專利名稱：漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)換裝置，尤其是一種將海浪無序的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為可利用的動能或勢能的漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
海洋面積占地球表面的71%，海浪能是海洋能源中最豐富、最普遍、取之不盡、用之不竭而又較好利用的最可靠資源。波浪能又是海洋能中所占比重最大的海洋能源。海水的波浪運(yùn)動產(chǎn)生十分巨大的能量，據(jù)估算，世界海洋中比較容易利用的波浪能達(dá)700億千瓦以上，占全部海洋能量的94%以上。
中國是一個海岸線長，海浪可利用度高的國家，海南島、臺灣及福建、浙江、廣東、廣西、山東、江蘇、遼寧等沿海省份及西沙、南沙群島海域波浪能的密度可達(dá)5 8kW/m (大西洋、太平洋東海岸的波浪能密度更是高達(dá)50 70千瓦/米)。我國近海受季風(fēng)控制，冬季海浪大，夏季海浪小，特別是冬季在強(qiáng)烈的偏北風(fēng)作用下，從黃海到南海形成一條東北至西南走向的大浪帶，平均浪波高度在2米以上，且周期在4-8秒之間，有利于波浪能發(fā)電，具有廣闊的開發(fā)利用前景。
波浪能是最清潔的可再生資源，它的開發(fā)利用，將從根本上緩解由于礦物能源逐漸枯竭的危機(jī)，改善由于燃燒礦物能源對環(huán)境造成的破壞。
100多年來，世界各國科學(xué)家不懈努力，提出了 300多種設(shè)想，發(fā)明了各種各樣的波浪能發(fā)電裝置。目前已經(jīng)研究開發(fā)比較成熟的波浪發(fā)電裝置基本上有下列三類
一是"波浪壓縮空氣型"，用一個容積固定的、與海水相通的容器裝置，通過波浪產(chǎn)生的水面位置變化引起容器內(nèi)的空氣容積發(fā)生變化，壓縮容器內(nèi)的空氣，用壓縮空氣驅(qū)動葉輪，帶動發(fā)電裝置發(fā)電；二是"機(jī)械壓縮液體型"，利用波浪的運(yùn)動推動裝置的活動部分鴨體、筏體、浮子等，活動部分壓縮(驅(qū)動)油、水等中間介質(zhì)，通過中間介質(zhì)推動發(fā)電裝置發(fā)電。
三是"海浪積蓄下流型"，利用收縮水道將漲潮時的海浪引入高位水庫形成水位差(水頭)，利用水頭下流直接驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
這三種類型雖然各有優(yōu)點(diǎn)，但它們共同的缺點(diǎn)是1、海浪能轉(zhuǎn)換成電能的中間環(huán)節(jié)多，效率低，不容易形成規(guī)模；2、只能部分的利用海浪機(jī)械能，不能把無序的、分散的、低密度的、不穩(wěn)定的波浪能吸收起來，發(fā)電成本高；3、海浪能量轉(zhuǎn)換裝置及其構(gòu)筑物承受災(zāi)害性海洋氣候的能力差，不容易抵御臺風(fēng)、海嘯的破壞，安全隱患較大。這是當(dāng)今海浪能開發(fā)利用的主要難題。
最近英國等西歐國家開發(fā)出了浮筒式海蛇技術(shù)，他們使用幾個串接在一起的浮筒騎在海浪上，利用海浪的起伏坡角的變化來推動浮筒的活塞發(fā)電，這種方式的確可以使得系統(tǒng)的抗風(fēng)浪性得以增強(qiáng)，但因?yàn)椴ɡ说钠鸱旧砥鋵?shí)很平緩，角度變化也很小，且它是垂直于波峰線的，所以一串浮筒只能對應(yīng)很小寬度的波浪，效率并不理想，其抗臺風(fēng)、海嘯的能力也不夠，并沒有克服上述缺點(diǎn)。
由于各種各樣的技術(shù)問題，海浪發(fā)電成本比熱電高IO倍且存在隱患。要想提高海浪發(fā)電的實(shí)用化水平，必須解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述主要難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述難題而提供的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，尤其是一種機(jī)構(gòu)簡單、中間環(huán)節(jié)少、運(yùn)行安全、可將海浪無序的機(jī)械能比較充分地轉(zhuǎn)換為可利用的動能或勢能的裝置，以供發(fā)電或直接做功之用。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，由海底固定座、晃動支柱、漂浮式采能裝置及換能器組成，其特征在于換能器的工作部件介于漂浮式釆能裝置與晃動支柱之間，通過齒輪傳動裝置或拉壓彈性裝置實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
海底固定座與晃動支柱之間為一可晃動的萬向軸連接。
漂浮式采能裝置為一體積大而中空的容器，晃動支柱貫穿并高出漂浮式采能裝置。晃動支柱的表面具有環(huán)形齒，與該齒相嚙合的動力齒輪固定在漂浮式采能 裝置上，當(dāng)漂浮式采能裝置上下、左右、前后晃動時，通過動力齒輪的齒與環(huán) 形齒之間的作用，帶動換能器的齒輪轉(zhuǎn)動。
還可采用往復(fù)式換能器的一端與晃動支柱伸出的支臂連接，另一端與漂浮 式采能裝置相連的方式換能。
漂浮式采能裝置上裝有儲水倉和可控制海水進(jìn)出儲水倉的重量調(diào)控器。
本發(fā)明的漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、適用范圍廣、 能量轉(zhuǎn)換率高、能抗風(fēng)險、成本低等特點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明


圖1為本發(fā)明的漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的晃動支柱的環(huán)形齒帶動動力齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中1、海底固定座；2、晃動支柱；3、漂浮式采能裝置；4、換能器；4 '、拉壓換能器；201、環(huán)形齒；202、晃動支柱的支臂；301、儲水倉；401、 動力齒輪的齒。
