng)，便于維護(hù)，建造和維修成本低；潛浮體的入波端設(shè)置收縮式聚能導(dǎo)向波道，大幅度提高波能轉(zhuǎn)換率；潛浮體的底部設(shè)置發(fā)電機(jī)、蓄電池等配電設(shè)備，縮短了機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換距離，提高了發(fā)電效率。該平臺(tái)只需用錨鏈把潛浮體定位便可在任何有波浪的近岸海區(qū)建立發(fā)電系統(tǒng)，是一種可靠、高效和經(jīng)濟(jì)的海上發(fā)電平臺(tái)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第一方案布置俯視圖。
[0015]圖2是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第一方案布置左視圖。
[0016]圖3是圖1中的A-A視圖。
[0017]圖4是圖1中的B-B視圖。
[0018]圖5是圖1中的C-C視圖。
[0019]圖6是圖3中的D-D視圖。
[0020]圖7是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第二方案布置俯視圖。
[0021]圖8是圖7中的E-E視圖。
[0022]圖9是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第三方案布置俯視圖。
[0023]圖10是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第四方案布置俯視圖。
[0024]圖11是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第五方案布置主視圖。
[0025]圖12是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第五方案布置俯視圖。
[0026]圖13是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第五方案布置左視圖。
[0027]圖14是圖11中的F-F視圖。
[0028]圖15是圖12中的G-G視圖。
[0029]圖16是圖12中的H-H視圖。
[0030]圖17是圖13中的I的局部放大視圖。
[0031]圖18是潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第六方案布置俯視圖。
[0032]圖19是能源轉(zhuǎn)換裝置工作原理圖。
[0033]圖中:1、潛浮體，2、浮箱，3、塢墻，3a、塢塔，4、聚能導(dǎo)向波道，4a、平面坡道甲板，4b、平面?zhèn)葔?4c、曲面坡道甲板，4d、曲面?zhèn)葔Γ?e、聚能導(dǎo)向墻,5、泵艙,6、發(fā)電機(jī)艙,7、蓄電池艙，8、壓載艙，9、控制系統(tǒng)艙，10、風(fēng)向風(fēng)速傳感器，11、波浪和海流方向傳感器，12能源轉(zhuǎn)換裝置，12a、擺板，12b、第一液壓缸，12c、發(fā)電機(jī)，12d、蓄電池，12e、蓄能器，12f、單向閥，12g、高壓繼電器，12h、低壓繼電器，121、液壓馬達(dá)，12j、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器，12k、安全閥，12η、電磁閥，12m、調(diào)速閥，13、第一支座，14、第二支座，15、第二液壓缸，16、滾動(dòng)輪，17、角度傳感器，18、鉸鏈，19、升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，19a、轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸，19b、升降液壓缸，19c、升降平臺(tái)，19d、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，19e、回轉(zhuǎn)支承，19f、升降剪刀支架，20、錨鏈，21、重力錨，22、剛性軛臂，23、浮筒，24、錨鉸鏈，25、轉(zhuǎn)盤(pán)，26、恒張力絞車。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
[0035]圖1、2、3、4、5、6示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第一方案布置圖。圖中，這種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置包括潛浮體1、能源轉(zhuǎn)換裝置12、錨泊系統(tǒng)三部分，潛浮體I采用凹字形結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)浮箱2、固定在浮箱頂部?jī)蓚?cè)的塢墻3、設(shè)置在入波端的聚能導(dǎo)向波道4，聚能導(dǎo)向波道4采用平直坡道甲板4a逐漸上升，兩側(cè)垂直平面?zhèn)葔?b逐漸變窄的收縮式楔形狀，潛浮體I內(nèi)部分隔成控制系統(tǒng)艙9、泵艙5、發(fā)電機(jī)艙6、蓄電池艙7和多個(gè)壓載艙8，控制系統(tǒng)艙9設(shè)置在塢墻3內(nèi)上部，控制系統(tǒng)艙9內(nèi)設(shè)置風(fēng)浪流測(cè)量采集系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)、自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，泵艙5、發(fā)電機(jī)艙6和蓄電池艙7設(shè)置在浮箱2內(nèi)中心部，壓載艙8左右對(duì)稱設(shè)置在潛浮體I內(nèi)的其余部位，塢墻3頂端設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速傳感器10，浮箱2甲板設(shè)置波浪和海流方向傳感器11 ;能源轉(zhuǎn)換裝置12包括設(shè)置在浮箱2甲板上的擺板12a和第一液壓缸12b、設(shè)置在發(fā)電機(jī)艙6內(nèi)的發(fā)電機(jī)12c、設(shè)置在蓄電池艙7內(nèi)的蓄電池12d等，發(fā)電機(jī)12c輸出的電能經(jīng)電纜儲(chǔ)存到蓄電池12d中或傳輸?shù)桨渡?