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      一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置制造方法

      文檔序號:5157927閱讀:298來源:國知局
      一種利用氣輪機的水平運動浮子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,特別是一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置。它包括發(fā)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(chǔ)上;立柱上方安裝發(fā)電艙,發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)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。本發(fā)明設(shè)計適用于波浪能資源較為豐富的近海區(qū)域,發(fā)電原理簡單,效率穩(wěn)定;氣壓發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部,安全性高;裝置整體,形式簡單,便于制造和安裝。
      【專利說明】一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置

      【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,特別是一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置。

      【背景技術(shù)】
      [0002]隨著世界經(jīng)濟的發(fā)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(yīng)安全和保護環(huán)境等的驅(qū)動,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2.5?)、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(shè)成本低等特點受到了廣泛的研究。同時,其所處區(qū)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(fā)展。然而,考慮到海水的特殊物理化學性質(zhì)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(fā)電裝置,工程師們不得不重點考慮裝置的穩(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,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)的穩(wěn)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(chǎn)生的變化,高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為氣流的動能,進而轉(zhuǎn)化為電能,適用于近海區(qū)域,為海上航標燈、觀測站等離岸設(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)問題所采用的技術(shù)方案是:
      [0006]一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,包括發(fā)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(chǔ)上;立柱上方安裝發(fā)電艙,發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)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。
      [0007]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(cè)都連接有鋼纜并通過定滑輪與氣壓艙連接。
      [0008]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。
      [0009]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(cè)分別與鋼纜鉸接連接。
      [0010]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。
      [0011]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(huán)形柱體,套在圓柱形的軌道上。
      [0012]波浪能裝置通過立柱直接安放在海底基礎(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(fù)運動的動能的變化,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。
      [0013]沒有波浪作用時,浮子的浮力和重力達到平衡狀態(tài),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(fù)運動。當結(jié)構(gòu)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(cè)的鋼纜一起向左運動。浮子右側(cè)的鋼纜通過定滑輪的轉(zhuǎn)向,拉動活塞向右運動,活塞的運動同時帶動氣壓艙內(nèi)的氣體流動,左側(cè)進氣單向閥打開并進氣,同時右側(cè)出氣單向閥打開出氣,氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動氣輪機工作發(fā)電。當結(jié)構(gòu)物附近水體運動方向發(fā)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(cè)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(cè)進氣單向閥打開并進氣,同時左側(cè)出氣單向閥打開出氣,氣體流入到主氣流通道并驅(qū)動氣輪機工作發(fā)電。于是,活塞隨著波浪的作用進入到一個往復(fù)運動的循環(huán),在氣壓艙內(nèi)的氣體也進行往復(fù)流動,氣體不停的流經(jīng)氣輪機,進而驅(qū)動氣輪機轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。在波浪振幅較大時,活塞兩側(cè)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(shè)備。
      [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近海區(qū)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(shè)計,能夠適應(yīng)各種類型的來波;其發(fā)電原理采用了氣體驅(qū)動氣輪機的方式,形式簡單,效率穩(wěn)定;氣壓發(fā)電裝置安裝于裝置主體內(nèi)部,安全性高;裝置整體,形式簡單,便于制造和安裝。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0017]圖2是本發(fā)明浮子向右運動時的工作狀態(tài)示意圖。
      [0018]圖3是本發(fā)明浮子向左運動時的工作狀態(tài)示意圖。
      [0019]圖4是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
      [0020]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-活塞,9-氣輪機,10-主氣流通道,11-制動擋板,12-左側(cè)進氣單向閥,13-右側(cè)進氣單向閥,14-左側(cè)出氣單向閥,15-右側(cè)出氣單向閥,16-氣壓艙,17-軌道。

      【具體實施方式】
      [0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
      [0022]實施例1:
      [0023]如圖1所示,裝置整體通過立柱3安放在海底基礎(chǔ)6上;立柱3上方安裝發(fā)電艙1,發(fā)電艙1內(nèi)安裝氣壓發(fā)電裝置;兩個立柱3之間布放浮子2和軌道17,軌道17兩端分別固定于立柱3上,浮子2通過鋼纜7和定滑輪4與氣壓發(fā)電裝置連接;浮子2左右兩側(cè)都連接有鋼纜7并通過定滑輪4與氣壓發(fā)電裝置連接;氣壓艙16中布放有兩組進氣、出氣單向閥;活塞8兩側(cè)分別與鋼纜7鉸接連接;活塞8所處通道的兩端布放有制動擋板11。
      [0024]如圖2所示,浮子2向右運動時單向閥的工作狀態(tài)。
      [0025]如圖3所示,浮子2向左運動時單向閥的工作狀態(tài)。
      [0026]如圖4所示,數(shù)個利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置可以并排布放,形成一個波浪能發(fā)電場。
      [0027]本實施例的工作原理:
      [0028]實際使用中在沒有波浪作用時,浮子2的浮力和重力達到平衡狀態(tài),浮子2靜止不動。當波浪傳遞到波浪能裝置時,浮子2會隨著水體流速的變化而左右運動,進而帶動鋼纜7和活塞8作往復(fù)運動。當結(jié)構(gòu)物附近水體向左運動時,同時帶動浮子2沿著軌道17向左運動,拉動浮子2右側(cè)的鋼纜7 —起向左運動。浮子7右側(cè)的鋼纜7通過定滑輪4的轉(zhuǎn)向,拉動活塞8向右運動,活塞8的運動同時帶動氣壓艙16內(nèi)的氣體流動,左側(cè)進氣單向閥12打開并進氣,同時右側(cè)出氣單向閥15打開出氣,氣體流入到主氣流通道10并驅(qū)動氣輪機9工作發(fā)電。當結(jié)構(gòu)物附近水體運動方向發(fā)生變化時,水體向右運動同時帶動浮子2向右運動,浮子2沿著軌道17向右拉動浮子2左側(cè)的鋼纜7向右運動,進而通過鋼纜7帶動活塞8向左加速,也帶動氣壓艙16中的氣體流動,流動方向與上一過程相反,右側(cè)進氣單向閥13打開并進氣,同時左側(cè)出氣單向閥14打開出氣,氣體流入到主氣流通道10并驅(qū)動氣輪機9工作發(fā)電。于是,活塞8隨著波浪的作用進入到一個往復(fù)運動的循環(huán),在氣壓艙16內(nèi)的氣體也進行往復(fù)流動,氣體不停的流經(jīng)氣輪機9,進而驅(qū)動氣輪機9轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。在波浪振幅較大時,活塞8兩側(cè)安裝的制動擋板11能夠有效的控制活塞8的運動幅度,以免損壞機械設(shè)備。
      [0029]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述,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】
      1.一種利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,包括發(fā)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(chǔ)上;立柱上方安裝發(fā)電艙,發(fā)電艙內(nèi)安裝氣輪機發(fā)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。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,其特征在于:浮子左右兩側(cè)都連接有鋼纜并通過定滑輪與氣壓艙連接。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,其特征在于:氣壓艙中布放有兩組進氣、出氣單向閥。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,其特征在于:活塞兩側(cè)分別與鋼纜鉸接連接。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,其特征在于:活塞所處通道的兩端布放有制動擋板。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣輪機的水平運動浮子式波浪能裝置,其特征在于:浮子為環(huán)形柱體,套在圓柱形的軌道上。
      【文檔編號】F03B13/18GK104373283SQ201410527442
      【公開日】2015年2月25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 申請人:長沙理工大學
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