本發(fā)明屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浪向自適應(yīng)浮力擺式波能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界，隨著石化能源日漸枯竭，環(huán)境污染的日益加劇，清潔能源的開發(fā)和利用受到了越來越多的關(guān)注。波浪能是海洋可再生能源的重要組成部分，是一種清潔的可再生能源。目前，英國、美國、挪威、日本等沿海國家都極其重視海洋波浪能利用，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況、基于不同設(shè)計(jì)構(gòu)思，研發(fā)出了大量形式各異的波浪能利用裝置。

在眾多的波浪能利用技術(shù)中，浮力擺式波能發(fā)電裝置的頻率響應(yīng)范圍寬、俘獲效率較高、抗浪能力較強(qiáng)、可擴(kuò)展性好，具有很好的開發(fā)前景。而目前已有的浮力擺式波能發(fā)電裝置，都是面向單一來浪方向設(shè)計(jì)的，不能對不同方向的來浪進(jìn)行有效吸收，因此傳統(tǒng)的浮力擺式波浪能發(fā)電裝置僅適用于近岸海域。我國海岸線雖長，但在近岸海域波浪能并不豐富，另外考慮到海港和航線密布，在近岸海域大范圍布置浮力擺式波浪能發(fā)電裝置并不現(xiàn)實(shí)。因此，針對我國海域的以上諸多現(xiàn)實(shí)狀況，本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一個(gè)可以根據(jù)波浪的入射方向自動(dòng)調(diào)整角度的離岸浮力擺式波浪能發(fā)電裝置。在該發(fā)明中，浮力擺的擺板可以時(shí)刻保持迎浪狀態(tài)(即具有浪向自適應(yīng)的特點(diǎn))，特別適用于浪向多變的離岸海域，從而可以最大效率地利用當(dāng)?shù)氐牟ɡ四堋?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種浪向自適應(yīng)的波能發(fā)電裝置，而且讓底部鉸接的浮力擺式波能發(fā)電裝置在離岸水域的應(yīng)用成為可能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

浪向自適應(yīng)浮力擺式波能發(fā)電裝置包括導(dǎo)樁、浮力擺擺板、發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

垂直的導(dǎo)樁固結(jié)于海底，導(dǎo)樁與支座通過軸承鉸接，導(dǎo)樁作為活塞式液壓發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；浮力擺擺板底部通過軸承鉸接于支座上的轉(zhuǎn)軸，浮力擺擺板繞轉(zhuǎn)軸做搖擺運(yùn)動(dòng)；支座與輕質(zhì)流線型殼體通過十字形橫梁連接；

發(fā)電系統(tǒng)為液壓發(fā)電系統(tǒng)，包括液壓缸支座、液壓油缸、傳動(dòng)桿、活塞、液壓油、液壓缸底座和液壓發(fā)電機(jī)；傳動(dòng)桿上端與液壓缸支座鉸接，下端與活塞固定連接；液壓油缸的油路系統(tǒng)與液壓發(fā)電機(jī)的油路系統(tǒng)通過液壓油管相連，液壓油缸、液壓油管和液壓發(fā)電機(jī)三者構(gòu)成一個(gè)液壓回路；當(dāng)傳動(dòng)桿隨浮力擺擺板左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)液壓油缸內(nèi)的活塞，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液壓油缸內(nèi)的液壓油，液壓油通過液壓油管傳遞至液壓發(fā)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)液壓發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；液壓發(fā)電機(jī)通過電纜與用電設(shè)備相連接；

發(fā)電系統(tǒng)上設(shè)有波況監(jiān)測系統(tǒng)，波況監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測入射波浪的周期和波高，并將這些參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)具體的波況參數(shù)確定液壓系統(tǒng)的發(fā)電阻尼。

所述的傳動(dòng)桿與所述的活塞采用焊接的方式連接，所述的支座、所述的十字橫梁與所述的輕質(zhì)流線型殼體間均采用焊接方式連接。

所述的活塞與液壓油缸之間用密封圈密封。

采用萬向接頭鉸接的液壓缸支座連接浮力擺擺板與傳動(dòng)桿，以減少浮力擺擺板其它方向的位移對傳動(dòng)軸造成的影響。

本發(fā)明的有益效果：采用十字橫梁連接支座和流線型輕質(zhì)殼體，以實(shí)時(shí)調(diào)整浮力擺擺板面向方向，使其始終保持迎向入射波浪的姿態(tài)，克服了波浪入射方向不穩(wěn)定對裝置俘獲效率造成的不利影響，進(jìn)而使底部鉸接的浮力擺式波能發(fā)電裝置從近岸走向離岸成為可能；采用萬向接頭連接浮力擺板和傳動(dòng)桿，以減小浮力擺板其它方向的位移對傳動(dòng)軸造成的影響；發(fā)電系統(tǒng)設(shè)有波況監(jiān)測系統(tǒng)，可根據(jù)具體波況情況，實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電阻尼大小，以實(shí)現(xiàn)裝置俘獲效率最大化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為1-1剖面的俯視圖。