；錨泊系統(tǒng)包括四個(gè)錨鏈20、四個(gè)重力錨21、四個(gè)安裝在潛浮體I頂部的角端的可控恒張力絞車26和自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，重力錨21錨定在海床上，錨鏈20 —端固定于重力錨21，另一端連接恒張力絞車26，錨鏈20以潛浮體I為中心，呈中心對(duì)稱分布。
[0036]圖7、8示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第二方案布置圖。能導(dǎo)向波道4采用曲面坡道甲板4c逐漸上升，兩側(cè)垂直曲面?zhèn)葔?d逐漸變窄的收縮式喇叭形狀。
[0037]圖9示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第三方案布置圖。聚能導(dǎo)向波道4采用收縮式楔形狀，錨泊系統(tǒng)采用單浮筒剛臂系泊形式，包括二個(gè)剛性軛臂22、一個(gè)浮筒23，剛性軛臂22的一端與固定在潛浮體I前端的錨鉸鏈24成鉸鏈連接，另一端與浮筒23經(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)25成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮筒23由若干懸浮錨鏈固定于海床上。
[0038]圖10示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第四方案布置圖。聚能導(dǎo)向波道4采用收縮式喇叭形狀，錨泊系統(tǒng)采用單浮筒剛臂系泊形式。
[0039]圖11、12、13、14、15、16示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第四方案布置圖。潛浮體I包括一個(gè)浮箱2、四個(gè)固定在浮箱2頂部四角的塢塔3a、四個(gè)聚能導(dǎo)向墻4e、四個(gè)第二液壓缸15、一個(gè)設(shè)置在浮箱2頂部中心的升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19，聚能導(dǎo)向墻4e的一端與固定在塢塔3a上的第一支座13成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端底部設(shè)置滾動(dòng)輪16，聚能導(dǎo)向墻4e設(shè)有角度傳感器17，第二液壓缸15的一端與固定在塢塔3a上的第二支座14成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與聚能導(dǎo)向墻4e經(jīng)鉸鏈18成鉸鏈連接，潛浮體I內(nèi)部分隔成控制系統(tǒng)艙9、泵艙5、發(fā)電機(jī)艙6、蓄電池艙7和多個(gè)壓載艙8，控制系統(tǒng)艙9設(shè)置在塢塔3a內(nèi)上部，控制系統(tǒng)艙9內(nèi)設(shè)置風(fēng)浪流測(cè)量采集系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)、自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，泵艙5、發(fā)電機(jī)艙6和蓄電池艙7設(shè)置在浮箱2內(nèi)中心部，壓載艙8左右對(duì)稱設(shè)置在潛浮體I內(nèi)的其余部位，塢塔3a頂端設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速傳感器10，浮箱2甲板設(shè)置波浪和海流方向傳感器11 ；錨泊系統(tǒng)包括四個(gè)錨鏈20、四個(gè)重力錨21、四個(gè)安裝在塢塔3a頂部的角端的可控恒張力絞車26和自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，重力錨21錨定在海床上，錨鏈20 —端固定于重力錨21，另一端連接恒張力絞車26，錨鏈20以潛浮體I為中心，呈中心對(duì)稱分布。
[0040]圖17升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19的放大圖。