本發(fā)明涉及的是一種海浪發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種底開式球筏空氣渦輪機波浪換能器。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類的能源需求將快速地增加，然而煤炭等傳統(tǒng)的化石能源卻正在加速枯竭。另一方面，煤炭等傳統(tǒng)的化石能源還會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。已有的數(shù)據(jù)顯示，源自于化石能源的排放可占到全世界溫室氣體排放總量的三分之二，是導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染的一個重要的因素。因而人們越來越把目光投向了清潔的可再生能源。海洋波浪能作為一種取之不盡用之不竭的綠色可再生能源，以其具有的能量密度高、可預(yù)報性強和分布范圍廣等優(yōu)點，而受到人們越來越多的關(guān)注。截止目前，人們已經(jīng)提出了一些不同種類的海洋波浪能發(fā)電裝置。

然而一般的海洋波浪能發(fā)電裝置在海浪的作用下會產(chǎn)生六自由度的劇烈運動，包括縱蕩、橫蕩、升沉、橫搖、縱搖和首尾搖，混亂的晃動會增加液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機損壞的風(fēng)險,漏泄的液壓油還會對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；更為重要的是，海面上有時會產(chǎn)生超大幅值的畸形波，會嚴(yán)重?fù)p毀一般的未設(shè)置閉鎖控制機構(gòu)的海洋波浪能發(fā)電裝置。另外一個方面，現(xiàn)存的有些種類的海洋波浪能發(fā)電裝置也要占據(jù)一定的陸地面積，因而達(dá)不到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種底開式球筏空氣渦輪機波浪換能器，可大幅減輕海洋波浪能發(fā)電裝置在海浪的作用下的六自由度運動，因而可大幅降低發(fā)電設(shè)備發(fā)生故障損毀的風(fēng)險，降低維修成本。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不會對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；更為重要的是，當(dāng)在海面上產(chǎn)生超大幅值的畸形波時，本發(fā)明中的閉鎖控制機構(gòu)會使波浪換能器停機，因而可避免對波浪能發(fā)電裝置造成損毀。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不需要占據(jù)陸地面積，因而可達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：帶有浮力艙的筏體、錨泊立梁和渦輪發(fā)電機構(gòu)，其中：錨泊立梁與半開放結(jié)構(gòu)的筏體滑動連接且錨泊立梁的下端固定于海床上，渦輪發(fā)電機構(gòu)設(shè)置于筏體上，并以筏體在海平面上下浮動過程中產(chǎn)生的內(nèi)腔壓差作為動力實現(xiàn)發(fā)電。

所述的筏體為半開放結(jié)構(gòu)，其底部與海面連通，筏體內(nèi)部包含空氣腔。

所述的滑動連接，通過設(shè)置于錨泊立梁和筏體之間的導(dǎo)向滾輪機構(gòu)實現(xiàn)。

所述的錨泊立梁的下端依次設(shè)有萬向節(jié)和錨，從而實現(xiàn)相對位置固定。

所述的錨泊立梁的上端部分設(shè)有閉鎖控制機構(gòu)。

所述的浮力艙通過豎直設(shè)置于筏體內(nèi)的內(nèi)封板實現(xiàn)。

所述的筏體底部優(yōu)選進一步設(shè)有加強撐桿，該加強撐桿的兩端分別與內(nèi)封板和筏體相連。

所述的渦輪發(fā)電機構(gòu)通過空氣管設(shè)置于筏體上，該空氣管與筏體內(nèi)部的空氣腔相連通。

所述的渦輪發(fā)電機構(gòu)在垂直和水平方向上與球筏本體固定間距設(shè)置，且高于海平面；該渦輪發(fā)電機構(gòu)包括：空氣渦輪機和與之相連的發(fā)電機，其中：空氣渦輪機設(shè)置于空氣管的末端。

