近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，包括基座船，在基座船上鉸接吸波立柱，吸波立柱上套裝吸波浮子，吸波立柱上安裝第一液壓缸，第一液壓缸的缸桿與吸波浮子相連，基座船上安裝第二液壓缸，第二液壓缸的缸桿通過鋼索與吸波立柱相連。吸波浮子和吸波立柱分別主要吸收波浪的勢能和動能，可提高裝置的頻率響應范圍、增加發(fā)電效率?；脑O計便于裝置的安裝及投放，提高了裝置的機動性和靈活性，降低了維護成本。基座船可隨潮位變化而升降，增加了環(huán)境適應性，同時增加了發(fā)電效率。吸波浮子與吸波立柱通過相互套連，吸波立柱底端與基座船鉸接連接，并可傾斜平靠在基座船的靠背上，提高了在惡劣環(huán)境能發(fā)電下的生存能力。
【專利說明】近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種發(fā)電裝置，具體地說是一種利用波浪能發(fā)電的裝置。

【背景技術】
[0002]人類賴以生存的家園——地球，79%的表面被海洋所覆蓋，日月交替，風起水涌，大自然為人類創(chuàng)造了取之不盡用之不竭的海洋潮汐資源與海洋波浪資源，在化石燃料日益減少，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)的今天，通過開發(fā)新技術，對海洋波浪資源這種清潔能源的廣泛利用顯得日益重要。
[0003]海洋波浪能資源可再生，無污染，儲量大，分布廣，但是海洋波浪能資源的能量密度低，能量極值變化大，難以大規(guī)模開發(fā)利用。我國沿海地區(qū)的海洋波浪能資源具有分布廣泛、能量密度相對不高的特點。在海洋波浪能資源開發(fā)的地區(qū)范圍內(nèi)，近岸海域的海洋環(huán)境相對遠海溫和，同時近岸波浪能量受海底摩擦損失有限，波浪能級較沿岸海域豐富。而且，在近岸海域，波浪能利用裝置容易投放及維護，波浪能資源易于開發(fā)。目前在近岸海域應用的研發(fā)比較成熟的波浪能裝置主要有兩種類型。一種是垂蕩浮子型，這類裝置的吸波部分是環(huán)形或立柱形的垂蕩浮子，為保證浮子主要參與垂蕩運動，浮子運動受主浮筒的限制，主浮筒直接固定在海底或通過錨鏈固定在海底。垂蕩浮子隨波浪運動，垂蕩浮子的運動機械能通過液壓發(fā)電裝置轉化為電能，或直接通過直驅(qū)電機獲得電能。例如我國提出的一種點吸收式海洋波浪能發(fā)電系統(tǒng)一岸式點吸收式海洋波浪能轉換裝置，其吸波浮體就是采用的垂蕩浮子。另一種類型是利用縱蕩體捕獲波浪能，這類轉置一般包括基座和吸波體，基座一般固定在海底，吸波部分的形狀是擺板或立柱，吸波部分與基座多采用鉸接連接，擺板或立柱隨著波浪的運動做縱蕩運動，運動機械能通過液壓發(fā)電裝置轉化為電能。綜上所述可以看出，(I)目前在近岸應用的波浪能發(fā)電裝置中以垂蕩體和縱蕩體吸波裝置為主，吸波體運動形式單一，對波浪的頻率響應范圍有限，這使得高效率的轉化波浪能量受到限制。(2)波浪能利用裝置投放后，在使用過程中必然面臨維護和維修問題，在實際作業(yè)海域很難對裝置進行維護維修，因此將裝置回收至船塢成了必然的選擇，如何使裝置便于安裝投放同時易于回收維護和維修是設計波浪能利用裝置需要考慮的重要問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提供的是一種能量輸出效率高，回收維護和維修方便的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]包括基座船，在基座船上鉸接吸波立柱，吸波立柱上套裝吸波浮子，吸波立柱上安裝第一液壓缸，第一液壓缸的缸桿與吸波浮子相連，基座船上安裝第二液壓缸，第二液壓缸的缸桿通過鋼索與吸波立柱相連。
[0007]本實用新型還可以包括:
[0008]1、所述吸波浮子是由環(huán)形立柱和環(huán)形圓錐構成的組合體。
[0009]2、吸波立柱內(nèi)有水艙，基座船船尾安裝有靠背，所述靠背上表面為傾斜面。
[0010]3、在吸波浮子內(nèi)環(huán)中設置有保持吸波浮子與吸波立柱之間相對滾動的萬向球。
[0011]4、吸波立柱通過法蘭盤與撐桿的一端相連，撐桿的另一端與基座船鉸接，鋼索一端連接在撐桿上的吊索環(huán)上，鋼索另一端通過鋼索滑輪與第二液壓缸的缸桿相連，鋼索滑輪固定在基座船甲板上。
[0012]5、包括兩個或兩個以上的基座船，各基座船之間通過連接桿相連，各基座船上的吸波立柱之間通過連襟板彼此相連。
[0013]本實用新型提出了一種新型近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置。主要目的在于解決現(xiàn)有波浪能利用裝置能量輸出效率低，回收維護和維修困難的問題。
[0014]本實用新型的主要特點在于由吸波立柱和套裝在吸波立柱上的吸波浮子構成海蘑菇式吸波體，海蘑菇式吸波體與液壓能量輸出裝置和基座船共同組成近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置。既可以單體作業(yè)，也可以由多個海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置采用多級并聯(lián)方式共同作業(yè)。
