一種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海上可再生能源領(lǐng)域，尤其涉及一種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋儲(chǔ)存著巨大的可再生能源，隨著人類開(kāi)發(fā)海洋的活動(dòng)進(jìn)一步深入，人們?cè)絹?lái)越重視海洋能源的利用。目前大多海浪發(fā)電方式為海岸式，無(wú)法充分利用遠(yuǎn)洋的海洋能源。此外，目前大多浮標(biāo)式海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備采用蓄電池及太陽(yáng)能供電，續(xù)航能力不強(qiáng)從而需要及時(shí)更換供電設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置及方法?？勺杂善≡诤Ｃ嫔?，同時(shí)捕獲風(fēng)能和波浪能，利用遠(yuǎn)離近海的海洋能源，將風(fēng)浪能轉(zhuǎn)化為電能后可供附帶的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備使用。
[0004]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置，包括中心連接支撐裝置，若干個(gè)呈中心對(duì)稱分布的發(fā)電裝置；
[0006]所述中心連接支撐裝置，包括主浮體4、風(fēng)能捕獲板1和水平連接在主浮體4外周的多個(gè)水平連接桿3，所述風(fēng)能捕獲板1通過(guò)豎直支撐桿2設(shè)置在主浮體4上；
[0007]所述發(fā)電裝置，包括副浮體5、發(fā)電機(jī)支撐桿7、發(fā)電機(jī)8、滾輪9，重物11和拉繩10 ；
[0008]所述發(fā)電機(jī)8通過(guò)發(fā)電機(jī)支撐桿7設(shè)置在副浮體5上，滾輪9安裝在發(fā)電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上，拉繩10 —端纏繞在滾輪9上，拉繩10的另一端連接重物11 ;所述各副浮體5通過(guò)水平連接桿3，呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布在主浮體4的周圍。
[0009]所述發(fā)電機(jī)支撐桿7與副浮體5之間還設(shè)置有阻尼板6。所述主浮體4為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的直徑由上至下逐漸變小。
[0010]采用非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)行發(fā)電的方法如下:
[0011]將非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的(較高)重心作用下，海浪的運(yùn)動(dòng)使非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，主浮體4及副浮體5傾斜或上下振動(dòng)，使重物11與滾輪9之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，重物11的重力使拉繩10張緊，拉繩10帶動(dòng)滾輪9使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0012]進(jìn)一步的，當(dāng)存在海風(fēng)時(shí)，設(shè)置在豎直支撐桿2上的風(fēng)能捕獲板1受風(fēng)，海風(fēng)使主浮體4及副浮體5產(chǎn)生的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)得到放大，使得整個(gè)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置同樣進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，在海浪與海風(fēng)共同作用下，進(jìn)一步提高非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置不穩(wěn)定性；進(jìn)而加劇了主浮體4及副浮體5的傾斜角度或上下振動(dòng)次數(shù)，增加了重物11與滾輪9之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，重物11的重力使拉繩10張緊，拉繩10帶動(dòng)滾輪9使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0013]當(dāng)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的傾斜角度超過(guò)安全傾斜角度時(shí)，阻尼板6與海水接觸產(chǎn)生阻尼力，抑制非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)一步失穩(wěn)，使其失穩(wěn)狀態(tài)保持在安全傾斜角度范圍內(nèi)。
[0014]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0015]本發(fā)明非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的(較高)重心作用下，海浪的運(yùn)動(dòng)使非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，主浮體4及副浮體5傾斜或上下振動(dòng)，使重物11與滾輪9之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，重物11的重力使拉繩10張緊，拉繩10帶動(dòng)滾輪9使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0016]本發(fā)明，技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，構(gòu)思巧妙，造價(jià)低廉，其利用了非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的可控失穩(wěn)性質(zhì)，使重物與發(fā)電裝置產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將海面風(fēng)浪能轉(zhuǎn)化為電能，充分利用可再生能源，所產(chǎn)生電能可用于附帶海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備供電。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例
[0020]如圖1所示。本發(fā)明非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置，包括中心連接支撐裝置，若干個(gè)呈中心對(duì)稱分布的發(fā)電裝置；所述中心連接支撐裝置，包括主浮體4、風(fēng)能捕獲板1和水平連接在主浮體4外周的多個(gè)水平連接桿3，所述風(fēng)能捕獲板1通過(guò)豎直支撐桿2設(shè)置在主浮體4上；所述發(fā)電裝置，包括副浮體5、發(fā)電機(jī)支撐桿7、發(fā)電機(jī)8、滾輪9，重物11和拉繩10 ；
[0021]所述發(fā)電機(jī)8通過(guò)發(fā)電機(jī)支撐桿7設(shè)置在副浮體5上，滾輪9安裝在發(fā)電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上，拉繩10 —端纏繞在滾輪9上，拉繩10的另一端連接重物11 ;所述發(fā)電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸與外界之間通過(guò)密封處理，防止海水浸蝕。
[0022]所述各副浮體5通過(guò)水平連接桿3，呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布在主浮體4的周圍。
[0023]所述發(fā)電機(jī)支撐桿7與副浮體5之間還設(shè)置有阻尼板6。
[0024]所述主浮體4為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的直徑由上至下逐漸變小。提高整個(gè)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的重心，從而使其處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0025]采用非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)行發(fā)電的方法如下:
