CN100418286C - 用海浪与风能在近海领域用多体船发电法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用海浪与风力作动力的双体船或多体船发电的方法，利用海洋中海浪的上升和下降所产生的动能和势能，推动海浪发电机的浮子上升和下降，直接带动发电机的转子在发电机定子线圈中作上下运动，用磁力线来回往复式地切割线圈，使发电机发出电能，电流经过控制屏后经升压变压器升高电压后输入电网，此外还在船体平台上安装多台风力发电机组，其用导电铜线与控制屏相连接之后经过升压变压器送到电网。本发明用海浪和风能作为发电动力，不消耗燃料，无排放污染，因此节约资源且环保。

Description

用海浪与风能在近海领域用多体船发电法

技术领域

本发明是在利用近海领域内的海浪与风能在双体或多体船之间建设海浪发电机组群体，并在船体平台上和四周建设安装有风力发电机组群体并连成一体的混合发电方法。

背景技术

在十九世纪人类发电用磁力线切割导电线圈发出电后，就建成用机械能转变成电能的发电站，如蒸气机发电(就是现代发电最大的火力发电站、地热发电、核动力发电)，水能发电(水力电发电站、海水潮夕发电站)，风能发电，太阳能发电，油气发电等等，它们如可分成用资源的能源消耗发电和可再生能源发电两种，用资源作能量发电的是以上所述的火力发量、核动发电、油气发电。可再生能源的是水力发电、风力发电、地热发电、海水潮夕发电、太阳能发电等。其中的水力发电、风能发电、海水潮夕发电、太阳能发电又受时间和季节的变化而变化，它没有火力发电和核动力发电平稳等等。同时这种发电存在消耗资源环境污染严重与资源终结的问题。

发明内容

目前在海岸或浅海滩内建设有单一用风力发电的机组群体，都用固定的机座建设在陆地和浅海滩岩基础上，又受到风力大小的制约，单位瓩发电量的投资大，对电网的供电造成不平衡，但是风力在陆地与海岸附近的风力比较小等。本发明是利用在近海域中的海浪大、海风大等，是可再生的能源，在双体或多体船之间建设海浪发电机机组群体，它的建设造价低，瓩发电投资小等优点，海浪发电是比较平衡发电的可再生能源。同时在船体上安装高低不同的风力发电机组，都经控制屏输送到升压变压器升高电压后再输送到大电网的变电压站，再把电能输送到用电企业和千家万户用电，以上两种方法都是不消耗燃料与资源的。

一种用海浪与风力作动力的双体船或多体船发电的方法，其特征是：由两个船体组成双体船或由多个船体组成多体船，船体与船体之间用型钢焊成骨架以把各船体连接成一条整体的发电船，为了船体在海洋中平衡和固定船体位置，各船体平台3上的船头、船尾都安装有抛锚机2，双体船或多体船就位后抛锚机2开启，抛下船锚4到海底锚定，双体船或多体船的各船体之间用型钢和钢板卷制成发电机体外壳，其用横、竖排列的格式组合焊接成一个整体，单个发电机组安装在用单个型钢和钢板卷制成的单个圆筒型的发电机体外壳内，以使多个单个的发电机组以竖排和横排的格式组成发电机组群体，发电机组群体的下面船体部位用船体横梁18连接各船体，该方法有两种发电方式，第一种发电方式的发电机体外壳内安装有发电机定子，定子铜线圈6中间是转子5，转子下面连接固定在钢板卷制成圆筒型的密闭式的浮子9上，转子5的滑轨槽和浮子9的滑轨槽都安装在发电机体外壳上，转子5的滑轨与其滑轨槽24相配合，浮子9的滑轨与其滑轨槽16相配合，以控制转子5和浮子9作上下直线运动，因转子5在作上下运动时会产生吸气和排气，吸气与排气都由进出气管14来完成，海浪的起伏的力量经船底挡板17后直接作用在浮子9上，使浮子9直线上升和下降，又因转子5固定在浮子9上，所以浮子9上升和下降直接带动转子5穿过定子铜线圈6上升和下降，转子是用钕、铁、硼合金材料作成高强磁性的永久性圆柱体两极磁铁或多极电磁铁，因转子5在浮子9的带动下在定子铜线圈6内作上下来回地运动，使转子5用磁力线来回地切割定子铜线圈6以使定子铜线圈6内产生电流，发电机组开始发电，就这样浮子9带动转子5作周而复始地运动，发电机组就不停的发出电能，定子铜线圈6的出线用导电铜线13连接在控制屏7上；第二种发电方式的发电机组是利用浮子9上升和下降带动连杆23拖动发电机轴19与飞轮20使发电机齿轮或皮带轮21推动发电机组22转动发出电能，并通过导电铜线13接到控制屏7；控制屏7再用导电铜线连接升压变压器8上，升压变压器升高电压后送到电网上，控制屏7内的硅整流器把发电机组发出的电能整流成直流电，向蓄电屏组10供电，让发电机组发出多余的电能送入蓄电屏组10的体内储存，当电力不足时由蓄电屏组10反供出电能作为备用电源用，发电机组22固定在发电机机座板25上；船体平台3上安装有多台风力发电机组15，其用导电铜线13与控制屏7相连接，之后送到升压变压器8，再送到电网，全船各种设备都在控制室1内人员的操控下完成上述整个发电运行的过程。

