一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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，特別是一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置。它包括發(fā)電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、齒輪箱、軌道和發(fā)電機(jī)。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)安裝齒輪箱、傳動齒條和發(fā)電機(jī)；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傳動齒條連接。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，采用浮子的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置的設(shè)計，能夠適應(yīng)不同大小的波浪；其發(fā)電原理簡單，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，形式簡單，便于制作和安裝。
【專利說明】 一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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，特別是一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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(hù)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(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，其所處區(qū)域波浪能密度相對較高，又不容易受到臺風(fēng)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(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，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，提供一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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)化為電能，適用于近海區(qū)域，為海上航標(biāo)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]一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、齒輪箱、軌道和發(fā)電機(jī)。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)安裝齒輪箱、傳動齒條和發(fā)電機(jī)；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傳動齒條連接。
[0007]所述的一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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齒條連接。
[0008]所述的一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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。
[0009]所述的一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征是:發(fā)電艙中的傳動齒條和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
[0010]所述的一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征是:傳動齒條的兩端分別與鋼纜鉸接連接。
[0011]所述的一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征是:齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時針棘輪機(jī)構(gòu)。
[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(jìn)行安裝。裝置主要利用波浪引起的水體往復(fù)運(yùn)動的動能的變化，其浮子的尺寸也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當(dāng)風(fēng)浪條件較為惡劣時，可以方便地將浮子拆掉并運(yùn)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(dá)到平衡狀態(tài)，浮子靜止不動。當(dāng)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(yùn)動，進(jìn)而帶動鋼纜和傳動齒條作往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體向左運(yùn)動時，同時帶動浮子沿著軌道向左運(yùn)動，拉動浮子右側(cè)的鋼纜一起向左運(yùn)動。浮子右側(cè)的鋼纜通過定滑輪的轉(zhuǎn)向，拉動傳動齒條向右運(yùn)動，傳動齒條的運(yùn)動同時帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，并通過齒輪箱傳動到發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體運(yùn)動方向發(fā)生變化時，水體向右運(yùn)動同時帶動浮子向右運(yùn)動，浮子沿著軌道向右拉動浮子左側(cè)的鋼纜向右運(yùn)動，進(jìn)而通過鋼纜帶動傳動齒條向左加速，這個過程中傳動齒條向左運(yùn)動，也帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與上一過程相反，通過齒輪箱傳動帶動發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。于是，傳動齒條隨著波浪的作用進(jìn)入到一個往復(fù)運(yùn)動的循環(huán)，齒條不斷的帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，齒輪箱傳動到發(fā)電機(jī)使得發(fā)電機(jī)工作輸出電力。齒輪箱中的順時針棘輪機(jī)構(gòu)和逆時針棘輪機(jī)構(gòu)能夠保證無論輸入轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向如何，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向都是不變的，這個設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[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，采用浮子的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置的設(shè)計，能夠適應(yīng)不同大小的波浪；其發(fā)電原理形式簡單，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，形式簡單，便于制作和安裝。

【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)明的齒輪箱的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明在近海布放的示意圖。
[0019]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-傳動齒條，10-軌道，11-順時針棘輪機(jī)構(gòu)，12-逆時針棘輪機(jī)構(gòu)，13-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，14-發(fā)電機(jī)。

【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，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I，發(fā)電艙I內(nèi)安裝齒輪箱、傳動齒條9和發(fā)電機(jī)14 ;兩個立柱3之間布放軌道10和浮子2 ;軌道10兩端分別固定于立柱3上；浮子2左右兩側(cè)都連接有鋼纜7并通過定滑輪4與傳動齒條9連接；發(fā)電艙I中的傳動齒條9和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸8咬合連接；傳動齒條9的兩端分別與鋼纜7鉸接連接。
[0023]如圖2所示，齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機(jī)構(gòu)11和一組逆時針棘輪機(jī)構(gòu)12 ；齒輪箱中的棘輪機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸13，帶動發(fā)電機(jī)14工作。
[0024]如圖3所示，數(shù)個水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置可以并排布放，形成一個波浪能發(fā)電場。
[0025]本實施例的工作原理:
[0026]實際使用中沒有波浪作用時，浮子2的浮力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)，浮子2靜止不動。當(dāng)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(yùn)動，進(jìn)而帶動鋼纜7和傳動齒條9作往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體向左運(yùn)動時，同時帶動浮子2沿著軌道10向左運(yùn)動，拉動浮子2右側(cè)的鋼纜7 —起向左運(yùn)動。浮子2右側(cè)的鋼纜7通過定滑輪4的轉(zhuǎn)向，拉動傳動齒條9向右運(yùn)動，傳動齒條9的運(yùn)動同時帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，并通過齒輪箱傳動到發(fā)電機(jī)14，發(fā)電機(jī)14轉(zhuǎn)動發(fā)出電力。當(dāng)結(jié)構(gòu)物附近水體運(yùn)動方向發(fā)生變化時，水體向右運(yùn)動同時帶動浮子2向右運(yùn)動，浮子2沿著軌道10向右拉動浮子2左側(cè)的鋼纜7向右運(yùn)動，進(jìn)而通過鋼纜7帶動傳動齒條9向左加速，這個過程中傳動齒條9向左運(yùn)動，也帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與上一過程相反，通過齒輪箱傳動帶動發(fā)電機(jī)14工作發(fā)電。于是，傳動齒條9隨著波浪的作用進(jìn)入到一個往復(fù)運(yùn)動的循環(huán)，齒條9不斷的帶動齒輪箱輸入轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，齒輪箱傳動到發(fā)電機(jī)14使得發(fā)電機(jī)14工作輸出電力。齒輪箱中的順時針棘輪機(jī)構(gòu)11和逆時針棘輪機(jī)構(gòu)12能夠保證無論輸入轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向如何，發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)動方向都是不變的，這個設(shè)置提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
[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】
1.一種水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，包括發(fā)電艙、浮子、立柱、定滑輪、鋼纜、齒輪箱、軌道和發(fā)電機(jī)，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)安裝齒輪箱、傳動齒條和發(fā)電機(jī)；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傳動齒條連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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齒條連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征在于:發(fā)電艙中的傳動齒條和齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)軸咬合連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征在于:傳動齒條的兩端分別與鋼纜鉸接連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平運(yùn)動的浮子式直驅(qū)波浪能裝置，其特征在于:齒輪箱中安裝了一組順時針棘輪機(jī)構(gòu)和一組逆時針棘輪機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】F03B13/16GK104405568SQ201410527503
【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 申請人:長沙理工大學(xué)