[0026]將非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的(較高)重心作用下，海浪的運(yùn)動(dòng)使非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，主浮體4及副浮體5傾斜或上下振動(dòng)，使重物11與滾輪9之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，重物11的重力使拉繩10張緊，拉繩10帶動(dòng)滾輪9使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0027]當(dāng)存在海風(fēng)時(shí)，由于豎直支撐桿2的長(zhǎng)度遠(yuǎn)高于主浮體4，使設(shè)置在豎直支撐桿2上的風(fēng)能捕獲板1受風(fēng)，海風(fēng)使主浮體4及副浮體5產(chǎn)生的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)得到放大，使得整個(gè)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置同樣進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，在海浪與海風(fēng)共同作用下，進(jìn)一步提高非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置不穩(wěn)定性；進(jìn)而加劇了主浮體4及副浮體5的傾斜角度或上下振動(dòng)次數(shù)，增加了重物11與滾輪9之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，重物11的重力使拉繩10張緊，拉繩10帶動(dòng)滾輪9使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0028]當(dāng)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的傾斜角度超過(guò)安全傾斜角度時(shí)，阻尼板6與海水接觸產(chǎn)生阻尼力，抑制非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)一步失穩(wěn)，使其失穩(wěn)狀態(tài)保持在安全傾斜角度范圍內(nèi)。
[0029]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置，其特征在于:包括中心連接支撐裝置，若干個(gè)呈中心對(duì)稱分布的發(fā)電裝置； 所述中心連接支撐裝置，包括主浮體(4)、風(fēng)能捕獲板(1)和水平連接在主浮體(4)外周的多個(gè)水平連接桿(3)，所述風(fēng)能捕獲板(1)通過(guò)豎直支撐桿(2)設(shè)置在主浮體(4)上； 所述發(fā)電裝置，包括副浮體(5)、發(fā)電機(jī)支撐桿(7)、發(fā)電機(jī)(8)、滾輪(9)，重物(11)和拉繩(10); 所述發(fā)電機(jī)⑶通過(guò)發(fā)電機(jī)支撐桿(7)設(shè)置在副浮體(5)上，滾輪(9)安裝在發(fā)電機(jī)(8)的轉(zhuǎn)軸上，拉繩(10) —端纏繞在滾輪(9)上，拉繩(10)的另一端連接重物(11); 所述各副浮體(5)通過(guò)水平連接桿(3)，呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布在主浮體(4)的周圍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)支撐桿(7)與副浮體(5)之間還設(shè)置有阻尼板(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置，其特征在于:所述主浮體(4)為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的直徑由上至下逐漸變小。4.采用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)行發(fā)電的方法，其特征在于包括如下步驟: 將非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置漂浮于海面上，重物(11)沉入海水中；在非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的重心作用下，海浪的運(yùn)動(dòng)使非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，主浮體(4)及副浮體(5)傾斜或上下振動(dòng)，使重物(11)與滾輪(9)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，重物(11)的重力使拉繩(10)張緊，拉繩(10)帶動(dòng)滾輪(9)使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪(9)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)行發(fā)電的方法，其特征在于:當(dāng)存在海風(fēng)時(shí)，設(shè)置在豎直支撐桿(2)上的風(fēng)能捕獲板(1)受風(fēng)，海風(fēng)使主浮體(4)及副浮體(5)產(chǎn)生的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)得到放大，使得整個(gè)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置同樣進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，在海浪與海風(fēng)共同作用下，進(jìn)一步提高非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置不穩(wěn)定性；進(jìn)而加劇了主浮體(4)及副浮體(5)的傾斜角度或上下振動(dòng)次數(shù)，增加了重物(11)與滾輪(9)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，重物(11)的重力使拉繩(10)張緊，拉繩(10)帶動(dòng)滾輪(9)使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾輪(9)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)行發(fā)電的方法，其特征在于:當(dāng)非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的傾斜角度超過(guò)安全傾斜角度時(shí)，阻尼板(6)與海水接觸產(chǎn)生阻尼力，抑制非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置進(jìn)一步失穩(wěn)，使其失穩(wěn)狀態(tài)保持在安全傾斜角度范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置及方法，包括中心連接支撐裝置，若干個(gè)呈中心對(duì)稱分布的發(fā)電裝置；中心連接支撐裝置包括主浮體、風(fēng)能捕獲板和連接在主浮體外周的多個(gè)水平連接桿，風(fēng)能捕獲板通過(guò)豎直支撐桿設(shè)置在主浮體上；發(fā)電裝置包括副浮體、發(fā)電機(jī)支撐桿、發(fā)電機(jī)、滾輪，重物和拉繩；發(fā)電機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)支撐桿設(shè)置在副浮體上，滾輪安裝在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，拉繩一端纏繞在滾輪上，拉繩的另一端連接重物；各副浮體通過(guò)水平連接桿，呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布在主浮體的周圍。本裝置技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，構(gòu)思巧妙，利用了非穩(wěn)態(tài)復(fù)合型海上漂浮能量捕獲裝置的可控失穩(wěn)性質(zhì)，同時(shí)捕獲多個(gè)方向的海浪和風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為電能。
【IPC分類】F03D3/06, F03B13/20, F03D13/20, F03D9/25
【公開(kāi)號(hào)】CN105257478
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510649480
【發(fā)明人】謝龍漢, 李曉東, 蔡明京, 李杰鴻
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日