所述的发电机组群体的每个发电机组的浮子9的底部都在海水的表面之上，以确保海浪上升和下降的动能与势能作用于浮子9上，浮子带动转子5作直线上下来回地运动，以使磁力线切割定子铜线圈6发出电能来，在各个船体的底部都安装有由电动阀门控制的进水口12，为确保各船体的吃水深度相同，打开电动阀门由进水口12进入的海水流入各个船体的底部，船体下沉保证船体吃水深度后，关上电动阀门，进水口12停止进水，当海浪增高加大时，双体船或多体船就需要上浮，迅速打开抽水机把船体中的海水通过排水管口11排出到一定的吃水深度，以保证浮子9浮在海水表面上，确保利用海浪的上升和下降运动，使发电机组群体发出电能来，安装在船体平台3上的多台风力发电机组15自动对准风向以发出电能来。

与背景技术对比的结果：

1、本发明是用海浪风能作为动力的发电站，不消耗燃料，节约资源。

2、因为本发明不消耗资源的燃料，就无污染的排放，海洋中在有海浪、风能就能建成大型发电站，比背景技术的火力、油汽、核动力发电站环保。

3、本发明的发电机组群的数量是由设计者计算后，设计出发电机组群的功率量，比背景技术经济。

4、本发明是双体船或多体船，是平稳的，加上发电机组群体把大浪变成能量，等于是使船上操控人员能平稳地工作。

5、本发明是用海浪作动能的双体船或多体船的海浪发电组与船台上安装的风力发电机组的组合体，因海洋中的海风比陆地上风力大，所以比背景技术陆地上风力发电机组出力率高。

附图说明

附图1是往复式发电机组，附图2是旋转式发电机组。

附图1与附图2的本发明各部件名称：

1、控制室        2、抛锚机

3、船体平台      4、船锚

5、发电机转子    6、发电机定子绝缘铜线圈

7、控制屏        8、升压变压器

9、浮子          10、蓄电屏组

11、抽水机与排水管口    12、电动阀门控制的进水口

13、导电铜线            14、进出气管

15、风力发电机组        16、浮子滑轨与滑轨槽

17、船底挡板            18、船体横梁

19、发电机轴            20、飞轮

21、发电机齿轮或皮带轮  22、发电机组

23、连杆                24、转子滑轨与滑轨槽

25、发电机座板

具体实施方式

本发明与现有制造轮船的方法完全一样，不同之处是把两条或多条轮船合并成一体，形成一条双体式或多体式船形。但与现有的双体轮船也有本质上的不同，它在两条或多条船体中间安装有一个个海浪发电机组的群体，它利用海浪的上升和下降，所产生的动能和势能作为能源的发电机组合的发电机群体，一般最少都是由16台至32台或更多台数的海浪发电机组合的发电机群体，总体发电功率一般是在1.5万千瓦到3万千瓦，或者可以建设成更大功率到10万千瓦到20万千瓦等，由每台发电机组并起来成一个整体，把发出来的交流电经升成高压后再输送到大电网。如果离海岸距离太远，还可把发出的电能转化成微波后，再经船体上的微波发射台装制向岸上发射微波，岸上微波接收站接收后，再转化成电能供应到大电网上。在船体平台上还安装建设有风力发电机组群体形成联合发电机组的群体，最大可到10万千瓦-20万千瓦的组合体，还有少部分可以用硅整流，变成直流电，输入蓄电屏组储存。

