一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【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，特別涉及一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置。它包括船型漂浮主體、擺板、傳動裝置和發(fā)電箱。其特征是：船型漂浮主體的側(cè)面安裝有傳動裝置和擺板；發(fā)電箱布放于漂浮主體的內(nèi)部；擺板通過傳動裝置和發(fā)電箱連接；傳動裝置連接發(fā)電箱內(nèi)的傳動齒條，并通過傳動齒條帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動發(fā)電。本發(fā)明設(shè)計能根據(jù)海浪傳遞的方向自動調(diào)整自身的朝向，高效穩(wěn)定地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于深水區(qū)域，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。
【專利說明】一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置

【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，特別是一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源危機和溫室效應(yīng)的加劇，海洋可再生能源的開發(fā)越來越受到重視。其中，波浪能由于其儲量巨大受到廣泛關(guān)注，目前已有大量形式各異的波浪能裝置被研發(fā)出來。根據(jù)波浪能裝置布放的位置，可將其分為三類:離岸式、近岸式和沿岸式。由于易于安裝和維護、建設(shè)成本低等特點，早期研究較多、應(yīng)用較廣的設(shè)計大多都屬于近岸式和沿岸式。然而，近岸地區(qū)相對較低的波浪能密度大大限制了波浪能的利用和波浪能技術(shù)的發(fā)展。
[0003]相對地，在深水地區(qū)波浪能的密度較高，同時又不會占用寶貴的陸地資源，在近些年來深水區(qū)離岸式波浪能裝置受到人們更多的關(guān)注，其具有代表性的是位于蘇格蘭的波浪能發(fā)電公司Pelamis在葡萄牙開發(fā)的Agucadoura波浪能發(fā)電場中的“海蛇”發(fā)電裝置。一般地，離岸式裝置安裝于深水區(qū)域(水深大于40米)，這給波浪能裝置的安裝和維護都帶來了挑戰(zhàn)。由于離岸區(qū)域風(fēng)浪資源豐富，且在時間分布上變化較大，甚至還會面臨臺風(fēng)等極端天氣，工程師們不得不重點考慮離岸式波浪能裝置的穩(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，需要考察設(shè)計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)問題是:克服上述現(xiàn)有波浪能技術(shù)的布放地區(qū)能量密度低、安全性差等不足，提供一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，它能根據(jù)海浪傳遞的方向自動調(diào)整自身的朝向，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于深水區(qū)域，為海上采油平臺、觀測站等離岸設(shè)施提供電力，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，包括船型漂浮主體、擺板、傳動裝置和發(fā)電箱。其特征是:船型漂浮主體的側(cè)面安裝有傳動裝置和擺板；發(fā)電箱布放于漂浮主體的內(nèi)部；擺板通過傳動裝置和發(fā)電箱連接；傳動裝置連接發(fā)電箱內(nèi)的傳動齒條，并通過傳動齒條帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動發(fā)電。
[0007]所述的一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:船型漂浮主體為橢圓形柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空。
[0008]所述的一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:傳動裝置由一個長連桿和一個短連桿組成，兩個連桿之間鉸接連接。
[0009]所述的一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:傳動裝置與擺板連接是鉸接連接，與傳動齒條連接是剛性連接。
[0010]所述的一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:長連桿上下都安裝有固定擋板。
[0011]所述的一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:發(fā)電箱中安裝有傳動變速齒輪箱，齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機構(gòu)和一組逆時針棘輪機構(gòu)。
[0012]船型漂浮主體可以采用單錨鏈固定于海底，其可以在海平面上朝向任意方向。漂浮主體的橢圓形外形以及擺板的布放方法使得整體發(fā)電裝置在迎向來波方向時裝置受到的水動力學(xué)阻力最小，由此，當(dāng)波浪作用于船型漂浮發(fā)電裝置時，裝置會自動調(diào)整為朝向來波的方向。同時，較小的水動力學(xué)阻力也保證了在風(fēng)浪條件較為惡劣時，整體發(fā)電裝置受到的波浪力較小，保障了裝置的安全性。
