[發明專利]一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置

無效

• 申請號: 201410290620.3
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104018980A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 彭偉
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 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，特別是一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置。

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。目前，世界上主要的波浪能裝置可根據其發電基本原理劃分為三類：振蕩水柱式、振蕩浮子式和越波式。其中，振蕩浮子式波浪能裝置由于其形式多樣，實施便利，能量轉化效率較其他兩種更高，得到了廣泛的研究和應用。

振蕩浮子式裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎上發展起來的波能發電裝置。通常的岸基式裝置是用一個放在港中的浮子作為波浪能的吸收載體，然后將浮子吸收的能量通過一個放在岸上的機械或液壓裝置轉換出去，用來驅動電機發電。日本科學家已經研制并試驗了兩種型式的樣機。這兩種型式均是將機械部分裝在終端構件中，連接運動的浮子或浮片的連桿以巨大的壓力通過泵吸作用使油流經一個液壓發動機，發動機再帶動水輪機工作。美國也研究了與日本類似的裝置。此外美國還有機械式的裝置，在浮子上連接齒條，用齒輪、棘輪、鏈輪等保證發電機單向轉動。然而，目前大多數的振蕩浮子式波浪能裝置仍然受到能量轉化效率低和在波浪能較小地區工作效率低這兩個主要缺點的困擾。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服上述現有波浪能技術的造價較高、對波浪能密度低的地區適應不好和能量轉換效率低等不足，提供一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，它能利用海面水位隨波浪傳遞產生的變化，采用變速齒輪箱高效地將波浪能轉化為電能，為海上航標燈、觀測站等離岸設施提供電力，同時具有較高的可靠性，易于制造、安裝和移動。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，包括樁體、浮子、連桿、發電倉、輸入轉軸、輸出轉軸、齒輪箱、傳動鏈條、發電機和錨鏈。浮子通過連桿和輸入轉軸連接；發電倉位于樁體頂部，其內部安放有發電機；發電機通過傳動鏈條和變速齒輪箱相連接。其特征是：浮子隨著海面水位的變化而上下運動，帶動變速齒輪箱的輸入轉軸轉動，并通過齒輪箱加速后帶動發電倉中的發電機轉動發出電力。

所述的一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，其特征是：連桿的長度為裝置安裝海域特征波長的四分之一。

所述的一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，其特征是：變速齒輪箱中針對每個浮子都安裝了兩個棘輪機構。

所述的一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，其特征是：浮子與連桿連接的部分采用插接板連接，易于拆卸。

所述的一種利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，其特征是：采用傳動鏈條連接變速齒輪箱和發電倉中的直驅式發電機。

利用多個浮體的樁式波浪能俘獲裝置，其浮子高程在水面附近，發電機安裝在水面以上，便于維護和保養，同時避免了海水的腐蝕和生物附著。裝置的主體部分可以采用在岸上預制，利用駁船拖動到指定位置，沉入水中進行安裝。裝置主要利用波浪引起的水面高程的變化，與來波方向無關，是一種點吸收式波浪能裝置。在樁體中安裝變速齒輪箱對輸入轉動進行加速，并直接驅動發電機發電以提高能量轉換效率。同時采用多浮子的設計，使得電力輸出更加平穩。當風浪條件較為惡劣時，可以方便地將浮子拆掉并運輸離開，保障裝置的安全性。

當波浪傳遞到波浪能裝置時，前后浮子會隨著水面高程的變化而上下運動，進而通過連桿帶動變速齒輪箱的輸入轉軸往復轉動。當波峰位于近海側浮子位置時，近岸側浮子位于波谷位置。近海側浮子由于所處位置水頭較高且水體向上運動，浮子自身高程也較高，帶動輸入轉軸順時針轉動。近岸側浮子由于處于水頭較低處且水體向下運動，浮子自身的高程也較低，進一步促進了輸入轉軸的順時針轉動。隨著波峰向前傳遞，前后浮子處的自由水面發生變化，在動水壓力和靜水壓力的共同作用下，前后浮子的運動狀態也發生變化。當波峰傳遞到近岸側浮子位置，近海側浮子位于波谷位置，浮子和連桿的運動特征和前面所述剛好相反，近岸側和近海側浮子同時帶動連桿和轉軸逆時針轉動。于是，浮子、連桿和輸入轉軸在規則波浪的作用下進入到一個往復運動的循環，通過輸入轉軸將力矩傳遞到變速齒輪箱，利用變速齒輪箱中的棘輪構造保證輸出轉軸轉動方向不變，并進一步通過傳動鏈條帶動發電機轉軸轉動發電。

本發明的有益效果是：