单个发电机组是由发电机转子、定子、浮子、定子铜线圈组等组成。主要动力设备是浮子，它利用海浪动力把浮子与转子的上升和下降来发电，它们都安装在双体船中间的发电机组群体当中。双体船和多体船，中间的发电机组合群体的骨架用型钢和钢板焊接成一个整体。发电机组与甲板平行，但是在甲板一米以下才是一个个单个的发电机组，每单个发电机组都安装在一个用钢板卷制成的圆筒型中，如附图1所示，转子是用钕、铁、硼的合金所做成的圆柱型，高强度永久性磁铁或可以用电磁铁做成的磁极。它的高度是由在设计轮船所利用平均海浪高度来定，它与海浪整个高度是一样高度(一般为1.5-2米左右)。它下直接固定在浮子体上方，与浮子连成一个整体，浮子在海浪的作用下，上升和下降的动能和势能直接带动转子上升和下降发出电能。转子和浮子都用滑槽固定装在钢板卷制成的圆筒中的滑轨上，配合成一个运动整体，在滑轨上进行上下运动，使转子穿过定子铜线圈，作上下运动。用磁力线去切割定子的高绝缘的铜线圈(用高性能塑料密封，防止海水浸入线圈)，使定子铜线圈内产生电流流出，这样把动能和势能转变成电能，输送到控制屏，再送到升压变压器升压后输送到大电网变电站，输出强大的电能。定子的外壳固定在钢制圆筒内，内有定子绝缘铜线圈组体，当转子上下运动时，转子的磁力线来回切割定子铜线圈，使线圈来回地发出电能输送出去。钢板卷制成的圆筒型的上方有一个空气进出孔，与进出气管连成一个整体，当转子上升时把空气从上排出，当转子下降时，又由出气管向下供气。这样转子才能很好地运动，用磁力线去切割线圈发出强大的电能。本发电安装数台发电机组，组成一个大功率的发电系统，向电网供电。本发明的吃水深度为发电机组群设备等所载重量之度，并使发电机组群底部的浮子与本多体船所吃的海水平面一致，这样才能保证，海洋中产生的海浪很好地推动浮子，它带动转子上升和下降，这样就能使定子能发出电能，也供应本发明的动力所需。

本发明因是多体船体，它克服了大海每天多次海潮带来的海水升高和下降，造成固定式海浪发电所带来的弊端，古人云：水涨船高，本发明就能很好地发电。

本发明的双体或多体发电机组群体，都是在岸上船乌上建好后再下水，再拖船到指定海位后，下锚固定在近海域内运行发电。有些部件可以在船体就位再进行安装、调试等工作。

本发明在由设计出本发明载重船的总吨位后，设计出多体或多体船的总吃海水深度，也就是船的总排水量是多少？设计出生产需多大的发电量，本发明双体船或多体船所需发电机组群的总功率量是多少？再计算每台发电机组的功率为多少？发电机群体总功率是应发电量的1.2倍。双是用多少台发电机组，组合成的发电机群的供电群体。把每台发电机的功率定下后，就能计算出浮子的浮力量是多少？体积是多大，高度、宽度、厚度(就能决定发电机组群体的总体的高程)和总体排数和宽度是多少？就能计算出整个发电机组群的体积是多少？用多大的型钢和多少数量的钢材等等。用来制作成一个整体相配套的发电机组群，每台单个发电机组的出线互相之间连接好后再连接到控制屏上，控制室由控制人员进行整体控制，如起动、发电、送电、停机等。