升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19包括兩層結(jié)構(gòu)，第一層結(jié)構(gòu)位于浮箱2甲板上方，包括升降液壓缸1%、升降平臺(tái)19c、和升降剪刀支架19f，升降剪刀支架19f和升降液壓缸19b設(shè)置在浮箱16甲板和升降平臺(tái)19c之間，升降液壓缸19b可以帶動(dòng)升降剪刀支架19f抬高和降低同時(shí)帶動(dòng)升降平臺(tái)19c的升降,第二層結(jié)構(gòu)位于升降平臺(tái)19c上方，包括轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸19a、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19d和回轉(zhuǎn)支承19e，升降平臺(tái)19c上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸19a和回轉(zhuǎn)支承19e，回轉(zhuǎn)支承19e上方設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19d，轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸19a與回轉(zhuǎn)支承19e外圈連接,驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸19a可以帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承19e外圈旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19d的旋轉(zhuǎn)。
[0041]圖18示出了潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置的第五方案布置圖。錨泊系統(tǒng)采用單浮筒剛臂系泊形式，包括二個(gè)剛性軛臂22、一個(gè)浮筒23，剛性軛臂22的一端與固定在潛浮體I前端的錨鉸鏈24成鉸鏈連接，另一端與浮筒23經(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)25成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮筒23由若干懸浮錨鏈固定于海床上。
[0042]圖19示出了能源轉(zhuǎn)換裝置工作原理圖。能源轉(zhuǎn)換裝置12包括擺板12a、第一液壓缸12b、發(fā)電機(jī)12c、蓄電池12d、蓄能器12e、單向閥12f、高壓繼電器12g、低壓繼電器12h、液壓馬達(dá)121、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器12j、安全閥12k、電磁閥12η和調(diào)速閥12m，在波浪作用下擺板12a來(lái)回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)第一液壓缸12b活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí),其內(nèi)部壓力增大，液壓油通過(guò)單向閥12f為壓力較低的蓄能器12e存儲(chǔ)壓力，由于波浪的能量隨海浪級(jí)別而不斷變化，蓄能器12e在高壓繼電器12g和低壓繼電器12h的作用下，可為液壓馬達(dá)12i提供穩(wěn)定的壓力能，當(dāng)蓄能器12e內(nèi)部壓力過(guò)高時(shí)，高壓繼電器12g工作，使電磁閥12η工作在右位，蓄能器12e內(nèi)的高壓液壓油隨液壓油管路經(jīng)調(diào)速閥12m進(jìn)入液壓馬達(dá)12i，使液壓馬達(dá)12i轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速閥12m可以調(diào)節(jié)閥開(kāi)口的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)口大小調(diào)節(jié)流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)12i的轉(zhuǎn)速，當(dāng)蓄能器12e內(nèi)部壓力過(guò)低時(shí)，低壓繼電器12h工作，電磁閥12η工作在左位，繼續(xù)為蓄能器12e存儲(chǔ)壓力能，蓄能器12e有多組，這樣可以輪換工作，使液壓馬達(dá)2g始終可以轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)2g的液壓油在將壓力能轉(zhuǎn)換為液壓馬達(dá)12i的機(jī)械能后，壓力減小，從回油管路進(jìn)入第一液壓缸12b，如果液壓油壓力高于某一危險(xiǎn)數(shù)值時(shí)，可以使安全閥12k打開(kāi)，液壓油從回油管路重新返回第一液壓缸12b內(nèi)部，此時(shí)活塞也會(huì)重新向上運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)12i的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)12c發(fā)電，發(fā)電機(jī)12c通過(guò)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器12j將電能儲(chǔ)存到蓄電池12d中或傳輸?shù)桨渡稀?br> [0043]上述的潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置在使用時(shí)，先把發(fā)電平臺(tái)浮運(yùn)到波浪能豐富的海域，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)潛浮體I壓載艙8內(nèi)的壓載水量和壓載水分布來(lái)適應(yīng)工作海域的海況和地形限制，根據(jù)波高調(diào)整潛浮體吃水高度，達(dá)到擺板12a最佳工作水深。