專利名稱：收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于后彎管浮標式波力發(fā)電裝置中浮標體的結構改進。
后彎管波力發(fā)電浮標是近年來出現(xiàn)的新型浮標式波力發(fā)電裝置，所謂后彎管波力發(fā)電浮標，包括由一豎管向后垂直彎接一水平橫管構成L型后彎管，豎管上部形成氣室，豎管的頂面具有波力發(fā)電機組的安裝口，水平橫管的后端是后彎管的開口，在水平橫管的頂面設置一柱形浮室。后彎管波力發(fā)電浮標有較高的波能轉換效率，它可以象造船那樣，在船廠完成制造和安裝，然后拖航到使用點，錨泊投入使用，迄今國內(nèi)外研究開發(fā)的后彎管浮標，無論是單胴體型、雙胴體型、圓柱形浮室形、前方后圓浮室型、橫軸半圓浮室型，它們的后彎管截面積是恒定不變的，而且后彎管后開口正好處于浮室的后末端，它們在結構上有一個很大的缺點，即由于后彎管的豎管部分是附在浮室前端外面的，豎管造成很大的偏重力矩，要靠附加配重來形成平衡，配重通常占總重的25-30％，大的配重使成本增大。對于應用于淺水微波，特別是短周期波況水域的小型后彎管波力發(fā)電浮標來說，由于豎管部分偏重力矩大，要求配重大，浮標的重量減不下來，使其響應周期與該水域經(jīng)常出現(xiàn)的波周期難以吻合，影響波浪轉換效率的提高。
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提出一種能減少以至完全取消附加配重而能使豎管的偏重力矩獲得平衡的后彎管波力發(fā)電浮標的新設計。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，將后彎管的水平橫管設計成其前端管口截面小于其后端管口截面的收縮管，即按一定的收縮比，將后彎管水平橫管前端的管口截面縮小到合適的尺度，而水平橫管前端的管口截面與豎管的管口截面相同，并平順連接，使豎管的管口截面也小于水平橫管后端的管口截面，同時，水平橫管的后端有一向后延伸段延伸至浮室的后末端之外。
后彎管的管口截面可以是方形、長方形、半圓形或圓形，其水平橫管可以是連續(xù)收縮式的收縮管，但一般設計成分段式收縮管。即由一段或二段收縮段管與一段或二段等截面直管連接而成的收縮管，所說的收縮段管，在左右方向的收縮是對稱收縮的，在上、下方向的收縮可以是對稱收縮的，也可以是非對稱收縮的，其單邊收縮角α一般在6-36°的范圍內(nèi)。分段式收縮管可以是二段式收縮管，也可以是三段式或四段式收縮管。二段式收縮管是由一段等截面的橫直管連接一段收縮段管(稱為收縮段)，橫直管可接于收縮段的前端成為水平橫管的前段，橫直管也可接于收縮段的后端成為水平橫管的后段；三段式收縮管由一段管口截面較大的橫直管(后段)經(jīng)過一段收縮段管(收縮段)與一段管口截面較小的橫直管(前段)連接，四段式收縮管由一段收縮后段管接一段管口截面較大的橫直管(中段)再接一段收縮中段管，然后再接一段管口截面較小的橫直管(前段)組成。上述所說的橫直管的管口截面在同一段中是恒定不變的。
本發(fā)明的水平橫管的前端管口截面對其后端管口截面的收縮比根據(jù)浮標性能和結構要求進行設計確定，通?？刂圃?0-90％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明所說的水平橫管的向后延伸段(超出浮室后末端部分)的長度，可以為水平橫管總長度的確10-40％。
本發(fā)明采用收縮形后彎管可以實現(xiàn)用小截面氣室、獲得大截面氣室的功率和效率，同時由于彎管的堅管部分和水平橫管的前段部分截面積減少，降低了偏重，大大減少了所需的附加配重、降低材料消耗，從而降低成本。此外，由于采用后伸形后彎管，一方面有效地平衡了彎管豎管部分的偏重，通過恰當?shù)脑O計，甚至可以完全取消配重。另一方面，可以提高波能轉換效率，擴大響應周期范圍，使特性平緩。還能增強浮標的風標效應，使浮標能很快隨浪向的變化，自動調(diào)整自己的方位，提高發(fā)電效能。
以下為本發(fā)明的圖面說明

圖1A為本發(fā)明第一實施例(水平橫管為長方型管口截面的四段式收縮管)的主視圖；圖1B為圖1的左視圖；圖1C為圖1的俯視圖；圖2A為本發(fā)明第二實施例(水平橫管為半圓形管口截面的三段式收縮管)的主視圖；圖2B為圖4的左視圖；圖2C為圖4的俯視圖；圖3A為本發(fā)明第三實施例(水平橫管為圓形管口截面的二段式收縮管)的主視圖3B為圖7的左視圖；圖3C為圖7的俯視圖；圖4為本發(fā)明與一般設計的后彎管浮標的NA-T特性曲線比較圖。
