一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置。它包括發(fā)電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、齒輪箱和發(fā)電機(jī)。其特征是：裝置整體通過(guò)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)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；兩個(gè)立柱之間布放浮子，浮子通過(guò)鋼纜和定滑輪與傳動(dòng)齒條連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用浮子的點(diǎn)吸收式液壓波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)各個(gè)方向的來(lái)波；其發(fā)電原理簡(jiǎn)單，效率穩(wěn)定；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(jiǎn)單，便于制作和安裝。
【專利說(shuō)明】一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]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(guó)對(duì)能源的需求迅速增長(zhǎng)。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。
[0003]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(guò)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(duì)較高，又不容易受到臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響。近些年來(lái)，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(duì)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】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)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，提供一種垂向運(yùn)動(dòng)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)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測(cè)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。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種垂向運(yùn)動(dòng)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、齒輪箱和發(fā)電機(jī)。其特征是:裝置整體通過(guò)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)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；兩個(gè)立柱之間布放浮子，浮子通過(guò)鋼纜和定滑輪與傳動(dòng)齒條連接。
[0007]所述的一種垂向運(yùn)動(dòng)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(guò)定滑輪與齒條連接。
[0008]所述的一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是:發(fā)電艙中的傳動(dòng)齒條和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
[0009]所述的一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是:傳動(dòng)齒條的兩端分別與鋼纜鉸接連接。
[0010]所述的一種垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征是:齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)。
[0011]波浪能裝置通過(guò)立柱直接安防在海底基礎(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(lái)波方向無(wú)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(kāi)，保障裝置的安全性。
[0012]沒(méi)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)鋼纜和傳動(dòng)齒條作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波峰通過(guò)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(guò)定滑輪的轉(zhuǎn)向，拉動(dòng)傳動(dòng)齒條向右運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)齒條的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電力。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(kāi)始向下加速，進(jìn)而通過(guò)鋼纜帶動(dòng)傳動(dòng)齒條向左加速，直到浮子位于波谷位置，這個(gè)過(guò)程中傳動(dòng)齒條向左運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與上一過(guò)程相反，通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。于是，傳動(dòng)齒條隨著波浪的作用進(jìn)入到一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)，齒條不斷的帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)使得發(fā)電機(jī)工作輸出電力。齒輪箱中的順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)能夠保證無(wú)論輸入轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向都是不變的，這個(gè)設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域，采用浮子的垂向運(yùn)動(dòng)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(lái)波；其發(fā)電原理形式簡(jiǎn)單，效率穩(wěn)定；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(jiǎn)單，便于制作和安裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的齒輪箱的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
[0018]圖中，1-發(fā)電艙，2_浮子,3_立柱,4_定滑輪,5_自由水面，6_海底,7_鋼纜,8_齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸，9-傳動(dòng)齒條，10-順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)，11-逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)，12-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，13-發(fā)電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1:
[0021 ] 如圖1所示，裝置整體通過(guò)立柱3安放在海底基礎(chǔ)6上；立柱3上方安裝發(fā)電艙I，發(fā)電艙內(nèi)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條9和發(fā)電機(jī)13 ;兩個(gè)立柱3之間布放浮子2 ;浮子2上下兩側(cè)都連接有鋼纜7并通過(guò)定滑輪4與傳動(dòng)齒條9連接；發(fā)電艙I中的傳動(dòng)齒條9和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸8咬合連接；傳動(dòng)齒條9的兩端分別與鋼纜7鉸接連接。
[0022]如圖2所示，齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)10和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)11 ；齒輪箱中的棘輪機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸12，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13工作。
[0023]如圖3所示，數(shù)個(gè)垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置可以并排布放，形成一個(gè)波浪能發(fā)電場(chǎng)。
[0024]本實(shí)施例的工作原理:
[0025]實(shí)際使用中在沒(méi)有波浪作用時(shí)，浮子2的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，浮子2靜止不動(dòng)。當(dāng)波浪傳遞到波浪能裝置時(shí)，浮子2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7和傳動(dòng)齒條9作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波峰通過(guò)浮子2所處位置時(shí)，浮子2在動(dòng)水壓力和靜水壓力的共同作用下，浮子2所受的力的平衡被打破，浮子2加速向上運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)浮子2下方的鋼纜7 —起向上運(yùn)動(dòng)。浮子2下方的鋼纜7通過(guò)定滑輪4的轉(zhuǎn)向，拉動(dòng)傳動(dòng)齒條9向右運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)齒條9的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)13，發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電力。當(dāng)波峰繼續(xù)向前傳遞，浮子2隨著所處位置水面高程的下降，開(kāi)始向下加速，進(jìn)而通過(guò)鋼纜7帶動(dòng)傳動(dòng)齒條9向左加速，直到浮子2位于波谷位置，這個(gè)過(guò)程中傳動(dòng)齒條9向左運(yùn)動(dòng)，也帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與上一過(guò)程相反，通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13工作發(fā)電。于是，傳動(dòng)齒條9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)，齒條不斷的帶動(dòng)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)13使得發(fā)電機(jī)13工作輸出電力。齒輪箱中的順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)10和逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)11能夠保證無(wú)論輸入轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，發(fā)電機(jī)13的轉(zhuǎn)軸12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向都是不變的，這個(gè)設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0026]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種垂向運(yùn)動(dòng)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、齒輪箱和發(fā)電機(jī)，其特征是:裝置整體通過(guò)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)安裝齒輪箱、傳動(dòng)齒條和發(fā)電機(jī)；兩個(gè)立柱之間布放浮子，浮子通過(guò)鋼纜和定滑輪與傳動(dòng)齒條連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征在于:浮子上下兩側(cè)都連接有鋼纜并通過(guò)定滑輪與齒條連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征在于:發(fā)電艙中的傳動(dòng)齒條和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征在于:傳動(dòng)齒條的兩端分別與鋼纜鉸接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)吸收式波浪能裝置，其特征在于:齒輪箱中安裝了一組順時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時(shí)針棘輪機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F03B13/16GK104329209SQ201410448316
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】彭偉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)