一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋工程和波能發(fā)電裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。這種發(fā)電裝置包括浮式基底、張力腿、中心立柱和垂蕩浮箱，中心立柱上固定兩個限位板，套在中心立柱上的垂蕩浮箱位于兩個限位板之間，形狀為碟形的垂蕩浮箱與限位板的接觸面上各設(shè)有一個彈簧減震裝置，垂蕩浮箱內(nèi)設(shè)有3-6驅(qū)動發(fā)電機(jī)的齒輪齒條式傳動裝置。該裝置可以應(yīng)用于水深較大的海域，垂蕩浮箱能適應(yīng)海面的高度，潮汐和海浪的流向?qū)Πl(fā)電效率的影響小。浮式基底便于安裝和拆除，維護(hù)方便。發(fā)電設(shè)備和蓄電設(shè)備均設(shè)置在裝置內(nèi)部，減小傳輸距離過長引起的能量損失。浮式基底本身可以控制裝置整體的升沉，方便設(shè)備維修，必要時可全部沉入海底，對規(guī)避臺風(fēng)災(zāi)害也有很大好處。
【專利說明】 一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋工程和波能發(fā)電裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]海洋中的波浪蘊藏著大量的能量，波浪能具有清潔、可再生、儲量大、分布廣等特點，因此，波浪能發(fā)電一直倍受人們重視和關(guān)注。
[0003]波浪能發(fā)電裝置的研發(fā)費用和制造成本高。近岸以及固定基礎(chǔ)的波浪發(fā)電裝置，其建設(shè)和使用過程中，受天氣、環(huán)保等條件制約，對選址的要求也很高。當(dāng)潮汐發(fā)生時，發(fā)電裝置本身如不進(jìn)行調(diào)整，發(fā)電效率會大幅降低乃至無法工作。當(dāng)波浪的傳播方向改變時，能量的吸收也會受到很大的影響。由于裝置浸沒在水中，本身的維護(hù)工作難度較大。當(dāng)自然災(zāi)害來臨時，因為無法躲避而可能遭到破壞。從發(fā)電裝置到用電處的傳輸距離較長，能量損失較大，液壓管路布置不方便。在這背景情況下，研發(fā)的本實用新型裝置具有對水深的要求較低，可應(yīng)用海域范圍廣，對潮汐和海浪的流向適應(yīng)力強，便于安裝和拆除，維護(hù)方便，電能傳輸距離短，能量損失小，可以控制裝置的升沉，容易規(guī)避臺風(fēng)災(zāi)害等優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，該裝置能適應(yīng)復(fù)雜多變的海洋環(huán)境，以較高的效率將波浪能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行存儲。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，它包括浮式基底和張力腿，它還包括中心立柱和垂蕩浮箱，所述浮式基底的下部連接張力腿，上部固定連接套有垂蕩浮箱的中心立柱；所述浮式基底采用兼作壓載艙的中空直圓柱體結(jié)構(gòu)，所述張力腿與海底直接固定，張力腿在浮式基底的下方正中位置集中布置多個張力腿，在外周均勻布置張力腿，所述中心立柱上固定兩個限位板，套在中心立柱上的垂蕩浮箱位于兩個限位板之間，形狀為碟形的垂蕩浮箱與限位板的接觸面上各設(shè)有一個彈簧減震裝置；所述垂蕩浮箱內(nèi)設(shè)有3-6驅(qū)動發(fā)電機(jī)的齒輪齒條式傳動裝置，齒輪齒條式傳動裝置包括主傳動齒條、主傳動齒輪、一級加速齒輪和加速齒輪箱，主傳動齒條固定在兩個限位板之間的中心立柱上，主傳動齒條依次經(jīng)主傳動齒輪、一級加速齒輪、加速齒輪箱與固定在垂蕩浮箱內(nèi)的發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)與整流和蓄電設(shè)備進(jìn)行電連接，在中心立柱頂部限位板的下方懸掛波浪海流傳感器，上方設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向傳感器；在深海波能的作用下，垂蕩浮箱沿中心立柱上的主傳動齒條作上下位移，通過齒輪齒條式傳動裝置驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0006]所述中心立柱采用直圓柱形結(jié)構(gòu)、三角形桁架結(jié)構(gòu)或四邊形桁架結(jié)構(gòu)。
[0007]所述減震裝置采用彈簧片減震結(jié)構(gòu)或橡膠減震結(jié)構(gòu)。
