CN101029623A

CN101029623A - 海洋波浪能规模化采集及发电装置

Info

Publication number: CN101029623A
Application number: CNA2007100859119A
Authority: CN
Inventors: 曹殿多
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-05

Abstract

一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，本发明涉及一种海洋波浪能采集及应用领域。本发明的目的是以多个机械式波能采集单元采能，通过相关装置将一定规模海域的随机波浪能集中起来以提供直接稳定发电的动力。其特征在于采能单元通过浮体和重物直接或间接作用于转轮A，转轮A通过双面飞轮作用于转轮B，双面飞轮的作用是将转轮A的随机转动转化为转轮B的单向转动，从而使众多转轮B能共同带动传动缆(或传动轴)将随机波浪能集中传递以提供直接稳定发电的动力，不同部位的采能单元的绳索(或传动杆)与传动缆(或传动轴)之间的传动比相同。用传动支架结构将众多采能单元合并成组，传动支架结构可水面以下也可位于水面之上。

Description

海洋波浪能规模化采集及发电装置

技术领域

本发明涉及一种海洋波浪能采集及应用领域，具体讲是规模化采集海洋波浪能直接提供相对稳定的发电动力。

背景技术

在单位面积的海面波浪能是随机不稳定的，但是大范围内海面波浪能在一段时间内是稳定的，只要能将足够大的范围内的海面随机波浪能集中起来就能获得直接稳定的发电动力。目前现有海洋波浪能发电技术大体上可分为两大类，一类是以波浪带动简单机械运动进行发电，另一类是以液体或是气体为中间媒介进行多次能量转化进行发电。前者波能转换率虽高但是发电不稳定需要存储释放电能装置，后者虽可以通过稳压蓄能等装置实现一定的规模稳定发电但是能量转换率低、单位电能发电成本过高。以简单机械运动方式实现规模化采集海洋波浪能以提供直接稳定发电动力的装置尚未见有报道。

发明内容

本发明的目的就是以多个机械式波能采集单元采能，通过相关装置将一定规模海域的随机波浪能集中起来以提供直接稳定发电的动力。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，包括浮体、重物、绳索(或传动杆)、转轮A、转轮B、双面飞轮、传动缆(或传动轴)、传动支架、锚钩(或海底支架)、发电机。其特征在于每个采能单元的浮体与重物相关连通过绳索(或传动杆)直接或间接作用于转轮A，A、B转轮分别固定于双面飞轮上的主动轮壳及单向旋转轮壳上，双面飞轮的作用是能将转轮A的随机运动转化为转轮B的单向转动，转轮B直接或间接作用于传动缆(或传动轴)，传动缆(或传动轴)与发电机转子相关联能带动发电机转子发电，双面飞轮固定于传动支架结构上。

上述浮体与重物相关联，能通过绳索(或传动杆)直接或间接作用于转轮A，由浮体、重物、绳索(或传动杆)、转轮A、转轮B、双面飞轮组成的多个采能单元通过传动支架结构的作用实现共传动缆(或共传动轴)方式进行能量的集中与传递。不同部位的、绳索(或传动杆)与传动缆(或共传动轴)之间的传动比相同。

上述的转轮A、转轮B分别固定于双面飞轮的主动轮壳上及单向旋转轮壳，绳索(或传动杆)作用于转轮A，转轮A外侧有沟槽(或齿槽)与绳索(或传动杆)相适应；转轮B外侧有沟槽(或齿槽)与传动缆(或传动轴上的齿轮)相适应。

上述的双面飞轮与本人“储能式汽车刹车及助力装置”发明申请(申请号为200610039981.6)里的双面飞轮原理相同，其特征在于有两个棘齿轮分别对应相应的千斤，反向棘齿轮一侧有齿轮与反向转接轮相咬合，千斤作用方向相同作用于单向旋转轮壳上，无论是双面飞轮的主动轮壳是顺或逆时针旋转双面飞轮的单向旋转轮壳均会向一个方向旋转。双面飞轮固定于传动支架上。

