[實(shí)用新型]中心浮子式波浪能發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220303084.2
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN202645833U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹守啟;趙洋;張麗珍;付淑漫
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/16
• 分類號(hào): F03B13/16
• 代理公司: 上海波拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31264
• 代理人: 劉麗梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種波浪能發(fā)電裝置，尤其是涉及一種中心浮子式波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋能利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

海洋能源是指從海洋中所獲取的能量。如今海洋覆蓋率占地球表面約70％左右，海洋已成為世界上最大的太陽能集熱器和儲(chǔ)能系統(tǒng)。理論上，60萬平方公里的熱帶海洋每天吸收太陽輻射量，相當(dāng)于250億萬桶石油所蘊(yùn)含的能量。而在所有海洋能中，波浪能的能量密度最高，且在開發(fā)過程中對環(huán)境影響小且以機(jī)械能形式存在，因此，波浪能是最理想最值得利用的海洋能。

由于波浪能的能量密度高、分布面廣、且是一種取之不竭的可再生清潔能源，在全世界范圍的波浪能中，運(yùn)用相應(yīng)技術(shù)，每年可以產(chǎn)生約140-750億千瓦時(shí)能量。而且隨著可預(yù)測的長期技術(shù)改進(jìn)，波浪能的可利用量還可以增加兩到三倍。

目前，波浪能利用裝置的種類繁多，這些裝置主要都是基于以下的基本機(jī)理，一是利用物體在波浪作用下的升沉和搖擺運(yùn)動(dòng)將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；二是利用波浪沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能等。總的來說，絕大多數(shù)波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由三級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成。一級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換成某個(gè)載體的機(jī)械能；二級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將一級(jí)能量轉(zhuǎn)換所得到的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械如水力透平、空氣透平、液壓電動(dòng)機(jī)、齒輪增速機(jī)構(gòu)等的機(jī)械能；三級(jí)能量轉(zhuǎn)換通過發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為目標(biāo)能量。

海洋能的利用發(fā)展在海洋開發(fā)與海防方面將起到關(guān)鍵作用。但由于波浪的不穩(wěn)定性導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)常處于非設(shè)計(jì)工況，其轉(zhuǎn)換率并不是很理想。此外，惡劣的海洋環(huán)境造成的轉(zhuǎn)換裝置腐蝕、海生物附著也有可能造成裝置某些環(huán)節(jié)的失效。為此相關(guān)人員對轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行研究，使其能夠進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率以及提高其可靠性，這也是波浪能利用技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前制約波浪能吸收裝置效率的主要瓶頸在于吸收裝置只能吸收當(dāng)?shù)氐哪芰浚囱b置所覆蓋區(qū)域的能量，為一個(gè)點(diǎn)或者一條線，而難以將一個(gè)平面的能量收集起來。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所有解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中波浪能轉(zhuǎn)化過程中能量吸收率低，轉(zhuǎn)化效率不理想以及抗沖擊能力差等缺點(diǎn)，而提供一種抗沖擊能力強(qiáng)、能量吸收及轉(zhuǎn)化效率高的中心浮子式波浪能發(fā)電裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，中心浮子式波浪能發(fā)電裝置，包括中心大浮體、連接體以及圍繞中心大浮體均勻分布的多個(gè)獨(dú)立振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置，所述連接體設(shè)置在中心大浮體的外側(cè)壁上，所述多個(gè)振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置通過連桿與連接體相連。

所述振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置由空心浮筒體、套筒、傳動(dòng)軸、增速器、葉輪及發(fā)電機(jī)組成，所述傳動(dòng)軸上端通過增速器與發(fā)電機(jī)相連，所述傳動(dòng)軸下端與葉輪相連，所述傳動(dòng)軸及葉輪位于套筒內(nèi)，所述增速器和發(fā)電機(jī)置于空心浮筒體內(nèi)。

所述套筒上設(shè)有入水口。

所述入水口為多個(gè)，設(shè)置在套筒的側(cè)壁上。

所述增速器由固定在每個(gè)傳動(dòng)軸上端的大齒輪及分別與大齒輪相嚙合的小齒輪組成，所述各小齒輪分別與對應(yīng)的發(fā)電機(jī)同軸。

所述葉輪由兩片相對的上下葉片組成。

所述獨(dú)立振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置為四個(gè)。

所述中心大浮體的外側(cè)壁上設(shè)有凹槽，所述連接體通過凹槽與中心大浮體相連，所述凹槽是由中心大浮體外側(cè)多級(jí)不同高度的凹槽組成。

所述中心大浮體的上部中心設(shè)有吊耳。

所述中心大浮體為空心圓柱體，其半徑R與高度L的關(guān)系為????????????????????????????????????????????????。

本實(shí)用新型的有益效果，本實(shí)用新型利用中心大浮體的振蕩可將振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的振蕩放大。本實(shí)用新型發(fā)電裝置的中心大浮體在波浪中做垂蕩運(yùn)動(dòng)，圍繞在中心大浮體周邊的多個(gè)振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置類似于傳統(tǒng)的波浪能吸收裝置，可以獨(dú)立吸收和轉(zhuǎn)換波浪能。而當(dāng)中心大浮體的垂蕩固有頻率與波浪運(yùn)動(dòng)的頻率相等或者相接近時(shí)，中心大浮體與海水發(fā)生共振，此時(shí)波浪將帶動(dòng)中心大浮體劇烈運(yùn)動(dòng)，而通過連桿，可將中心大浮體的振蕩傳到各個(gè)振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置處，放大其振蕩運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而加強(qiáng)各個(gè)振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的作用，可以充分利用波浪能，提高吸收和轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到將一個(gè)面的能量集中收集的效果。

振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置中套筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有效隔離了轉(zhuǎn)換裝置與海洋的接觸，減少了海草等不利因素對振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的影響，進(jìn)而提高了振蕩式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的使用壽命，也提高了整體的抗沖擊能力和可靠性。