[0008]在組合使用時，組合連接單體之間共用一個大型浮式基底，組合連接單體以方形或圓形陣列的形式布置于大型浮式基底上。
[0009]本實用新型的有益效果是:這種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置包括浮式基底、張力腿、中心立柱和垂蕩浮箱，中心立柱上固定兩個限位板，套在中心立柱上的垂蕩浮箱位于兩個限位板之間，形狀為碟形的垂蕩浮箱與限位板的接觸面上各設(shè)有一個彈簧減震裝置，垂蕩浮箱內(nèi)設(shè)有3-6驅(qū)動發(fā)電機(jī)的齒輪齒條式傳動裝置。在深海波能的作用下，垂蕩浮箱沿中心立柱上的主傳動齒條作上下位移，通過齒輪齒條式傳動裝置驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。該裝置由于采用浮式基底，可以應(yīng)用于水深較大的海域。因為垂蕩浮箱能自發(fā)地適應(yīng)海面的高度，潮汐和海浪的流向?qū)Πl(fā)電效率的影響小。浮式基底本身便于安裝和拆除，維護(hù)方便。發(fā)電設(shè)備和蓄電設(shè)備均設(shè)置在裝置內(nèi)部，減小傳輸距離過長引起的能量損失。浮式基底本身可以控制裝置整體的升沉，方便設(shè)備維修，必要時可全部沉入海底，對規(guī)避臺風(fēng)災(zāi)害也有很大好處。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置的主視圖
[0011]圖2是一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置的俯視圖
[0012]圖3是圖1中的A-A剖面圖
[0013]圖4是圖2中的B-B剖面圖
[0014]圖5是圖4中的I局部放大圖
[0015]圖6是中心立柱采用圓柱形式時的主視圖
[0016]圖7是中心立柱采用圓柱形式時的俯視圖
[0017]圖8是圖6中的C-C剖面圖
[0018]圖9是中心立柱采用四邊形桁架形式時的主視圖
[0019]圖10是中心立柱采用四邊形桁架形式時的俯視圖
[0020]圖11是圖9中的D-D剖面圖
[0021]圖12是多個裝置組合布置成方形陣列的示意圖的主視圖
[0022]圖13是多個裝置組合布置成方形陣列的示意圖的俯視圖
[0023]圖14是多個裝置組合布置成圓形陣列的示意圖的主視圖
[0024]圖15是多個裝置組合布置成圓形陣列的示意圖的俯視圖
[0025]圖中:1、浮式基底，2、張力腿，3、中心立柱，4、限位板，5、主傳動齒條，6、垂蕩浮箱，
7、彈簧減震裝置，8、風(fēng)向風(fēng)速傳感器，9、主傳動齒輪，10、一級加速齒輪，11、波浪海流傳感器，12、加速齒輪箱，13、發(fā)電機(jī)，14、整流和蓄電設(shè)備，15、組合連接單體，16、大型浮式基底。

【具體實施方式】
[0026]以下參照附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
[0027]圖1、2表示出了一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置外形結(jié)構(gòu)圖。發(fā)電裝置主體由兩部分組成，其一為主要由浮式基底I和中心立柱3構(gòu)成的固定部分，其二為主要由垂蕩浮箱6以及其內(nèi)部的裝置和設(shè)備。浮式基底I由張力腿2系泊固定，主體波浪載荷小，對水深要求低。張力腿2在浮式基底I正中密集布置，在周圍均勻布置。張力腿2 —端與浮式基底I連接，另一端固定在在海底。中心立柱3與浮式基底I固定連接，中心立柱3采用三角形桁架的形式，結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性較好，同時保證與垂蕩浮箱6配合相對運動的穩(wěn)定性。垂蕩浮箱6套在中心立柱3外，形狀為碟形，能減少水的阻力。中心立柱3上下設(shè)限位板4，限位板4與垂蕩浮箱6接觸的地方布有彈簧減震裝置7。中心立柱3外緣豎直裝有主傳動齒條5。
[0028]圖3、4、5表示出了一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及機(jī)械傳動構(gòu)件的相互關(guān)系。中心立柱3邊緣的主傳動齒條5和垂蕩浮箱6內(nèi)的主傳動齒輪齒輪9嚙合。主傳動齒輪9和一級加速齒輪10嚙合。一級加速齒輪10與加速齒輪箱12的輸入端連接。加速齒輪箱12的輸出端與發(fā)電機(jī)13連接。發(fā)電機(jī)13與整流和蓄電設(shè)備14連接。
[0029]圖6、7、8示出了圓柱型中心立柱的結(jié)構(gòu)形式。主傳動齒條5在中心立柱3上均勻布置三條，夾角為120°，垂蕩浮箱6上對應(yīng)安裝三個主傳動齒輪9。