本发明的实际操作过程中，当海浪用力推向本船底斜面挡板，挡板上的耳力挡做海浪向前推进，使海浪上升的动力传递给浮子，又因海浪是起伏的，当把浮子向上推动到电高位置后，这样浮子带作转子一同向上升，这样就把动能转变成电能，就是转子用它的磁力线去切割定子的铜导线圈，产生电流输送到控制屏，升压变压器，再送入大电网。当海浪在往下退到最低点的过程时，同样使浮子和转子一同在地心引力的作用下，带作转子在定子线圈中下落，这样就把势能转换成电能，这样周而复始地运动作。或如附图2中所示用浮子带动连杆使飞轮旋转带动发电机转动发出电能等。海浪发电机能永不停止地发出的电能，由多个发电机组，组合成的发电机群，这些过程都在本发明的多体船的控制室内人员来完成控制操作所有的功能。因为本发明是把海浪转变成电能，等于安装了减振器，又因多体船面积比其它船支都大，所以平稳。本发明的多体船发电不用消耗燃料就能让海浪风能发出电能，是利用了可再生能源。就是因为海浪中每时每刻都有大小不同的海浪产生，它就是地球上取之不尽用之不完的能源之一。就这样发电机组都还能不断的发出电能还可加以储备后，得到因故停电之用。

第一是应用“法拉弟”的线圈被磁力线切割后，把机械能转变成电能的原理。机械能转换成电能是(一千克重米/秒＝9.8瓦)海洋中的海浪能把万吨巨轮托起来，又放下去。我们假设海浪的托起与下降，并在两秒钟内完成一个周期托起一万吨重一次和下降一万吨重一次的能量利用来发电，利用本发明转变成电能就可以发出来8万千瓦左右的电能来。本发明也就是利用海浪上升之浮力，把浮子推动上升的机械能推动转子(电磁铁)上升，又因海浪下降后，又产生的势能使转子下降，这样形成转子(电磁铁)。在定子内作来回的机械直线运动，使定子铜线圈被磁力线来回地切割后，就产生电能输送到控制屏和升压变压器再送入大电网。完成整个发电过程是利用升降浮子和转子，确保在最佳位置，就能很好地把海浪产生的机械能转变成电能。或用浮子带动连杆与飞轮转动后使发电机旋转发出强大的电能。

第二，本发明把双体船或多体船的船体吃水较深，所以在海洋中是相对平稳的，但是又是很平稳的平台，确保双体或多体船中间的发电机组，在比较平稳的状态下利用海浪的上升和下降的动能、势能来发出电能，所以本发明在近海领域中能发生强大的电能。全世界有70％以上是海洋，海洋中的海水在被太阳照后，它把太阳照射到地球上巨大的太阳能吸收后，这巨大的能量转变使海水形成巨大的洋流和巨风并掀起海浪等等，另外加上月球对地球的引力等，所以在海洋的海浪得到有无风三尺浪的结果，所以我们可以根据能量守恒定律与能量只能转换的原理。我们设定的海浪在海洋中长1000米宽10米就是10000m²，它的海浪高是一米计算(一般都在1.5-2米)，海水用一秒钟的时间，它就能托起的动能是一万吨米/秒的动能，再加上它一秒下降的势能一万吨米/秒，理论上就能发出来16万千瓦的电能，我国有多长的海岸线，世界又有许多海浪的海洋，所以说海洋上的海浪是地球上取之不完用之不尽的可再生能源。

第三，本发明的双体或多体船，有进水口，由电动阀门控制，当巨轮的吃水深度不够时，可以通过进水口找开电动阀门放入海水到船底部加重船体重量，下降得到平衡于发电机群所需要定位吃水深度。当双体或多体船需要升高时，用抽水机把船底的海水抽出后，保证船体吃水深度，使发电机群体的平台底部发电机浮子与海水面很好的平行接触，浮子才能使海浪发电机能更好地发电。

本发明的双体或多体发电机组群和船体重量和加上装入轮船海水的总重量，是海浪上升浮力的10-15倍，这样确保本发明能很好地利用海浪发出强大的电能来。

本发明应用在现代造船业中上30-40万吨的巨轮中都是非常成熟的技术，当然用现在钢材和造船技术建造单个船体各载5-10万吨级的船体是非常简单的事情了，所以在此不用更多的说明。就用现代造船厂的现在装备、材料，首先建成长128米的两条或多条单体海轮，高程38米，船面宽度在18米，在10米以下船体宽度为28米，底成半圆筒型。

