CN100578011C - 曳式浮筏波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

曳式浮筏波浪发电装置属于波浪能发电技术领域，其技术方案要点是：通过两个或两个以上的轻型浮筏，在1/2海浪波长范围内配置，由牵引绳连续拉动固定在海床上或悬浮于水中锚定的齿轮组进而驱动连在同一底座上的密闭防水发电机发电。特点是结构简单、安装简易、维修容易、大小相宜。

Description

曳式浮筏波浪发电装置

技术领域

本发明为一种将海水的波浪能通过机械装置直接转化为稳定电能的发电装置。属于海洋波浪能利用技术领域。

背景技术

1992年，联合国就把波浪发电列为开发海洋可再生能源的首位。据测算，在1M的波浪长度范围内，当波高为2M，波浪周期为6S时，发电功率为24KW；当波高为3M，波浪周期为11S时，发电功率可达130KW。中国的海洋波高大多为2～5M。

至今为止，全球申请波力发电专利超过千项，其中有20多种进行过海上试验，被较多采用的基本上属于下列三种类型：

(1)空气能——通过把波浪能转换为空气流动能量，带动旋转的发电机发电，是最为广泛应用的一种。

(2)机械能——将波浪冲击振子，振子泵油形式压力油，油压驱动马达旋转，带动发电机发电。

(3)水位能——通过海浪的冲击把海水提升，让海水的动能转化为势能，再用水轮发电机低水位发电。

英国海洋电力传输机构建设的波力设备长130M，输出功率为750KW，为目前世界上功率最大的波力设备。日本最新型130KW设备，每10MW波电成本约为7.3～33.1日元/KWH。

在追求高效率、低成本、耐久性、安全性的考量标准下，以上的开发成效都是不能让人十分满意的。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本发明是一种适合在大多数波浪环境下将波浪能转变为持续平滑功率输出的发电装置。可作大型发电场配置应用，也可作海岛小功率的发电装置使用。特点是结构简单、安装简易、维修容易、大小相宜。

本发明是通过以下措施实现：通过两个和两个以上的轻型浮筏，在1/2海浪波长范围内配置，由牵引绳连续拉动固定在海床上或悬浮于水下锚定的齿轮组，进而驱动连在同一底座上的密闭防水发电机发电。

附图说明

图1：较长波长波浪发电装置构造示意图。

图2：较短波长波浪发电装置构造示意图。

图3：浮筏构造示意图。

图4：似三角形定向舵翼片示意图。

图5：百叶窗式鳞状捕能装置示意图(单一片鳞状叶片反面)。

图6：浮筏底部似三角形定向舵翼片排列示意图。

1、密闭防水发电机；2、底座；3、齿轮传动轴；4、飞轮传动轴；5、浮球；6、浮筏；7、牵引绳。8、齿轮被动轴 9、三角形筏头；10、百叶窗式鳞状捕能装置；11、似三角形定向舵翼片；12、牵引绳的连接环；13、弧形缺口。14、扭簧；15、推杆连接口；16、档板；17、推杆；18、固定转轴座；19螺栓；20、固定转轴座插口；21、弧形三角支撑面。

具体实施方式

本发明的浮筏为框架可拆卸式结构(图3)。由三角形或弧形所构成的船形筏头(9)，连接牵引绳的连接环(12)、筏身、筏底并列的似三角形定向舵翼片(11)(图4)，百叶窗式鳞状捕能装置(10)(图5)所构成。筏身可用充气浮体或发泡聚苯乙烯充填紧固。当风暴来临前可把筏取下运走。

百叶窗式鳞状捕能装置由扭簧(14)提供闭合的能力(图5为单一的百叶窗式鳞状捕能装置的反面)，调节扭簧合适的弹力，使鳞状叶片在峰顶至波谷的时候处于闭合状态，当处于波谷向波峰运动的时候，在波浪的冲击下，水流通过筏头位置的弧形缺口(13)把叶片打开，在推杆(17)的推动下，使后面连在一起的所有叶片一起打开，形成连续式的迎波墙，可捕获更多的动能。与似三角形定向舵翼片(11)及弧形三角支撑面(21)一起，更可产生向前的推力。适当加长筏的长度，电能的输出更为平均。