吃水調(diào)整好后，發(fā)電平臺(tái)進(jìn)行四角拋錨，通過(guò)自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)控制四角恒張力絞車26的牽引力，從而調(diào)整發(fā)電平臺(tái)工作姿態(tài)，使發(fā)電平臺(tái)總可以迎著來(lái)波方向工作，在各種波況下盡可能多的捕獲波浪能，潛浮體I入波端設(shè)置的收縮式聚能導(dǎo)向波道4可以大幅度提高波能轉(zhuǎn)換率，也可以通過(guò)第二液壓缸15來(lái)調(diào)整聚能導(dǎo)向波道4e的收縮角度，通過(guò)升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19來(lái)調(diào)整擺板12a的空間位置，以大幅度提高波能利用率。通過(guò)擺板式波能吸收裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)12c發(fā)電，輸出的電能經(jīng)電纜儲(chǔ)存到蓄電池12d中或傳輸?shù)桨渡?。在作業(yè)工況下，如果波向發(fā)生改變，波浪和海流方向傳感器11會(huì)輸出信號(hào)，自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)會(huì)控制四角恒張力絞車26的牽引力，使發(fā)電平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)以對(duì)準(zhǔn)來(lái)波方向，若波向改變較小，也可通過(guò)升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19來(lái)微調(diào)擺板12a角度以對(duì)準(zhǔn)來(lái)波方向；如果潮位發(fā)生改變，自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)會(huì)調(diào)整潛浮體I的壓載水量和壓載水分布來(lái)適應(yīng)潮位，若潮差較小，也可通過(guò)升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)19來(lái)微調(diào)擺板12a的高度以適應(yīng)潮位。在自存工況下，可以將工作工況下的四點(diǎn)系泊方式切換成單點(diǎn)系泊形式，以使發(fā)電平臺(tái)自適應(yīng)所處海域的風(fēng)、浪、流環(huán)境。如果發(fā)電平臺(tái)在工作過(guò)程中有裝置損壞，可以通過(guò)調(diào)節(jié)潛浮體I壓載艙8內(nèi)的壓載水量使浮箱甲板浮出水面，方便工作人員在浮箱甲板上進(jìn)行維修。如果發(fā)電平臺(tái)在工作過(guò)程中遭遇極端惡劣海況，可以通過(guò)調(diào)節(jié)潛浮體I壓載艙8內(nèi)的壓載水量使發(fā)電平臺(tái)潛入水中或坐地以躲避惡劣海況，必要時(shí)也可將發(fā)電平臺(tái)浮運(yùn)到其它安全地區(qū)。
【權(quán)利要求】
1.一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，包括潛浮體(1)、能源轉(zhuǎn)換裝置(12)、錨泊系統(tǒng)三部分，其特征是:所述潛浮體(1)包括一個(gè)浮箱(2)、固定在浮箱(2)甲板上的塔樓和設(shè)置在入波端的聚能導(dǎo)向波道(4)，潛浮體(1)內(nèi)部分隔成控制系統(tǒng)艙(9)、泵艙(5)、發(fā)電機(jī)艙(6)、蓄電池艙(7)和多個(gè)壓載艙(8)，所述控制系統(tǒng)艙(9)內(nèi)設(shè)置風(fēng)浪流參數(shù)測(cè)量采集系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)整壓載水系統(tǒng)、自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，所述塔樓頂端設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速傳感器(10)，所述控制系統(tǒng)艙(9)設(shè)置在塔樓內(nèi)上部，所述泵艙(5)、發(fā)電機(jī)艙(6)、蓄電池艙(7)設(shè)置在浮箱(2)內(nèi)中心部，所述壓載艙(8)左右對(duì)稱設(shè)置在潛浮體(1)內(nèi)的其余部位，所述浮箱(2)甲板設(shè)置波浪和海流方向傳感器(11);所述能源轉(zhuǎn)換裝置(12)包括設(shè)置在浮箱(2)甲板上的擺板(12a)和第一液壓缸(12b)、設(shè)置在發(fā)電機(jī)艙(6)內(nèi)的發(fā)電機(jī)(12c)、設(shè)置在蓄電池艙(7)內(nèi)的蓄電池(12d)、蓄能器(12e)、單向閥(12f )、高壓繼電器(12g)、低壓繼電器(12h)、液壓馬達(dá)(12i)、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器(12j)、安全閥(12k)、電磁閥(12η)和調(diào)速閥(12m)，所述擺板(12a)帶動(dòng)第一液壓缸(12b)中的液壓油經(jīng)單向閥(12f )為蓄能器(12e)存儲(chǔ)壓力，所述蓄能器(12e)在高壓繼電器(12g)、低壓繼電器(12h)、電磁閥(12η)和調(diào)速閥(12m)的作用下推動(dòng)液壓馬達(dá)(12i)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(12c)發(fā)電，所述發(fā)電機(jī)(12c)經(jīng)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器(12j )將電能儲(chǔ)存到蓄電池(12d)中或傳輸?shù)桨渡稀?