[發(fā)明專利]基于單樁平臺的垂向?水平兩向波浪能發(fā)電結構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710967789.1
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107795432A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 任年鑫;馬哲;喬東生;吳鴻博;徐世錚;朱瑩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮

技術領域

本發(fā)明屬于海洋能利用領域，涉及波浪能利用裝置，尤其涉及一種基于單樁平臺的垂向-水平兩向波浪能發(fā)電結構。

背景技術

我國海洋面積廣闊，其中蘊含著豐富的波浪能資源。波浪能具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點。它是一種取之不竭的可再生清潔能源。尤其是在能源消耗較大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。將波浪能收集起來并轉換成電能或其他形式能量的波能裝置有設置在岸上的和漂浮在海里的兩種。按能量傳遞形式分類有直接機械傳動、低壓水力傳動、高壓液壓傳動、氣動傳動4種。波浪能發(fā)電裝置的種類繁多，不拘一格，有點頭鴨式、波面筏式、波力發(fā)電船式、環(huán)礁式、整流器式、海蚌式、軟袋式、振蕩水柱式、多共振蕩水柱式、波流式、擺式、結合防波堤的振蕩水柱式、收縮水道式等十余種。但在目前的現(xiàn)有技術中，大都只重點利用波浪能裝置的單向相對運動來驅動發(fā)電機發(fā)電，如振蕩浮子式和搖擺式波浪能裝置，非常缺少同時利用振蕩浮子垂向及水平兩向相對運動的波浪能裝置結構系統(tǒng)的研究，且目前波浪能發(fā)電裝置的能量轉化率較低，單位發(fā)電成本較高，一定程度限制了其大規(guī)模的商業(yè)化應用。

單樁式平臺以其施工便利、建造成本低、適用性強等優(yōu)勢，已被廣泛應用于近海工程基礎結構。但目前還非常缺少基于單樁平臺的多向波浪能發(fā)電結構系統(tǒng)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于單樁基礎結構的垂向及水平向兩向波浪能發(fā)電裝置結構系統(tǒng)，提高波浪能的綜合利用效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案為：

基于單樁平臺的垂向-水平兩向波浪能發(fā)電結構，包括兩向波浪能發(fā)電裝置浮體1、位于波浪能發(fā)電裝置浮體1內(nèi)的雙向液壓發(fā)電系統(tǒng)、塔架結構2、單樁支撐平臺結構3和配套電力傳輸系統(tǒng)。所述的雙向液壓發(fā)電系統(tǒng)包括結構相同的垂向液壓系統(tǒng)與水平液壓系統(tǒng)；雙向液壓發(fā)電系統(tǒng)為多個，各雙向液壓發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)連接；單樁支撐平臺結構3設于塔架結構2下方。

所述的兩向波浪能發(fā)電裝置浮體1通過水平活塞桿6與滾輪式接觸裝置4連接，滾輪式接觸裝置4與塔架結構2耦合連接，兩向波浪能發(fā)電裝置浮體1通過滾輪式接觸裝置4沿塔架結構2發(fā)生垂向相對運動。水平活塞桿6一端連接滾輪式接觸裝置4，另一端深入水平液壓系統(tǒng)的液壓缸7中；垂向活塞桿5上端與套筒17固接，垂向活塞桿5的下端深入垂向液壓系統(tǒng)的液壓缸7中，斜支撐桿16兩端分別與塔架結構2和套筒17固接。

所述的雙向液壓發(fā)電系統(tǒng)包括兩個閉合回路，第一閉合回路由液壓缸7、第一單向入流閥A8、節(jié)流閥9、液壓馬達10、發(fā)電裝置11、第一單向出流閥A12依次連接構成；第二閉合回路由液壓缸7、第二單向入流閥B13、節(jié)流閥9、液壓馬達10、發(fā)電裝置11、第二單向出流閥B14構成。所述的兩向波浪能發(fā)電裝置浮體1與塔架結構2之間能夠進行相對垂向運動和相對水平運動，進而帶動垂向活塞桿5及水平活塞桿6做壓縮或拉伸運動。當垂向活塞桿5及水平活塞桿6做壓縮運動時，帶動液壓缸7內(nèi)的液體經(jīng)第一單向入流閥8和節(jié)流閥9進入液壓馬達10，驅動其旋轉，從而帶動發(fā)電機11發(fā)電，最終液體經(jīng)第一單向出流閥12回流至液壓缸7；當垂向活塞桿5及水平活塞桿6做拉伸運動時，帶動液壓缸7內(nèi)的液體經(jīng)第二單向入流閥13和節(jié)流閥9進入液壓馬達10驅動其旋轉，從而帶動發(fā)電機11發(fā)電，最終液體經(jīng)第二單向出流閥14回流至液壓缸7內(nèi)；節(jié)流閥9和蓄能器15主要起到穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力及保護液壓系統(tǒng)安全的目的。

所述的滾輪式接觸裝置4為4套，沿塔架結構2外側面對稱布置。

與普通垂向單向波浪能發(fā)電裝置不同，新增加的水平向波浪能液壓發(fā)電系統(tǒng)不僅可以利用同一浮體增加波浪能的發(fā)電量，而且可以有效降低滾輪式接觸裝置4對塔架2的水平作用力載荷。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)單樁平臺結構施工便利、建造成本低，適用范圍廣。

(2)波浪能裝置可以同時利用與塔架結構相對垂向和相對水平向兩向運動驅動液壓傳動系統(tǒng)進行發(fā)電，有效提高了波浪能的利用效率并降低了單位波浪能發(fā)電成本。

(3)波浪能轉化裝置采用雙向液壓驅動發(fā)電系統(tǒng)，其主要性能參數(shù)可以結合選址場地的波浪特征進行優(yōu)化設計。

(4)通過設置水平相對運動波浪能液壓發(fā)電系統(tǒng)，可以有效降低了波浪能浮體對單樁基礎塔架結構的水平作用載荷，降低塔架結構建造成本。

(5)結構設計合理、穩(wěn)定，施工方案技術成熟。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于單樁平臺的垂向-水平兩向波浪能發(fā)電結構的正視圖。