由船体一、船体二组成双体船或由三个以上的船体组成多体船，船体与船体之间用型钢焊成骨架以把各船体连接成一条整体的发电船，为了船体在海洋中平衡和固定船体位置，各船体平台3上的船头、船尾都安装有抛锚机2，双体船或多体船就位后抛锚机2开启，抛下船锚4到海底锚定，双体船或多体船的各船体之间用型钢和钢板卷制成发电机体外壳，其用横、竖排列的格式组合焊接成一个整体，单个发电机组安装在用型钢和钢板卷制成的单个圆筒型的发电机体外壳内，以使多个单个的发电机组以竖排和横排的格式组成发电机组群体，发电机组群体的下面船体部位用船体横梁18连接各船体，该方法有两种发电方式，第一种发电方式的发电机体外壳内安装有发电机定子，定子铜线圈6中间是转子5，转子下面连接固定在钢板卷制成圆筒型的密闭式的浮子9上，转子5的滑轨槽和浮子9的滑轨槽都安装在发电机体外壳上，转子5的滑轨与其滑轨槽24相配合，浮子9的滑轨与其滑轨槽16相配合，以控制转子5和浮子9作上下直线运动，因转子5在作上下运动时会产生吸气和排气，吸气与排气都由进出气管14来完成，海浪的起伏的力量经船底挡板17后直接作用在浮子9上，使浮子9直线上升和下降，又因转子5固定在浮子9上，所以浮子9上升和下降直接带动转子5穿过定子铜线圈6上升和下降，转子是用钕、铁、硼合金材料作成高强磁性的永久性圆柱体两极磁铁或多极电磁铁，因转子5在浮子9的带动下在定子铜线圈6内作上下来回地运动，使转子5用磁力线来回地切割定子铜线圈6以使定子铜线圈6内产生电流，发电机组开始发电，就这样浮子9带动转子5作周而复始地运动，发电机组就不停的发出电能，定子铜线圈6的出线用导电铜线13连接在控制屏7上；第二种发电方式的发电机组是利用浮子9上升和下降带动连杆23拖动发电机轴19与飞轮20使发电机齿轮或皮带轮21推动发电机组22转动发出电能，并通过导电铜线13接到控制屏7；控制屏7再用导电铜线连接升压变压器8上，升压变压器升高电压后送到电网上，控制屏7内的硅整流器把发电机组发出的电能整流成直流电，向蓄电屏组10供电，让发电机组发出多余的电能送入蓄电屏组10的体内储存，当电力不足时由蓄电屏组10反供出电能作为备用电源用，发电机组22固定在发电机机座板25上；船体平台3上安装有多台风力发电机组15，其用导电铜线13与控制屏7相连接，之后送到升压变压器8，再送到电网，全船各种设备都在控制室1内人员的操控下完成上述整个发电运行的过程。

所述的发电机组群体的每个发电机组的浮子9的底部都在海水的表面之上，这样才能确保海浪上升和下降的动能与势能作用于浮子9上，浮子就带动转子5作直线上下来回地运动，以使磁力线切割定子铜线圈6发出电能来，在各个船体的底部都安装有由电动阀门控制的进水口12，为确保各船体的吃水深度相同，打开电动阀门由进水口12进入的海水流入各个船体的底部，船体下沉保证船体吃水深度后，关上电动阀门，进水口12停止进水，当海浪增高加大时，双体船或多体船就需要上浮，迅速打开抽水机把船体中的海水通过排水管口11排出到一定的吃水深度，以保证浮子9浮在海水表面上，确保利用海浪的上升和下降运动，使发电机组群体发出电能来，安装在船体平台3上的多台风力发电机组15会自动对准风向以发出电能来。