[0015]吸波浮子是由環(huán)形立柱和環(huán)形圓錐構成的組合體，環(huán)形立柱與環(huán)形圓錐的高度比視具體海況而定，水線位于環(huán)形立柱部分。
[0016]吸波立柱與吸波浮子相套連，兩者之間通過安裝在吸波浮子內(nèi)環(huán)中的萬向球保持運動靈活，吸波立柱的橫截面形狀可以是圓形，矩形等。。
[0017]基座船安裝有兩個軸承座，軸承座內(nèi)配置有耐海水腐蝕軸承,吸波立柱通過撐桿和鉸接軸與基座船鉸接連接。吸波立柱內(nèi)設計有水艙。基座船船尾安裝有靠背，靠背上表面設計有傾斜面，在風浪較大或者是回收維護過程中，吸波立柱可繞鉸接點傾斜至與靠背靠攏。
[0018]吸波浮子和吸波立柱的液壓能量輸出裝置是各自獨立的。在海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置多級并聯(lián)作業(yè)情況下，各單元的基座船之間通過連接桿相連，各單元的撐桿之間采用連襟板彼此相連。基座船兩端安裝有錨鏈孔。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型采用吸波浮子與吸波立柱分別主要吸收波浪勢能和波浪動能，以兩部分相結合的方式轉換波浪能量，可增加裝置對波浪頻率的響應范圍，使海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的適用范圍廣，季節(jié)適應性強，同時可增加裝置的發(fā)電量。吸波浮子和吸波立柱采用的液壓能量轉換轉置相互獨立，互不干擾，保證了裝置發(fā)電量的可靠性和靈活性?；脑O計方便海洋波浪能裝置的建造，基座船與拖船配合使裝置易于投放和回收，降低了下水和維修成本，船體內(nèi)可布置各種液壓元件和發(fā)電設備，容易實現(xiàn)快速、高效的開發(fā)海洋波浪能資源。吸波立柱通過撐桿與基座船鉸接，立柱內(nèi)部設計有水艙，水艙注水后立柱可傾斜平靠至基座船上的靠背，這既方便了對裝置回收進行維護和維修，又提高了裝置在惡劣海洋環(huán)境下的生存能力。本實用新型在哈爾濱工程大學船模拖曳水池進行了模型試驗，與單獨垂蕩浮子試驗數(shù)據(jù)相比較，本實用新型試驗發(fā)電量最大比其高約37%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的一種應用在近岸的海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的側視圖。
[0021]圖2是本實用新型中一種應用在近岸的海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置雙單元并聯(lián)的軸測圖。
[0022]圖3是本實用新型中一種應用在近岸的海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置雙單元并聯(lián)的俯視圖。
[0023]圖4是本實用新型使用狀態(tài)參考圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細的描述。
[0025]本實用新型的具體組成如下圖1、圖2和圖3所示。
[0026]結合圖1和圖3所示，吸波浮子200與吸波立柱100相套連，吸波立柱100通過撐桿101與基座船303上的轉軸103相連，撐桿101通過法蘭盤與吸波立柱100相連，同時采用肘板加強連接處剛度。轉軸103通過軸承104支撐在軸承座102上，為方便設備安裝及維修，軸承座102固定在軸承座基座112上，軸承座基座112固定在基座船303上。液壓桿201與吸波浮子200連接，萬向節(jié)203 —端固定在吸波立柱100上，一端與液壓缸202相連。撐桿101上設有鋼索環(huán)105，鋼索106 —端連接鋼索環(huán)105，通過鋼索滑輪110和靠背111，另一端與液壓桿107相連，液壓缸108通過固定座109固定在基座船303上。液壓缸202與液壓缸108不限于這種連接方式，可以互換液壓缸202與液壓缸108的連接方式，也可以均采用液壓缸202的連接方式，或者均采用液壓缸108的連接方式。吸波立柱100內(nèi)設計有水艙113，水艙113連接有進水管和排水管，可以實現(xiàn)對吸波立柱100浮態(tài)的調(diào)整?；ǜ×ε?00和設備艙301，浮力艙300調(diào)節(jié)裝置整體浮態(tài)，同時安裝有錨鏈孔302用于系錨泊系統(tǒng)。裝置可以單獨作業(yè)，圖3所示為裝置單元的兩級并聯(lián)作業(yè)方式，兩裝置單元之間通過連接桿304相互連接基座船，通過連襟板305互相連接吸波立柱100，裝置整體也可以采用大于兩級的并聯(lián)方式，此時各單元之間的連接方式依然與兩級并聯(lián)方式時一致。圖4中裝置通過錨鏈和重塊固定于海底，需要說明的是，本裝置的安裝方式并不限于圖4 一種，在作業(yè)區(qū)海水深度和潮汐情況滿足要求的前提下，也可以選擇使基座船303座底的方式進行作業(yè)。圖1、2和4中的A代表海面波浪。