为适应不同的波浪，本发明分别设计了适合较深海的长波波浪和近岸的短波波浪的齿轮组合装置。

如图1，为适合较长波的波浪所设计的发电装置。它由密闭防水发电机(1)、浮球(5)、，齿轮传动轴(3)和飞轮传动轴(4)组合的齿轮组、底座(2)、牵引绳(7)和三个或以上轻型浮筏(6)组成，适合在水深超过30M的水域工作。通过浮床或浮球等悬浮装置使密闭防水发电机和齿轮组、底座等构成的整体用锚链固定于海面下大约30M处(如不到30M可直接固定在海床上)，牵引绳的上端用一浮球悬浮于海上，通过锁合装置锁合浮筏工作。在长波的情况下，把三个或以上的浮筏通过定向舵尾翼角度的调节，在1/2的海浪波长范围内呈品字形错开。当一个筏在波峰时，一个筏在波谷，其它的在它们的中间位置(当筏足够多的时候，只要能够使拉力平均分配，可大于1/2海浪波长放置浮筏)。牵引绳的一头与筏相连，一头盘绕在装有飞轮的传动轴上，当牵引绳正向拉动时，飞轮传动轴带动齿轮传动轴转动，齿轮传动轴带动发电机进行工作。当筏处于峰顶向峰谷过程时，将失去动力，这时处于同一飞轮传动轴上盘绕的浮球在浮力的作用下上浮，带动飞轮传动轴反向旋转，牵引绳重新盘绕在飞轮传动轴上而复位，开始下一轮的工作。

图2为适用于30M以上水深，波长较短的浅海使用的发电装置。基本构造为一个密闭防水发电机(1)、一个齿轮传动轴(3)、两个飞轮传动轴(4)及联系两个飞轮传动轴作相向运动的两个齿轮被动轴(8)构成，用固定底座(2)固定在海床上，由两个浮筏拉动构成一组的动力装置。两浮筏由定向舵固定平衡错开，前后分处于波峰和波谷，当一浮筏处于波峰后，动力失去，由另一浮筏继续提供动力，并把失去动能的浮筏复位，循环往复。此设计的浮筏长度之和应小于1/2海浪波长。为能得到更大更平稳的功率输出，可多组浮筏一起合用提供动力。每组浮筏处于自己的1/2海浪波长内。

Claims (5)

1、曳式浮筏波浪发电装置，其特征为：用牵引绳分别把两个或两个以上浮筏与各自的飞轮转动轴连接，当两个浮筏时，通过牵引绳长度控制使浮筏分别处于海浪的波峰和波谷位置，当三个或以上的浮筏时，两浮筏分处于海浪的波峰和波谷位置，其它的浮筏处于波峰和波谷之间或大于1/2波长处，平均距离放置，使拉力平均分配；牵引绳的一端盘绕在飞轮转动轴上，并通过浮筏上定向舵尾翼角度的调节，使浮筏在1/2海浪波长范围内呈品字形排列；每个浮筏各自的飞轮转动轴与共同的一个齿轮传动轴连接，齿轮传动轴再与密闭防水发电机相连接，把所有齿轮组和发电机固定在一个底座上；底座可固定在海床上或用浮球等悬浮在海面下30米处用锚链固定；当波浪带动浮筏向前运动时，牵引绳的拉力带动飞轮转动轴正向旋转，同时带动齿轮传动轴旋转，使发电机旋转发电；当波峰过后，拉力消失时，浮筏被飞轮转动轴反向旋转拉回，牵引绳重新盘绕在飞轮传动轴上复位，等待下轮波浪的工作，同时另一组的浮筏接着提供动力，当多组的浮筏一起工作时，即可连续提供源源不断的动力使发电机发电；提供反向拉力使浮筏复位的为处于同一飞轮传动轴另一端上的浮球，与反向盘绕在飞轮传动轴上的绳连接，当浮球的浮力大于浮筏的拉力时，浮筏即可反向复位；在不到30M水深的浅海地区，可使用两个飞轮传动轴之间连接两个相向运动的齿轮被动轴的方法代替，利用两个分别处于波峰和波谷浮筏之间的动力差使浮筏相互复位，浮筏产生动能而使发电机发电。

2、根据权利要求1所述的曳式浮筏波浪发电装置，其特征为由齿轮组、密闭防水发电机、底座、牵引绳组合而成一端，固定在海床上或用锚链固定悬浮于海面下，牵引绳的另一端与浮筏结合，由浮筏牵引作功发电。

3、根据权利要求1所述的曳式浮筏波浪发电装置，浮筏底部安装有至少两个似三角形定向舵及百叶窗式鳞状捕能装置，捕能装置由扭簧提供闭合的能力，能随波浪的起伏开启和闭合。

4、根据权利要求1所述的曳式浮筏波浪发电装置，适合短波长波浪使用的是以两个分处于波峰和波谷的浮筏为一基本组合的发电动力装置，另由一个齿轮传动轴、两个飞轮传动轴及使两个飞轮传动轴作相向运动的两个齿轮被动轴及底座构成，底座固定在海床上。

5、根据权利要求1所述的曳式浮筏波浪发电装置，适用较长波长波浪的装置由三个或以上的浮筏作动力源，基本构造由三个浮筏、三个飞轮传动轴、三个浮球、一个齿轮传动轴、一个密闭防水发电机、一个底座构成；底座系上浮床或浮球，由锚链悬浮固定于海面30M以下。

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