優(yōu)選地，所述的空氣渦輪機高度在海平面以上10～25米。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可大幅減輕海洋波浪能發(fā)電裝置在海浪的作用下的六自由度運動，因而可大幅降低發(fā)電設(shè)備發(fā)生故障損毀的風(fēng)險，降低維修成本。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不會對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；更為重要的是，當(dāng)在海面上產(chǎn)生超大幅值的畸形波時，本發(fā)明中的閉鎖控制機構(gòu)會使波浪換能器停機，因而可避免對波浪能發(fā)電裝置造成損毀。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不需要占據(jù)陸地面積，因而可達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：球筏本體殼1、浮力艙2、錨泊立梁3、導(dǎo)向滾輪4、閉鎖控制機構(gòu)5、空氣管6、內(nèi)封板7、加強撐桿8、空氣渦輪機9、發(fā)電機10、萬向節(jié)11、錨12。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本實施例包括：球筏本體1、浮力艙2、錨泊立梁3、導(dǎo)向滾輪機構(gòu)、萬向節(jié)11、錨12、空氣管、空氣渦輪機9和發(fā)電機10，其中：球筏本體1在底部有開口，外界的海水由此開口進入球筏本體1內(nèi)；浮力艙2通過內(nèi)封板與球筏本體1內(nèi)的海水隔離，浮力艙2對與球筏本體1提供浮力。加強撐桿同時對浮力艙內(nèi)封板和球筏本體殼起支撐加強作用。導(dǎo)向滾輪機構(gòu)可以很容易地沿錨泊立梁3上下滑動，錨泊立梁3通過錨12固定于海床內(nèi)。萬向節(jié)11與錨泊立梁3的下端部分相連，由于此萬向節(jié)11的作用，本發(fā)明所述的這種底開式球筏空氣渦輪機波浪換能器在海浪的作用下僅會產(chǎn)生橫搖、縱搖和升沉三個自由度的運動，而且橫搖和縱搖兩個自由度上的運動幅值將會是很小的。也就是說，滾輪機構(gòu)帶動球筏本體殼沿錨泊立梁3的上下升沉運動將是本發(fā)明波浪換能器在海浪作用下的主要運動。在本發(fā)明中，空氣管穿出球筏本體殼并延伸到外界大氣層中去，空氣渦輪機9設(shè)置于空氣管中，發(fā)電機10設(shè)置于空氣管外并與空氣渦輪機9軸連接。

所述的發(fā)電機10在垂直和水平方向上與球筏本體殼固定間距設(shè)置，且高于海平面。

所述的錨泊立梁3的上端部分設(shè)置有閉鎖控制機構(gòu)5。

優(yōu)選地，所述的空氣渦輪機9高度在海平面以上17米。

優(yōu)選地，所述的萬向節(jié)11和錨12之間設(shè)有一段很短的錨泊立梁。

本實施例的工作過程如下：

當(dāng)海面上興起風(fēng)浪時，海浪會沿球筏本體1的底部開口進入球筏本體1內(nèi)，當(dāng)本發(fā)明波浪換能器位于波峰位置時，球筏本體1內(nèi)的液面會急劇升高，并壓縮位于球筏本體1內(nèi)的液面與球筏本體殼之間的空腔內(nèi)的空氣，受到壓縮的空氣的壓力急劇上升，并沿空氣管6冒出，這些高壓空氣將會驅(qū)動空氣渦輪機9旋轉(zhuǎn)，并通過軸驅(qū)動發(fā)電機10旋轉(zhuǎn)并發(fā)出電力。

當(dāng)本發(fā)明波浪換能器位于波谷位置時，球筏本體1內(nèi)的液面會急劇下降，并增大球筏本體1內(nèi)的液面與球筏本體殼之間的空腔的容積，導(dǎo)致此空腔容積內(nèi)的空氣的壓力急劇下降并大大低于外界大氣的壓力，這樣外界的大氣就會沿空氣管6流入此空腔內(nèi)，在此過程中這些流入的外界大氣也會驅(qū)動空氣渦輪機9旋轉(zhuǎn)，并通過軸驅(qū)動發(fā)電機10旋轉(zhuǎn)并發(fā)出電力。

當(dāng)在海面上產(chǎn)生超大幅值的畸形波時，導(dǎo)向滾輪機構(gòu)帶動球筏本體殼沿錨泊立梁3快速上升，觸碰到閉鎖控制機構(gòu)5后鎖死球筏本體殼沿錨泊立梁3的上升運動，球筏本體殼隨即將固定于此位置。此時本發(fā)明中的閉鎖控制機構(gòu)5使波浪換能器停機，因而可避免對波浪能發(fā)電裝置造成損毀。

如圖1所示，優(yōu)選地，所述的球筏本體1的直徑為30m，球筏本體殼采用24mm厚的低碳鋼板制成。

優(yōu)選地，所述的球筏本體1的底部開口圓截面的直徑為11.5m。

優(yōu)選地，所述的內(nèi)封板7采用50mm厚的低碳鋼板制成。

優(yōu)選地，加強撐桿8采用截面直徑為50mm的圓鋼制成。

優(yōu)選地，錨泊立梁3采用截面為250mm×250mm的方鋼制成。

優(yōu)選地，空氣管6是直徑為3m的圓管。

優(yōu)選地，所述的發(fā)電機10的額定功率為5500kw。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可大幅減輕海洋波浪能發(fā)電裝置在海浪的作用下的六自由度運動，因而可大幅降低發(fā)電設(shè)備發(fā)生故障損毀的風(fēng)險，降低維修成本。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不會對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；更為重要的是，當(dāng)在海面上產(chǎn)生超大幅值的畸形波時，本發(fā)明中的閉鎖控制機構(gòu)會使波浪換能器停機，因而可避免對波浪能發(fā)電裝置造成損毀。同時本發(fā)明所提出的波浪換能器不需要占據(jù)陸地面積，因而可達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。

上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。