[0027]本實用新型的工作原理是:在波浪水質(zhì)點軌圓運動的作用下，吸波立柱100產(chǎn)生搖擺做縱搖運動，吸波浮子200產(chǎn)生升沉做垂蕩運動，同時吸波浮子200在立柱運動的限制下發(fā)生縱搖和縱蕩運動，即吸波浮子200以垂蕩、縱搖和縱蕩三自由度運動完成橢圓運動。吸波浮子200通過液壓桿101帶動液壓缸202活塞上下運動，此時一部分波浪能通過浮子橢圓運動的機械能變?yōu)榱艘簤耗?。吸波立?00通過液壓桿107帶動液壓缸108活塞上下運動，此時一部分波浪能通過立柱縱搖運動的機械能變?yōu)榱艘簤耗?。液壓?08采用自回復式液壓缸，也可以在吸波立柱100對稱一側再安裝一個液壓缸以吸收吸波立柱的往復運動能量。吸波浮子和吸波立柱的液壓能量輸出轉置相互獨立。在近岸應用的情況下，輸出液壓能量可以通過管路輸送至岸上通過其他能量轉換裝置轉換為電能，同時可以使用水泵通過電纜控制水艙113的進水和排水，實現(xiàn)吸波立柱100浮態(tài)的調(diào)整。
[0028]本實施方式可利用吸波浮子和吸波立柱在隨波浪運動時產(chǎn)生的機械能通過液壓裝置發(fā)電，實現(xiàn)依靠波浪能獲得電能的目的，裝置運動形式簡單，兩部分能量輸出相互獨立，發(fā)電方式可靠。吸波浮子和吸波立柱分別主要吸收波浪的勢能和動能，兩部分吸波裝置相結合可提高裝置的頻率響應范圍，可增加裝置的發(fā)電效率?；脑O計便于裝置的安裝及投放，提高了裝置的機動性和靈活性，降低了維護成本?；ㄟ^錨鏈固定在海底，可隨潮位變化而升降，增加了裝置的環(huán)境適應性，同時增加了裝置的發(fā)電效率。吸波浮子與吸波立柱通過相互套連，吸波立柱底端與基座船鉸接連接，并可傾斜平靠在基座船的靠背上，提高了裝置在惡劣環(huán)境能發(fā)電下的生存能力。
【權利要求】
1.一種近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，包括基座船，其特征是:在基座船上鉸接吸波立柱，吸波立柱上套裝吸波浮子，吸波立柱上安裝第一液壓缸，第一液壓缸的缸桿與吸波浮子相連，基座船上安裝第二液壓缸，第二液壓缸的缸桿通過鋼索與吸波立柱相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述吸波浮子是由環(huán)形立柱和環(huán)形圓錐構成的組合體。
3.根據(jù)權利要求2所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:在吸波浮子內(nèi)環(huán)中設置有保持吸波浮子與吸波立柱之間相對滾動的萬向球。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:吸波立柱內(nèi)有水艙，基座船船尾安裝有靠背，所述靠背上表面為傾斜面。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:吸波立柱通過法蘭盤與撐桿的一端相連，撐桿的另一端與基座船鉸接，鋼索一端連接在撐桿上的吊索環(huán)上，鋼索另一端通過鋼索滑輪與第二液壓缸的缸桿相連，鋼索滑輪固定在基座船甲板上。
6.根據(jù)權利要求4所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:吸波立柱通過法蘭盤與撐桿的一端相連，撐桿的另一端與基座船鉸接，鋼索一端連接在撐桿上的吊索環(huán)上，鋼索另一端通過鋼索滑輪與第二液壓缸的缸桿相連，鋼索滑輪固定在基座船甲板上。
7.根據(jù)權利要求1、2或3所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:包括兩個或兩個以上的基座船，各基座船之間通過連接桿相連，各基座船上的吸波立柱之間通過連襟板彼此相連。
8.根據(jù)權利要求4所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:包括兩個或兩個以上的基座船，各基座船之間通過連接桿相連，各基座船上的吸波立柱之間通過連襟板彼此相連。
9.根據(jù)權利要求5所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:包括兩個或兩個以上的基座船，各基座船之間通過連接桿相連，各基座船上的吸波立柱之間通過連襟板彼此相連。
10.根據(jù)權利要求6所述的近岸海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:包括兩個或兩個以上的基座船，各基座船之間通過連接桿相連，各基座船上的吸波立柱之間通過連襟板彼此相連。
【文檔編號】F03B13/14GK204175514SQ201420525788
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2014年9月12日
【發(fā)明者】曲治國, 馬慶位 申請人:哈爾濱工程大學