[0030]圖9、10、11示出了四邊形桁架中心立柱的結(jié)構(gòu)形式。主傳動齒條5在中心立柱3的四條棱上共布置四條，垂蕩浮箱6上對應(yīng)安裝四個主傳動齒輪9。
[0031]圖12、13、14、15示出了組合使用的形式，組合布置時，組合連接單體之間共用一個大型浮式基底，組合連接單體以方形或圓形陣列的形式布置于大型浮式基底上。這種形式可以使組合連接單體之間的橫向力相互抵消。
[0032]所述用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置采用的工作步驟如下:
[0033]浮式基底I由張力腿在工作位置系泊固定，張力腿始終為張緊狀態(tài)保證浮式基底的穩(wěn)固。裝置本身受到的浮力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，剩余浮力靠拉緊張力腿的預(yù)張力予以平衡。垂蕩浮箱3漂浮于水面；波浪來時，垂蕩浮箱6受到的浮力發(fā)生變化，產(chǎn)生垂向運動；中心立柱3與垂蕩浮箱6產(chǎn)生相對滑動，限位板4限制垂蕩浮箱6的位移范圍防止滑脫，彈簧減震裝置7減少碰撞對裝置造成的傷害；中心立柱3上安裝的主傳動齒條5帶動垂蕩浮箱6上的主傳動齒輪9轉(zhuǎn)動；主傳動齒輪9帶動一級加速齒輪10轉(zhuǎn)動；一級加速齒輪10帶動加速齒輪箱12運動；加速齒輪箱12帶動發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)動；發(fā)電機(jī)13產(chǎn)生的電能經(jīng)過整流和蓄電設(shè)備14整流后被保存在蓄電池中，亦可通過電纜傳送到岸上。
[0034]風(fēng)暴等災(zāi)害來臨時，向浮式基底I內(nèi)的壓載艙加壓載，可以使裝置整體沉入水底，以躲避災(zāi)害。
[0035]裝置需要維護(hù)時，浮式基底I內(nèi)的壓載艙壓載減少，可以使基底上表面浮出水面，方便維護(hù)工作的實施。
【權(quán)利要求】
1.一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，它包括浮式基底(I)和張力腿(2)，其特征在于:它還包括中心立柱(3)和垂蕩浮箱(6)，所述浮式基底(I)的下部連接張力腿(2)，上部固定連接套有垂蕩浮箱(6)的中心立柱(3);所述浮式基底(I)采用兼作壓載艙的中空直圓柱體結(jié)構(gòu)，所述張力腿(2)與海底直接固定，張力腿(2)在浮式基底(I)的下方正中位置集中布置多個張力腿(2)，在外周均勻布置張力腿(2)，所述中心立柱(3)上固定兩個限位板(4)，套在中心立柱(3)上的垂蕩浮箱(6)位于兩個限位板(4)之間，形狀為碟形的垂蕩浮箱(6)與限位板(4)的接觸面上各設(shè)有一個彈簧減震裝置(7);所述垂蕩浮箱(6)內(nèi)設(shè)有3-6驅(qū)動發(fā)電機(jī)(13)的齒輪齒條式傳動裝置，齒輪齒條式傳動裝置包括主傳動齒條(5)、主傳動齒輪(9)、一級加速齒輪(10)和加速齒輪箱(12)，主傳動齒條(5)固定在兩個限位板(4)之間的中心立柱(3)上，主傳動齒條(5)依次經(jīng)主傳動齒輪(9)、一級加速齒輪(10)、加速齒輪箱(12)與固定在垂蕩浮箱(6)內(nèi)的發(fā)電機(jī)(13)連接，發(fā)電機(jī)(13)與整流和蓄電設(shè)備(14)進(jìn)行電連接，在中心立柱(3)頂部限位板(4)的下方懸掛波浪海流傳感器(11)，上方設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向傳感器(8);在深海波能的作用下，垂蕩浮箱(6)沿中心立柱(3)上的主傳動齒條(5)作上下位移，通過齒輪齒條式傳動裝置驅(qū)動發(fā)電機(jī)(13)發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述中心立柱(3)采用直圓柱形結(jié)構(gòu)、三角形桁架結(jié)構(gòu)或四邊形桁架結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述減震裝置(7)采用彈簧片減震結(jié)構(gòu)或橡膠減震結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:在組合使用時，組合連接單體(15)之間共用一個大型浮式基底(16)，組合連接單體(15)以方形或圓形陣列的形式布置于大型浮式基底(16)上。
【文檔編號】F03B13/16GK203948223SQ201420343394
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】林焰, 管官, 于雁云, 李楷, 陳明 申請人:大連理工大學(xué)