上述传动支架固定多个采能单元形成组通过共传动缆(或共传动轴)方式进行能量的集中与传递，支架结构可使不同部位的众多双面飞轮呈直线排列从而使传动缆(或传动轴)能呈直线排列以减少阻力提高传递效率。传动支架可以位于海面下，也可通过另附浮体或通过另附平面涡卷弹簧作用于传动杆、浮休重物结构而浮于海面之上。位于海面下传动支架可另附有浮体使整体结构的比重略小于海水能够漂浮，在深海海域与海底锚勾相连使之能浮于波浪水面下一定深度，在浅海海域支架无需另附浮体可只接固定于海底支架上。位于海面上的传动支架可另外配重以实现结构的稳定性。多组传动支架并联可长距离延伸，实现更大范围海域波浪能的采集与传递。

上述支架可以采用高强度大直径钢管结构，与空气压缩机和空气涡轮机相联接成为高压储气装置，也有利于增加支架的强度。

通过以上技术方案可以看出本发明有以下优点：

1.集合多个采能单元形成组通过共传动缆(或共传动轴)方式进行能量的集中与传递以直接提供稳定的发电动力具有制造成本低、易维护，实现了简单机机械能量高转化率、规模化采能稳定发电的目的，该共传动缆(或共传动轴)原理同样适用于风力发电可大大降低风力发电成本；

2.采用双面飞轮结构实现波浪能的高效采集；

3.整个传动支架结构可位于水面下也可浮于水面上不与海水接触抗风浪能力强，浮体能自适应不同的风浪，总体结构简单易实施可以近海批量化组装拖运至远海采能，根据不同海况要求可选方案多。

附图说明

图1为水面下共传动缆方式波浪能采能单元示意图；

图2为双面飞轮结构示意图；

图3为共传动轴方式波浪能采能单元的传动示意图；

图4为水面上共传动轴方式海洋波浪能规模化采集及发电装置示意图“千足虫”结构。

图中编号：1-浮体，2-绳索，3-传动缆，4-压轮，5-转轮B，6-转轮A，7-传动支架，8-重物，9-双面飞轮主动轮壳，10-双面飞轮单向旋转轮壳，11-反向棘齿轮，12-正向棘齿轮，13-反转接轮，14-反向转接轮固定支架，15-双面飞轮底壳，16-传动轴，17-转轮C，18-转轮D，19-传动轴齿轮，20-传动杆，21-浮体重物合体。

具体实施方案

具体实施实例1：海面下海洋波浪能规模化采集及发电装置，如图1共传动缆方式波浪能采能单元示意图中所示，传动支架通过另附有浮体使整体结构的比重略小于海水能够漂浮，在深海海域与海底锚勾相连使之能浮于波浪水面下一定深度，在浅海海域支架无需另附浮体可只接固定于海底支架上。浮体随波浪上下、前后移动通过索绳和重物的上下运动一起带动转轮A顺、逆时针旋转，转轮A固定于双面飞轮的主动轮壳上，不论转轮A是向哪个方向旋转均能带动单向旋转轮壳的转轮B向一个方向旋转，转轮B从而带动传动缆向一个方向移动，众多的转轮B就如同一双双手向同一个方向牵引着传动缆，传动缆就可以带动了发电机转子工作。在图3共传动轴方式波浪能采能单元的传动示意图中所示，浮体随波浪上下、前后移动通过绳索和重物的上下运动一起带动转轮C顺、逆时针旋转，转轮C与转轮D同轴固定，转轮D就带动转轮A顺、逆时针旋转，转轮A固定于双面飞轮的主动轮壳上，不论转轮A是向哪个方向旋转均能带动单向旋转轮壳上的转轮B向一个方向旋转，转轮B就通过齿轮作用于传动轴上的齿轮，这样众多的转轮B就带动了传动轴轴旋转从而带动发电机的转子发电。为防止传动轴产生的扭力导致整个结构的扭转，可采用两组相反方向旋转的传动轴的传动支架结构并联就可以消除其扭力。为了节省的材料的目的发电机可位于整个传动支架的中间部位，在共传动轴方式中在距发电机不同距离的不同的节段上由于需要的扭矩不同可以采用不同扭矩传动轴节段也可以起到节省材料的目的。不同部位的绳索(或传动杆)与传动缆(或共传动轴)之间的传动比相同。在单位面积的海面波浪能是随机不稳定的，但是大范围内海面波浪能是稳定的，当采能单元数量达到一定数值后输出的动力在一段时间内就会非常稳定，采用共传动轴方式时长长的传动轴自身的质量较大也可以起到飞轮样平衡作用，同时处于波浪不同相位的浮体就会相对均衡，风浪相对支架的破坏作用力就会很小。支架结构采用半漂浮锚钩固定可以随波浪调整传动支架结构迎波角度。为了实现更大范围波浪采集，采用多组支架结构并列可以延伸数公里。在风浪大时可以另通过开启并调节空气压缩机工作负荷，进行蓄能同时也调节了发电机的发电功率稳定，风浪小时或用电功率负荷增大时再通过而空气涡轮机工作一起给发电机提供动力。也可以利用多余的动力进行制淡或制冰等。在本实施实例中由于整体结构位于海面下抗风浪能力强、采能效率高但对密封、防腐材料要求高。

