[發明專利]一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置

無效

• 申請號: 201410527442.1
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104373283A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 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;F01D15/10
• 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，特別是一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置。

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、建設成本低等特點受到了廣泛的研究。同時，其所處區域波浪能密度相對較高，又不容易受到臺風等惡劣天氣的影響。近些年來，這類波浪能裝置得到了較大的發展。然而，考慮到海水的特殊物理化學性質以及波浪的隨機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電裝置，工程師們不得不重點考慮裝置的穩定性和安全性。在保證波浪能轉換裝置能適應不同的天氣狀況的同時，需要考察設計在極端天氣條件下的生存策略和生存能力。

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穩定性低、安全性差等不足，提供一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置，它能利用海水流速隨波浪傳遞產生的變化，高效地將波浪能轉化為氣流的動能，進而轉化為電能，適用于近海區域，為海上航標燈、觀測站等離岸設施提供電力，也易于直接發電聯網，同時具有較高的可靠性，易于制造和安裝。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置，包括發電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、活塞、單向閥、軌道和氣輪機。其特征是：裝置整體通過立柱安放在海底基礎上；立柱上方安裝發電艙，發電艙內安裝氣輪機發電裝置；兩個立柱之間布放軌道和浮子，軌道兩端分別固定于立柱上，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的水平運動浮子式波浪能裝置，其特征是：浮子左右兩側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的水平運動浮子式波浪能裝置，其特征是：氣壓艙中布放有兩組進氣、出氣單向閥。

所述的一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置，其特征是：活塞兩側分別與鋼纜鉸接連接。

所述的一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置，其特征是：活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。

所述的一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置，其特征是：浮子為環形柱體，套在圓柱形的軌道上。

波浪能裝置通過立柱直接安放在海底基礎上，適用于近海海域。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體往復運動的動能的變化，其浮子的數目也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。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。

沒有波浪作用時，浮子的浮力和重力達到平衡狀態，浮子靜止不動。當波浪傳遞到波浪能裝置時，浮子會隨著水體流速的變化而左右運動，進而帶動鋼纜和活塞作往復運動。當結構物附近水體向左運動時，同時帶動浮子沿著軌道向左運動，拉動浮子右側的鋼纜一起向左運動。浮子右側的鋼纜通過定滑輪的轉向，拉動活塞向右運動，活塞的運動同時帶動氣壓艙內的氣體流動，左側進氣單向閥打開并進氣，同時右側出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅動氣輪機工作發電。當結構物附近水體運動方向發生變化時，水體向右運動同時帶動浮子向右運動，浮子沿著軌道向右拉動浮子左側的鋼纜向右運動，進而通過鋼纜帶動活塞向左加速，也帶動氣壓艙中的氣體流動，流動方向與上一過程相反，右側進氣單向閥打開并進氣，同時左側出氣單向閥打開出氣，氣體流入到主氣流通道并驅動氣輪機工作發電。于是，活塞隨著波浪的作用進入到一個往復運動的循環，在氣壓艙內的氣體也進行往復流動，氣體不停的流經氣輪機，進而驅動氣輪機轉動發出電力。在波浪振幅較大時，活塞兩側安裝的制動擋板能夠有效的控制活塞的運動幅度，以免損壞機械設備。

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近海區域，采用單浮子的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置的設計，能夠適應各種類型的來波；其發電原理采用了氣體驅動氣輪機的方式，形式簡單，效率穩定；氣壓發電裝置安裝于裝置主體內部，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是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明浮子向右運動時的工作狀態示意圖。