本发明是最优选设计之一，不管船体大小和长短，只要是用海浪和风力作为动力发电的装置，能在大海中航行的发电站都是本发明之内，并在近海领域内用此方法发电的海上发电平台，用来发电作为石油海上钻井平台的发电工程，都属于本发明保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种用海浪与风力作动力的双体船或多体船发电的方法，其特征是：由两个船体组成双体船或由多个船体组成多体船，船体与船体之间用型钢焊成骨架以把各船体连接成一条整体的发电船，为了船体在海洋中平衡和固定船体位置，各船体平台(3)上的船头、船尾都安装有抛锚机(2)，双体船或多体船就位后抛锚机(2)开启，抛下船锚(4)到海底锚定，双体船或多体船的各船体之间用型钢和钢板卷制成发电机体外壳，其用横、竖排列的格式组合焊接成一个整体，单个发电机组安装在用单个型钢和钢板卷制成的单个圆筒型的发电机体外壳内，以使多个单个的发电机组以竖排和横排的格式组成发电机组群体，发电机组群体的下面船体部位用船体横梁(18)连接各船体，该方法有两种发电方式，第一种发电方式的发电机体外壳内安装有发电机定子，定子铜线圈(6)中间是转子(5)，转子下面连接固定在用钢板卷制成圆筒型的密闭式的浮子(9)上，转子(5)的滑轨槽和浮子(9)的滑轨槽都安装在发电机体外壳上，转子(5)的滑轨与其滑轨槽(24)相配合，浮子(9)的滑轨与其滑轨槽(16)相配合，以控制转子(5)和浮子(9)作上下直线运动，因转子(5)在作上下运动时会产生排气和吸气，吸气与排气都由进出气管(14)来完成，海浪的起伏的力量经船底挡板(17)后直接作用在浮子(9)上，使浮子(9)直线上升和下降，又因转子(5)固定在浮子(9)上，所以浮子(9)上升和下降直接带动转子(5)穿过定子铜线圈(6)上升和下降，转子是用钕、铁、硼合金材料作成高强磁性的永久性圆柱体两极磁铁或多极电磁铁，因转子(5)在浮子(9)的带动下在定子铜线圈(6)内作上下来回地运动，使转子(5)用磁力线来回地切割定子铜线圈(6)以使定子铜线圈(6)内产生电流，发电机组开始发电，就这样浮子(9)带动转子(5)作周而复始地运动，发电机组就不停的发出电能，定子铜线圈(6)的出线用导电铜线(13)连接在控制屏(7)上；第二种发电方式的发电机组是利用浮子(9)上升和下降带动连杆(23)拖动发电机轴(19)与飞轮(20)使发电机齿轮或皮带轮(21)推动发电机组(22)转动发出电能，并通过导电铜线(13)接到控制屏(7)；控制屏(7)再用导电铜线连接升压变压器(8)上，升压变压器升高电压后送到电网上，控制屏(7)内的硅整流器把发电机组发出的电能整流成直流电，向蓄电屏组(10)供电，让发电机组发出多余的电能送入蓄电屏组(10)的体内储存，当电力不足时由蓄电屏组(10)反供出电能作为备用电源用，发电机组(22)固定在发电机机座板(25)上；船体平台(3)上安装有多台风力发电机组(15)，其用导电铜线(13)与控制屏(7)相连接，之后送到升压变压器(8)，再送到电网，全船各种设备都在控制室(1)内人员的操控下完成上述整个发电运行的过程。

2. 如权利要求1所述的一种用海浪与风力作动力的双体船或多体船发电的方法，其特征是：所述的发电机组群体的每个发电机组的浮子(9)的底部都在海水的表面之上，以确保海浪上升和下降的动能与势能作用于浮子(9)上，浮子带动转子(5)作直线上下来回地运动，以使磁力线切割定子铜线圈(6)发出电能来，在各个船体的底部都安装有由电动阀门控制的进水(12)，为确保各船体的吃水深度相同，打开电动阀门由进水口(12)进入的海水流入各个船体的底部，船体下沉保证船体吃水深度后，关上电动阀门，进水口(12)停止进水，当海浪增高加大时，双体船或多体船需要上浮，迅速打开抽水机把船体中的海水通过排水管口(11)排出到一定的吃水深度，以保证浮子(9)浮在海水表面上，确保利用海浪的上升和下降运动，使发电机组群体发出电能来，安装在船体平台(3)上的多台风力发电机组(15)自动对准风向以发出电能来。

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