以下結合附圖詳述本發(fā)明實施例的結構細節(jié)實施例一如圖1A、1B、1C所示，本實施例具有由豎管1和水平橫管構成的L型后彎管，在水平橫管之頂面設置有一前方后園形(橫截面)的柱形浮室2，豎管的頂面有波力發(fā)電機組的安裝口3。水平橫管由收縮后段4、橫直管(中段)5、收縮中段6和橫直管(前段)7四段連接而成，水平橫管的管口截面為長方形，其收縮后段4連著橫直管中段5，收縮后段4的下側按收縮角α＝18°單邊收縮成喇叭狀，其前端的高度為后端高度的78％，但寬度不變，然后與水平橫管的橫直管(中段)5相接，橫直管(中段)5和收縮中段6相接，收縮中段6左右兩側都以收縮角α＝18°對稱收縮，其前端寬度D1為后端寬度D2的75％，但高度H不變，然后收縮中段與水平橫管(前段)7相接，水平橫管前端(橫直管7)的截面對后 端(收縮后段4后端)截面總的收縮比為58.5％，水平橫管的前段7則與其截面相同的豎管1平順連接。本實施例水平橫管的收縮后段4和水平橫管中段5全部作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外。其向后延伸段的長度占水平橫管總長的28％，而浮室2則設置于水平橫管的橫直管(前段)7和收縮中段6的頂面，浮室的寬度與水平橫管的橫直管(中段)5等寬。
實施例二本實施例如圖2A、2B、2C所示。其后彎管的水平橫管和豎管的管口截面為半圓形，水平橫管包括后段直管8、收縮段管9和前段直管10三段，收縮段管9呈半圓均勻收縮，其收縮角α為11°，使水平橫管的前后端截面收縮比為54％，水平橫管的前段10，與豎管1則等徑圓滑連接，豎管的頂面有波力發(fā)電機組的安裝口3，在水平橫管的收縮段9和前段10的頂面設置橫截面為矩形的柱形浮室2，水平橫管的后段8全部作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外，向后延伸段的長度為水平橫管總長度的26％。
實施例三本實施例如圖3A、3B、3C所示，其后彎管的水平橫管和豎管的管口截面為圓形，水平橫管由收縮段管11和前段直管12連接而成，收縮段管11對稱均勻收縮，其收縮角α為9°，使收縮段管11前后端的管口截面收縮比為50％，水平橫管的前段管12與豎管等徑圓滑連接，豎管1的頂面有波力發(fā)電機組的安裝口3，在水平橫管的前段直管12和部分收縮段管11的頂面設置橫截面為矩形的柱形浮室2，水平橫管的收縮段管11的一部分作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外，向后延伸段的長度為收縮段管11長度的一半，并占水平橫管總長度的22％。
附圖4為本發(fā)明與一般設計的后彎管浮標NA(W)-T(S)特性曲線的比較圖。圖中標號A為本發(fā)明實施例一的特性曲線，B為一般后彎管浮標的特性曲線。
權利要求
1.一種收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，具有由豎管(1)和水平橫管構成的整體成L形的后彎管，后彎管的水平橫管頂面設置一柱形浮室(2)，其特征在于所說的后彎管的水平橫管為一其前端管口截面小于其后端管口截面的收縮管，水平橫管的前端管口截面與豎管(1)的管口截面相同且平順連接，同時，水平橫管的后端有一向后延伸段延伸至浮室(2)的后末端之外。
2.按權利要求1所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，其特征在于所說水平橫管由一段或二段收縮段管與一段或二段等截面直管連接形成分段式收縮管。
3.按權利要求2所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，其特征在于所說的收縮段管在左右方向的收縮是對稱收縮，在上下方向的收縮可以是對稱收縮，也可以是非對稱收縮，收縮段管的單邊收縮角為6-36°
4.按權利要求1所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，其特征在于所說的水平橫管的前端管口截面對其后端管口截面的收縮比為40-90％。
5.按權利要求1或3所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，其特征在于所說的水平橫管的向后延伸段長度為水平橫管總長度的10-40％。
6.按權利要求1或3所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標，其特征在于所說的水平橫管向后延伸段的開口部位為喇叭狀。
全文摘要
本發(fā)明所提供的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標,包括由豎管和橫管構成的L型后彎管和裝于后彎管橫管頂面的浮室,其L型后彎管的水平橫管是收縮管,使水平橫管的前端和豎管截面小于水平橫管后端的截面,而且橫管后端有一延伸段延伸到浮室后末端之外,從而大大降低并平衡了后彎管豎管引起的偏重,通過恰當?shù)脑O計,可以完全取消浮體的配重,降低材料消耗量和成本,并提高波能轉換效率和發(fā)電效能。
文檔編號F03B13/16GK1170084SQ9611910
公開日1998年1月14日 申請日期1996年7月9日 優(yōu)先權日1996年7月9日
發(fā)明者梁賢光, 王偉, 杜彬 申請人:中國科學院廣州能源研究所