[發(fā)明專利]一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置

無效

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• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN104481787A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭偉;張志坤
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/16
• 分類號(hào): F03B13/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、社會(huì)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(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等的驅(qū)動(dòng)，作為主要可再生能源之一的海洋能事業(yè)取得很大發(fā)展，海洋能應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，為人類在21世紀(jì)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(jù)其位置分布劃分為三類：離岸式(離岸超過2.5Km)、近岸式和岸基式。其中，近岸式波浪能裝置由于易于安裝和維護(hù)、建設(shè)成本低等特點(diǎn)受到了廣泛的研究。同時(shí)，其所處區(qū)域波浪能密度相對較高，又不容易受到臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響。近些年來，這類波浪能裝置得到了較大的發(fā)展。然而，考慮到海水的特殊物理化學(xué)性質(zhì)以及波浪的隨機(jī)性和其極端天氣下巨大的破壞力，對于安裝在海中的波浪能發(fā)電裝置，工程師們不得不重點(diǎn)考慮裝置的穩(wěn)定性和安全性。在保證波浪能轉(zhuǎn)換裝置能適應(yīng)不同的天氣狀況的同時(shí)，需要考察設(shè)計(jì)在極端天氣條件下的生存策略和生存能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服上述現(xiàn)有波浪能技術(shù)的穩(wěn)定性低、安全性差等不足，提供一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，它能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為氣流的動(dòng)能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)施提供電力，也易于直接發(fā)電聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)具有較高的可靠性，易于制造和安裝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、活塞、單向閥和氣輪機(jī)。其特征是：裝置整體通過立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機(jī)發(fā)電裝置；兩個(gè)立柱之間布放浮子，浮子通過鋼纜和定滑輪與氣壓艙中的活塞連接。

所述的一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是：浮子上下兩側(cè)都連接有鋼纜并通過定滑輪與氣壓艙連接。

所述的一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是：氣壓艙中布放有兩組進(jìn)氣、出氣單向閥。

所述的一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是：活塞兩側(cè)分別與鋼纜鉸接連接。

所述的一種利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是：活塞所處通道的兩端布放有制動(dòng)擋板。

波浪能裝置通過立柱直接安放在海底基礎(chǔ)上，適用于近海海域。裝置的主體部分可以采用在岸上預(yù)制，利用駁船拖動(dòng)到指定位置，沉入水中進(jìn)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(guān)，是一種點(diǎn)吸收式波浪能裝置。其浮子的數(shù)目也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當(dāng)風(fēng)浪條件較為惡劣時(shí)，可以方便地將浮子拆掉并運(yùn)輸離開，保障裝置的安全性。

沒有波浪作用時(shí)，浮子的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，浮子靜止不動(dòng)。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時(shí)，浮子會(huì)隨著水面高程的變化而上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)鋼纜和活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波峰通過浮子所處位置時(shí)，浮子在動(dòng)水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子所受的力的平衡被打破，浮子加速向上運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)浮子下方的鋼纜一起向上運(yùn)動(dòng)。浮子下方的鋼纜通過定滑輪的轉(zhuǎn)向，拉動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，活塞的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)氣壓艙內(nèi)的氣體流動(dòng)，左側(cè)進(jìn)氣單向閥打開并進(jìn)氣，同時(shí)右側(cè)出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)工作發(fā)電。當(dāng)波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子隨著所處位置水面高程的下降，開始向下加速，進(jìn)而通過鋼纜帶動(dòng)活塞向左加速，直到浮子位于波谷位置，這個(gè)過程中活塞向左運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)氣壓艙中的氣體流動(dòng)，流動(dòng)方向與上一過程相反，右側(cè)進(jìn)氣單向閥打開并進(jìn)氣，同時(shí)左側(cè)出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)工作發(fā)電。于是，活塞隨著波浪的作用進(jìn)入到一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)，在氣壓艙內(nèi)的氣體也進(jìn)行往復(fù)流動(dòng)，氣體不停的流經(jīng)氣輪機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電力。在波浪振幅較大時(shí)，活塞兩側(cè)安裝的制動(dòng)擋板能夠有效的控制活塞的運(yùn)動(dòng)幅度，以免損壞機(jī)械設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用單浮子的利用氣輪機(jī)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)各個(gè)方向的來波；其發(fā)電原理采用了氣體驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)的方式，形式簡單，效率穩(wěn)定；氣壓發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部，安全性高；裝置整體，形式簡單，便于制造和安裝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明位于波峰位置時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。

圖3是本發(fā)明位于波谷位置時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。