圖3為浮力擺板的示意圖。

圖中：1浮力擺擺板；2支座；3軸承；4轉(zhuǎn)軸；5液壓缸支座；6液壓油缸；

7傳動(dòng)桿；8活塞；9液壓油；10液壓缸底座；11液壓油管；

12液壓發(fā)電機(jī)；13電纜；14控制系統(tǒng)；15導(dǎo)樁；16海底；

17輕質(zhì)流線型殼體；18十字形橫梁。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例

垂直的導(dǎo)樁15固結(jié)于海底，導(dǎo)樁15與支座2通過軸承3鉸接，導(dǎo)樁15作為活塞式液壓發(fā)電機(jī)12和控制系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；浮力擺擺板1底部通過軸承3鉸接于支座2上的轉(zhuǎn)軸4，浮力擺擺板1繞轉(zhuǎn)軸4做搖擺運(yùn)動(dòng)；支座2與輕質(zhì)流線型殼體17通過十字形橫梁18連接；導(dǎo)樁15上部可以作為液壓發(fā)電機(jī)12和控制系統(tǒng)14的支撐結(jié)構(gòu)；

發(fā)電系統(tǒng)為液壓發(fā)電系統(tǒng)，包括液壓缸支座5(萬向接頭鉸接)、液壓油缸6、傳動(dòng)桿7、活塞8、液壓油9、液壓缸底座10和液壓發(fā)電機(jī)12；傳動(dòng)桿7上端與液壓缸支座5鉸接，下端與活塞8固定連接；液壓油缸6的油路系統(tǒng)與液壓發(fā)電機(jī)12的油路系統(tǒng)通過液壓油管11相連，液壓油缸6、液壓油管11和液壓發(fā)電機(jī)12三者構(gòu)成一個(gè)液壓回路；當(dāng)傳動(dòng)桿7隨浮力擺擺板1左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)桿7驅(qū)動(dòng)液壓油缸6內(nèi)的活塞8，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液壓油缸6內(nèi)的液壓油9，液壓油9通過液壓油管11傳遞至液壓發(fā)電機(jī)12，驅(qū)動(dòng)液壓發(fā)電機(jī)12進(jìn)行發(fā)電；液壓發(fā)電機(jī)12通過電纜13與用電設(shè)備相連接；

發(fā)電系統(tǒng)上設(shè)有波況監(jiān)測系統(tǒng)，波況監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測入射波浪的周期和波高，并將這些參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)14，控制系統(tǒng)14根據(jù)具體的波況參數(shù)確定液壓系統(tǒng)的發(fā)電阻尼。

傳動(dòng)桿7與活塞8采用焊接方式連接；

活塞8與液壓缸6之間采用密封圈19密封。

實(shí)例的具體參數(shù)：

浮力擺擺板的寬度為4.0米，寬0.8米，高5.25米，通過合理的設(shè)計(jì)，使得吃水4.15米。該裝置適宜的入射波浪周期為5.0秒左右，即裝置的固有周期稍大于日常海況的波浪周期，以避免裝置在日常工況下接近固有周期運(yùn)行，從而導(dǎo)致裝置擺動(dòng)幅度過大，粘性損失增加。

發(fā)電系統(tǒng)設(shè)有波況監(jiān)測系統(tǒng)，可以根據(jù)具體波況實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電阻尼大小，以實(shí)現(xiàn)裝置的獲能效率最大化。

新型浮力擺式波能轉(zhuǎn)換裝置陣列布置時(shí)，采取三個(gè)一組，布置在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)裝置獲能效率的最大化。

導(dǎo)樁與支座間的軸承系統(tǒng)應(yīng)該采用防水防泥沙設(shè)置，以防止軸承系統(tǒng)銹蝕或者進(jìn)入泥沙。

按照本裝置的設(shè)計(jì)方案，采用液壓系統(tǒng)直接獲取浮力擺擺板的動(dòng)能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。本裝置在浮力擺擺板的支座和導(dǎo)樁之間加裝了一個(gè)軸承系統(tǒng)，并用十字形支架將支座和輕質(zhì)流線型殼體相連接。當(dāng)浮力擺擺板不處于迎浪姿態(tài)時(shí)，輕質(zhì)流線型殼體即會帶動(dòng)支座發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使浮力擺板實(shí)時(shí)迎向來波方向，確保裝置的獲能效率最大化。