[0013]擺板與漂浮主體鉸接相連，只有一個轉(zhuǎn)動的運動自由度。海浪傳遞過來時，波峰作用于兩個前擺板，擺板的轉(zhuǎn)動帶動短連桿和長連桿運動，與長連桿剛性連接的傳動齒條也隨之運動，并驅(qū)動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過變速箱的加速和變向，保證了發(fā)電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動速度和統(tǒng)一的轉(zhuǎn)動方向，發(fā)電機發(fā)電。由于漂浮主體周圍安裝有多個擺板，這多個擺板之間相互獨立，發(fā)電系統(tǒng)也互不影響，有利于整體波浪能裝置電能輸出的穩(wěn)定性。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明適用于波浪能資源較為豐富的深水區(qū)域，采用橢圓形船型漂浮主體和多擺板設(shè)計，能夠根據(jù)來波方向自動調(diào)整裝置朝向；其發(fā)電原理簡單，形式穩(wěn)定；發(fā)電系統(tǒng)均安裝于船型主體內(nèi)部，安全性高；本設(shè)計基于漂浮式平臺，形式簡單，便于安裝和轉(zhuǎn)移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的安裝示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的變速齒輪箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1-船型漂浮主體，2-擺板，3-發(fā)電箱，4-電纜，5-傳動裝置，6-鉸接點，7-鉸接點，8-短連桿，9-鉸接點，10-長連桿，11-擋板，12-傳動齒條，13-齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸活塞，
14-順時針棘輪機構(gòu)，15-逆時針棘輪機構(gòu)，16-發(fā)電機轉(zhuǎn)軸，17-發(fā)電機。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實施例1:
[0022]如圖1所示，船型漂浮主體I的側(cè)面安裝有傳動裝置5和擺板2 ;發(fā)電箱3布放于漂浮主體I的內(nèi)部；擺板2通過傳動裝置5和發(fā)電箱3連接。
[0023]如圖2所示，擺板2與漂浮主體I鉸接6連接；傳動裝置5連接發(fā)電箱3內(nèi)的傳動齒條12，并通過傳動齒條12帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動發(fā)電；傳動裝置5由一個長連桿10和一個短連桿8組成，兩個連桿之間鉸接9連接；傳動裝置5與擺板2連接是鉸接7連接，與傳動齒條12連接是剛性連接；長連桿10上下都安裝有固定擋板11。
[0024]如圖3所示，發(fā)電箱3中安裝有傳動變速齒輪箱，齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機構(gòu)14和一組逆時針棘輪機構(gòu)15。
[0025]本實施例的工作原理:
[0026]實際使用時，船型漂浮主體I處于漂浮狀態(tài)，其上部表面略高于水平面位置。當(dāng)波浪傳遞到漂浮主體I時，如果漂浮主體I斜向來波方向，則漂浮主體I所受的不均勻波浪力會使其自動調(diào)整為迎著來波方向從而達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)波浪傳遞到船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，擺板2與漂浮主體I鉸接相連，只有一個轉(zhuǎn)動的運動自由度。海浪傳遞過來時，波峰作用于兩個前擺板，擺板2的轉(zhuǎn)動帶動短連桿8和長連桿10運動，與長連桿10剛性連接的傳動齒條12也隨之運動，并驅(qū)動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動，通過變速箱的加速和變向，保證了發(fā)電機轉(zhuǎn)軸16的轉(zhuǎn)動速度和統(tǒng)一的轉(zhuǎn)動方向，發(fā)電機17發(fā)電。由于漂浮主體I周圍安裝有多個擺板2，這多個擺板2之間相互獨立，發(fā)電系統(tǒng)也互不影響，有利于整體波浪能裝置電能輸出的穩(wěn)定性。長連桿10上下安裝的4個擋片11限定了傳動齒條12的運動范圍，從而保證了擺板2的轉(zhuǎn)動幅度不會太大，不會顯著改變整體船型裝置的水動力學(xué)阻力特征，保證其在能量轉(zhuǎn)換過程中裝置朝向方向的一致性。
[0027]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，包括船型漂浮主體、擺板、傳動裝置和發(fā)電箱，其特征是:船型漂浮主體的側(cè)面安裝有傳動裝置和擺板；發(fā)電箱布放于漂浮主體的內(nèi)部；擺板通過傳動裝置和發(fā)電箱連接；傳動裝置連接發(fā)電箱內(nèi)的傳動齒條，并通過傳動齒條帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:船型漂浮主體為橢圓形柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:傳動裝置由一個長連桿和一個短連桿組成，兩個連桿之間鉸接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:傳動裝置與擺板連接是鉸接連接，與傳動齒條連接是剛性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:長連桿上下都安裝有固定擋板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:發(fā)電箱中安裝有傳動變速齒輪箱，齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機構(gòu)和一組逆時針棘輪機構(gòu)。
【文檔編號】F03B13/14GK104405562SQ201410527321
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】彭偉, 張文盛 申請人:長沙理工大學(xué)