具體實(shí)施例方式
參見圖l，漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置由海底固定座l、晃動支柱2、漂 浮式采能裝置3及換能器4組成，其特征在于換能器4的工作部件介于漂浮式 采能裝置3與晃動支柱2之間，通過齒輪、齒條等傳動裝置或拉壓彈性裝置實(shí) 現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
由于海浪是一種忽上忽下、忽左忽右、忽大忽小、水位時高時低、變化無 常的無序運(yùn)動，因此，要充分采集這些能量，就必須使海浪充分作用于一個物 體做功，將能量傳給該物體，最簡單的一種方式是作用于漂浮物。為了將漂浮 物獲得的能量傳遞給工作機(jī)械和防止漂浮物漂走，本發(fā)明設(shè)置了海底固定座1 和晃動支柱2，海底固定座1與晃動支柱2之間為一可晃動的萬向軸連接。這樣 就可使晃動支柱2隨漂浮物的晃動而晃動，防止支柱折斷，并可將晃動位移的 能量傳遞給換能器4。
漂浮物即漂浮式采能裝置3為一體積大而中空的容器，晃動支柱2貫穿并 高出漂浮式采能裝置3。優(yōu)選的方案是將漂浮式采能裝置3制作成具有類似潛水 艇功能但水平面積又相當(dāng)大的裝置，該裝置的中央有一垂直于水面的管狀通道， 晃動支柱2貫穿其中。
晃動支柱2的表面具有環(huán)形齒201，與該齒相嚙合的動力齒輪固定在漂浮 式采能裝置3上，當(dāng)漂浮式采能裝置3隨著波浪上下、左右、前后晃動時，通
5過動力齒輪的齒401與環(huán)形齒201之間的作用，帶動換能器4的齒輪轉(zhuǎn)動，將 能量傳遞給做功機(jī)械，實(shí)現(xiàn)換能。
還可采用往復(fù)式換能器4 '的一端與晃動支柱2伸出的支臂201連接，另 一端與漂浮式采能裝置3相連的方式換能。
以往認(rèn)為只有浪高超過1.3米才可用于發(fā)電，采用本發(fā)明技術(shù)0.5米的浪也 可用于發(fā)電。
漂浮式采能裝置3上裝有儲水倉301和可控制海水進(jìn)出儲水倉的重量調(diào)控 器。該重量調(diào)控器可根據(jù)海浪的大小以及漂浮式采能裝置3及其附屬物重量調(diào) 控漂浮式采能裝置3的總重量，以調(diào)節(jié)漂浮式采能裝置3與晃動支柱2之間的 相對位移行程，最大限度地利用海浪的能量。當(dāng)災(zāi)害性天氣如臺風(fēng)、海嘯來臨 時，漂浮式采能裝置3的儲水倉301內(nèi)注入足夠量的水，使之降至海底，以保 護(hù)漂浮式采能裝置3免遭巨浪的破壞，并在破壞性巨浪消失后將漂浮式采能裝 置3升起，繼續(xù)海浪能量轉(zhuǎn)換工作。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單可靠、中間環(huán)節(jié)少、能量轉(zhuǎn)換率 高、抗風(fēng)險能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。 盡管參照上述實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了較詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方 案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種將海浪無序的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為可利用的動能或勢能的漂浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，由海底固定座1、晃動支柱2、漂浮采能裝置3、換能器4組成，其特征在于換能器4的工作部件介于漂浮采能裝置3與晃動支柱2之間，通過齒輪傳動裝置或拉壓彈性裝置實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于海底固定座1與 晃動支柱2之間為一可晃動的萬向軸連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于漂浮采能裝置3 為一體積大而中空的容器，晃動支柱2貫穿并高出漂浮式采能裝置3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于晃動支柱2的表 面具有環(huán)形齒201，與該齒相嚙合的換能器4的動力齒輪401固定在漂浮式采 能裝置3上，當(dāng)漂浮采能裝置3隨波浪移動時，通過動力齒輪的齒401與環(huán)形 齒201之間的作用，帶動換能器4的齒輪轉(zhuǎn)動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于拉壓換能器4 一 的一端與晃動支柱2伸出的支臂202連接，另一端與漂浮采能裝置3相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于漂 浮采能裝置3上裝有儲水倉301和可控制海水進(jìn)出儲水倉的重量調(diào)控器。
全文摘要
一種將海浪無序的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為可利用的動能或勢能的飄浮晃動式海浪能量轉(zhuǎn)換裝置，由海底固定座、晃動支柱、漂浮采能裝置和換能器組成，其特征在于換能器的工作部件介于漂浮式采能裝置與晃動支柱之間，通過齒輪鏈條傳動裝置或拉壓彈性裝置實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。該裝置具有中間環(huán)節(jié)少、能量轉(zhuǎn)換率高等特點(diǎn)，可用于發(fā)電或直接做功。
文檔編號F03B13/16GK101644225SQ20081011792
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者卓小勤, 崔秀芳, 益 張, 張吉林 申請人:北京三維正基科技有限公司