推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置、尤其在混凝土預(yù)制海洋平臺(tái)上采用的 推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為人類未來(lái)向海洋拓展生存空間的有利工具，混凝土預(yù)制海洋平臺(tái)必將成為 未來(lái)人類社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)（參見本申請(qǐng)人的申請(qǐng)?zhí)朜o. 201210034805.9的題為"支撐 海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)"的在先申請(qǐng)及本申請(qǐng)人的申請(qǐng)?zhí)枮?No. 201210104898. 8的題為"海上風(fēng)電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺(tái)及施工方法" 的在先申請(qǐng)中提到的海洋平臺(tái)或其他形式的固定于海底的平臺(tái)）。若此類混凝土預(yù)制海洋 平臺(tái)在海洋中大規(guī)模施工建設(shè)的話，每個(gè)海洋平臺(tái)上的能源供應(yīng)將會(huì)成為亟待解決的關(guān)鍵 問(wèn)題。
[0003] 雖然能源供應(yīng)可以采用多種手段解決，但是海浪發(fā)電作為一種可靠的、基本上不 受天氣陰晴影響的、安全清潔的發(fā)電手段非常適合于在海洋平臺(tái)上采用。
[0004] 利用海浪發(fā)電主要分為三種形式：第一種是利用海浪浪波產(chǎn)生流體介質(zhì)（例如空 氣或水）的壓力變化來(lái)進(jìn)行發(fā)電，例如將空氣或其他合適的介質(zhì)以非固定容器的方式放置 于海面上，利用大海波浪運(yùn)動(dòng)使得空氣或所述介質(zhì)壓縮并利用此過(guò)程中的能量的吸收與釋 放轉(zhuǎn)化為動(dòng)力推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；第二種是利用海浪浪波的橫向運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電；第三種是 利用海浪浪波的堅(jiān)直上下運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電，例如采用由海浪推動(dòng)的浮體作上下運(yùn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng) 桿系、繩系、滑輪系等裝置推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0005] 從結(jié)構(gòu)體積與造價(jià)、維護(hù)方面考慮，僅僅上述第三種形式的海浪發(fā)電最適合于在 海洋平臺(tái)中采用。這種機(jī)械式捕捉海浪的上下運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的裝置需要有一固定點(diǎn)才能將每次 浪的上下波動(dòng)都轉(zhuǎn)化為用于發(fā)電的機(jī)械能。對(duì)此，現(xiàn)有各種設(shè)計(jì)常用浮體浮于海上，其底部 有繩纜等錨到海底，機(jī)械發(fā)電裝置或安裝在浮體內(nèi)或安裝在海底的錨箱內(nèi)，這樣應(yīng)用及維 修都不方便。為使波浪的上下波幅（浮體上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)）都能發(fā)電一全波段發(fā)電，很多 現(xiàn)有裝置都是以某一種流體作媒介，間接推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，以達(dá)到全波段發(fā)電。直接推動(dòng)發(fā) 電機(jī)的機(jī)械裝置則以繩纜等柔性連接為主以改變往復(fù)運(yùn)動(dòng)其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)的方向。也就是利 用柔性連接作反相，以鏈系、繩系為主，在海洋各種惡劣環(huán)境中很容易發(fā)生鏈繩脫落，維修 費(fèi)用高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的海浪發(fā)電裝置全波段發(fā)電能力不穩(wěn)定、維護(hù)不便且維護(hù)成本 高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新穎的海浪發(fā)電裝置，其特別適合用在混凝土預(yù)制海洋平臺(tái) 中。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置、尤其在混凝土預(yù) 制的海洋平臺(tái)上采用的推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置，所述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置包括：
[0008] 浮于海面上隨海浪上下起伏的浮體；
[0009] 與所述浮體相連的且被約束成僅隨所述浮體作上下堅(jiān)直運(yùn)動(dòng)的連接機(jī)構(gòu)；
[0010] 將所述連接機(jī)構(gòu)的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)扭力的推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；
[0011] 與所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置動(dòng)力連接的慣性飛輪；以及
[0012] 由所述慣性飛輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
[0013] 優(yōu)選地，在所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與所述慣性飛輪之間設(shè)置調(diào)速用變速箱、尤其自 動(dòng)變速箱、特別是無(wú)級(jí)變速箱。
[0014] 優(yōu)選地，所述變速箱的輸出軸經(jīng)由第一離合器與所述慣性飛輪相連。
[0015] 優(yōu)選地，所述慣性飛輪經(jīng)由第二離合器與一恒速齒輪箱相連而驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā) 電。
[0016] 優(yōu)選地，所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括與所述連接機(jī)構(gòu)固定連接的齒板，所述齒板具 有沿所述連接機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向延伸的縱向中央開槽，兩個(gè)齒條在所述槽的縱向相對(duì)內(nèi)側(cè)上彼 此錯(cuò)開地設(shè)置，所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置還包括一用于輸出扭力的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè) 置兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方向相同的單向齒輪，這兩個(gè)單向齒輪分別與前述齒條嚙合。
