[發明專利]一種雙擺板波浪能轉換裝置設計

無效

• 申請號: 201410110618.3
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103850866A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 彭偉
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于新型可再生能源技術和海洋裝備領域，特別是一種雙擺板波浪能轉換裝置設計。

背景技術

隨著世界經濟的發展、人口的增加、社會生活水平的不斷提高，各國對能源的需求迅速增長。近年，受化石能源日趨枯竭、能源供應安全和保護環境等的驅動，作為主要可再生能源之一的海洋能事業取得很大發展，海洋能應用技術日趨成熟，為人類在21世紀充分利用海洋能展示了美好前景。海洋能指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海水鹽差能和海水溫差能。其中，波浪能能流密度最大，分布最為廣泛。據世界能源委員會的調查顯示，全球可利用的波浪能達到20億kW，相當于目前世界發電能量的2倍。因此，世界各海洋大國均十分重視波浪能研究利用。

波浪能利用裝置的種類繁多，主要基于以下幾種基本機理，即利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運動；利用波浪壓力的變化；利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉換成水的勢能等。其中，擺式波浪能裝置是波浪能發電的重要方式之一，其具有頻率響應范圍寬、可靠性高、成本相對較低和常海況轉換效率高等優點。目前發展較為成熟的擺式波浪能裝置多基于固定式基礎，按照其固定端位置的不同可以分析重力擺式波浪能裝置（頂部鉸接）和浮力擺式波浪能裝置（底部鉸接）。其中，浮力擺式波浪能裝置因為其擺板運動參數更符合波浪水體速度空間分布規律在近些年來得到快速發展，我國國家海洋局海洋技術中心和浙江大學的浮力擺式設計。然而，對于固定基礎的依賴大大限制了這一類波浪能裝置適用的海域和氣候條件。在波浪能密度較高的深海地區，漂浮式波浪能裝置是當前的主流發展方向，由于深水海洋波浪能資源豐富，且在時間分布上變化較大，甚至還會面臨臺風等極端天氣的影響，工程師們不得不考慮離岸式波浪能裝置的穩定性和安全性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服上述現有擺式波浪能技術的不足及其面臨的困難，提供一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，它能適應深水海域的地形特征，雙擺板的設計能夠充分利用轉換入射波浪的能量，提高波浪能捕獲效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，包括擺板、發電機、衍架和齒輪筒。擺板通過齒輪筒和發電機相連接；前后擺板通過衍架連接；整體裝置通過在衍架的4個角上連接錨鏈進行固定。其特征是：擺板在波浪的作用下往復轉動，擺板帶動齒輪筒中的齒輪轉動，并通過輸出轉軸驅動發電機工作發出電力。

所述的一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，其特征是：同一個齒輪筒上安裝有一個垂直向上的浮力擺板和一個垂直向下的重力擺板。

所述的一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，其特征是：豎直向上的浮力擺板總體密度小于海水密度。

所述的一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，其特征是：豎直向下的重力擺板總體密度大于海水密度。

所述的一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，其特征是：齒輪筒內部都采用兩個棘輪機構，兩個棘輪機構的轉動輸出方向相反。

所述的一種雙擺板波浪能轉換裝置設計，其特征是：在衍架上安裝的前后擺板的間距為特征波長的一半。

沒有波浪作用時，浮力擺板呈豎直向上漂浮狀態，重力擺板呈豎直向下下垂狀態。當波浪通過雙擺板波浪能裝置時，擺板隨著波浪水體的往復運動而擺動，在同一個豎直迎波面上，浮力擺板和重力擺板轉動的方向相反，兩個擺板分別連接不同的齒輪組輸入軸，共同作用于同一個輸出軸，并驅動發電機發電，能夠充分利用豎直面上入射波的波浪能。同時，由于前后擺板的間距設計為特征波長的一半，則當波峰通過前擺板時，后擺板位于波谷位置。于是，前后擺板的運動參數剛好相反，使得整體發電裝置受到的波浪外力總和最小，有利于發電裝置的穩定性和安全性。

本發明的有益效果是：

本發明適用于波浪能資源較為豐富的深海水域；采用雙擺板能夠充分利用豎直平面上入射波的波浪能，提高波浪能捕獲效率；前后擺板間距半波長布放提高了裝置的穩定性；整體裝置形式簡單易行，具有較高的可靠性，亦易于安裝和運輸。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明的前視圖。

圖3是本發明的頂視圖。

圖4是齒輪筒內部結構示意圖。

圖中，1-前浮力擺板，2-后浮力擺板，3-前重力擺板，4-后重力擺板，5-發電機，6-齒輪筒，7-衍架，8-輸出轉軸，9-輸入轉軸，10-順時針棘輪機構，11-逆時針棘輪機構。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1：