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述潛浮體(1)采用凹字形結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)浮箱(2)、固定在浮箱(2)甲板兩側(cè)上的塢墻(3)和設(shè)置在入波端的聚能導(dǎo)向波道(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述聚能導(dǎo)向波道(4)采用平面坡道甲板(4a)逐漸上升、兩側(cè)垂直平面?zhèn)葔?4b)逐漸變窄的收縮式楔形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述聚能導(dǎo)向波道(4)采用曲面坡道甲板(4c)逐漸上升，兩側(cè)垂直曲面?zhèn)葔?4d)逐漸變窄的收縮式喇叭形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述錨泊系統(tǒng)包括四個(gè)錨鏈(21)、四個(gè)重力錨(21)、四個(gè)安裝在潛浮體(1)頂部的角端的可控恒張力絞車(26)和自適應(yīng)控制恒張力絞車的錨泊系統(tǒng)，重力錨(21)錨定在海床上，錨鏈(20)—端固定于重力錨(21)，另一端連接恒張力絞車(26 )，錨鏈(20 )以潛浮體(1)為中心，呈中心對(duì)稱分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述錨泊系統(tǒng)采用單浮筒剛臂系泊形式，包括二個(gè)剛性軛臂(22)、一個(gè)浮筒(23)，所述剛性軛臂(22)的一端與固定在潛浮體(1)前端的錨鉸鏈(24)成鉸鏈連接，另一端與浮筒(23)經(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)(25)成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，浮筒(23)由若干懸浮錨鏈固定于海床上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潛浮式海上波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述潛浮體(I)包括一個(gè)浮箱(2)、四個(gè)固定在浮箱(2)頂部四角的塢塔(3a)、四個(gè)聚能導(dǎo)向墻(4e)、四個(gè)第二液壓缸(15)、一個(gè)設(shè)置在浮箱(2)頂部中心的升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(19)，所述聚能導(dǎo)向墻(4e)的一端與固定在塢塔(3a)上的第一支座(13)成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端底部設(shè)置滾動(dòng)輪(16)，聚能導(dǎo)向墻(4e)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置角度傳感器(17)，所述第二液壓缸(15)的一端與固定在塢塔(3a)上的第二支座(14)成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與聚能導(dǎo)向墻(4e)經(jīng)鉸鏈(18)成鉸鏈連接，所述升降轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(19)包括兩層結(jié)構(gòu)，第一層結(jié)構(gòu)位于浮箱(2)甲板上方，包括升降液壓缸(1%)、升降平臺(tái)(19c)、和升降剪刀支架(19f)，所述浮箱(2)甲板上設(shè)置升降液壓缸(19b)和升降剪刀支架(19f )，升降液壓缸(19b)和升降剪刀支架(19f)上方設(shè)置升降平臺(tái)(19c)，第二層結(jié)構(gòu)位于升降平臺(tái)(19c)上方，包括轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸(19a)、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(19d)和回轉(zhuǎn)支承(19e)，所述升降平臺(tái)(19c)上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸(19a)和回轉(zhuǎn)支承(19e)，回轉(zhuǎn)支承(19e)上方設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(19d)，轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸(19a)與回轉(zhuǎn)支承(19e)外圈連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(19d)上方設(shè)置擺板(12a)和第一液壓缸(12b)。
【文檔編號(hào)】F03B13/14GK203756425SQ201420134945
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】林焰, 管官, 陳明, 于雁云, 李楷, 金朝光 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)