[0017] 優(yōu)選地，所述齒板的上升運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)單向齒輪中的第一單向齒輪與同其對(duì) 應(yīng)的齒條嚙合而驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)、同時(shí)第二單向齒輪空轉(zhuǎn)，而所述齒板的下降運(yùn)動(dòng)驅(qū) 動(dòng)所述第二單向齒輪與同其對(duì)應(yīng)的齒條嚙合而驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)、同時(shí)第一單向齒輪空 轉(zhuǎn)，以此推挽轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0018] 優(yōu)選地，所述浮體經(jīng)由萬(wàn)向鉸與所述連接機(jī)構(gòu)相連。
[0019] 優(yōu)選地，所述連接機(jī)構(gòu)能夠任意按需伸縮。
[0020] 優(yōu)選地，所述浮體為多個(gè)浮體，且各配備一個(gè)推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述浮體之間的間 距可按需設(shè)定、尤其以各所述浮體所處不同相位的推挽轉(zhuǎn)動(dòng)能夠相互疊加的距離設(shè)定。
[0021] 優(yōu)選地，所述浮體為至少兩個(gè)，且各配備一個(gè)推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述浮體之間的間 距約為所述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置所處海域的海浪的平均波長(zhǎng)的1/4。
[0022] 優(yōu)選地，所述浮體為至少四個(gè)，且各配備一個(gè)推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述浮體之間的間 距約為所述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置所處海域的海浪的平均波長(zhǎng)的1/8。
[0023] 優(yōu)選地，沿海浪行進(jìn)的方向，先著海浪的浮體的體積最小，后著海浪的浮體的體積 依次更大。
[0024] 優(yōu)選地，各所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置共享同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0025] 優(yōu)選地，各所述推挽式轉(zhuǎn)動(dòng)裝置共享兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，且所述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上各配置至 少一個(gè)浮體，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相互成一角度、優(yōu)選90度的角度布置且經(jīng)由附加的機(jī)械轉(zhuǎn)換 裝置輸出驅(qū)動(dòng)所述慣性飛輪的扭力。
[0026] 優(yōu)選地，所述附加的機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置是鏈輪結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)。
[0027] 優(yōu)選地，在所述慣性飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將要大于所述變速箱的輸出軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，所述慣 性飛輪與所述變速箱的輸出軸之間的第一離合器處于斷開狀態(tài)。
[0028] 優(yōu)選地，所述慣性飛輪與所述恒速齒輪箱之間的第二離合器根據(jù)需要開閉，以確 保所述恒速齒輪箱輸出穩(wěn)定的扭力驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種海洋平臺(tái)、尤其混凝土預(yù)制的海洋平臺(tái)， 其包括至少四個(gè)混凝土預(yù)制空心筒墩構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)以及由梁板系組成的平臺(tái)部分，在海 洋平臺(tái)上安裝前述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置，以使得所述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式海浪發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸位于所述平臺(tái)部分內(nèi)。
[0030] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于海浪的上下波浪運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)浮體上下運(yùn)動(dòng)而直接轉(zhuǎn)化 為機(jī)械動(dòng)能，沒(méi)有中間介質(zhì)，例如水、空氣等常用于海浪發(fā)電的中間介質(zhì)，因此效率高而損 失少。旋轉(zhuǎn)動(dòng)能則暫存在一飛輪，可以穩(wěn)定地向發(fā)電機(jī)輸出能量，保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電，及 輸出電力質(zhì)量佳。海洋平臺(tái)的合適水深為5至50米，結(jié)合本發(fā)明的海浪發(fā)電裝置，可令海 洋平臺(tái)更具價(jià)值。而本發(fā)明裝置由于有海洋平臺(tái)作支撐，造價(jià)可大幅降低，是發(fā)展海洋事業(yè) 的一個(gè)重要的互補(bǔ)共生裝置。
[0031] 本發(fā)明以緊湊的齒輪及齒板組成的堅(jiān)固機(jī)械裝置，將浮體的堅(jiān)直上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 為單向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)本發(fā)明，所述推挽轉(zhuǎn)動(dòng)式發(fā)電裝置在一個(gè)往復(fù)周期中， 相反方向的海浪運(yùn)動(dòng)都能經(jīng)齒輪齒板組合驅(qū)動(dòng)輸出軸以單一方向旋轉(zhuǎn)，此裝置非常適合海 浪發(fā)電。根據(jù)本發(fā)明，利用浮于海面上的浮體傳遞上下運(yùn)動(dòng)。浮體通過(guò)桿系相連到此裝置， 而此裝置則固定到海洋平臺(tái)或類似海洋建筑物。浮體隨海浪上下運(yùn)動(dòng)，無(wú)論向上或向下都 可以驅(qū)動(dòng)輸出軸以同一方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的扭力經(jīng)過(guò)一齒輪變速箱輸出，優(yōu)化 地此齒輪變速箱為無(wú)級(jí)變速箱，所述變速箱輸出端連接一離合器，離合器接一慣性飛輪，所 述慣性飛輪用作儲(chǔ)存輸出軸輸出的動(dòng)能。所述變速箱保證輸出軸輸出的扭力經(jīng)變速箱提速 后令旋轉(zhuǎn)中的慣性飛輪轉(zhuǎn)得更快，即慣性飛輪不斷吸收