具体实施实例2：海面上海洋波浪能规模化采集及发电装置，传动支架结构可以通过另附浮体或通过另附平面涡卷弹簧作用于传动杆、浮休重物合体结构而浮于海面之上而不与海水接触。图4为水面上共传动轴方式海洋波浪能规模化采集及发电装置“千足虫”结构示意图中，由图可见整个结构位于海面上，传动支架结构不与海水接触，仅浮体重物合体结构与海水接触。如图3共传动轴方式波浪能采能单元的传动示意图中所示在转轮C、D之间的轴上可以另附有平面涡卷弹簧，弹簧的外侧端固定于传动支架结构内，弹簧的内侧端固定在转轮C、D之间的轴上，这样整个结构的重量就可以通过对平面涡卷弹簧压缩而将力量传给每个采能单元的传动杆与浮休重物合体产生的浮力相平衡。当波浪来时浮休重物合体上浮带动传动杆上行，传动杆进一步带动转轮C、D旋转，平面涡卷弹簧被进一步压缩同时也带动了转轮A的转动，当波浪进入波谷时平面涡卷弹簧与传动杆、浮休重物合体一起带动带动转轮C、D旋转向相反方向旋转也带动了转轮A的转动，同具体实施实例1转轮B就通过齿轮作用于传动轴上的齿轮，这样众多的转轮B就带动了传动轴轴向一个方向旋转从而带动发电机的转子发电。而传动支架结构由于自身的惯性作用及不同部位采能单元的浮休重物合体处于波浪的不同相位而不会随波浪起伏，可以通过另附重物结构可以加大整个结构的质量以增加结构的稳定性。同具体实施实例1也可以采用共传动缆方式进行波浪能采集与传递。在本实施实例中共传动轴方式海洋波浪能规模化采集及发电装置“千足虫”结构由于整体结构位于海面上不与海水接触多组并列后同样抗风浪能力强且密封、防腐材料要求远低于实施实例1、整体结构易实施因而具有较强的实用前景，但是采能效率要略低于具体实施实例1。

Claims

1.海洋波浪能规模化采集及发电装置，包括浮体、重物、绳索(或传动杆)、转轮A、转轮B、双面飞轮、传动缆(或传动轴)、传动支架、锚钩(或海底支架)、发电机。其特征在于每个采能单元的浮体与重物相关连通过绳索(或传动杆)直接或间接作用于转轮A，A、B转轮分别固定于双面飞轮上的主动轮壳及单向旋转轮壳上，双面飞轮的作用是能将转轮A的随机运动转化为转轮B的单向转动，转轮B直接或间接作用于传动缆(或传动轴)，传动缆(或传动轴)与发电机转子相关联能带动发电机转子发电，双面飞轮固定于传动支架结构上。

2.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于由浮体、重物、绳索(或传动杆)、转轮A、转轮B、双面飞轮组成的多个采能单元通过传动支架结构作用实现共传动缆(或共传动轴)方式进行能量的集中与传递。

3.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于绳索(或传动杆)直接或间接作用转轮A，浮体及重物上下运动能带动转轮A顺时针或逆时针转动，转轮A、转轮B分别固定于双面飞轮的主动轮壳上及单向旋转轮壳上。

4.如权利要求1所述的双面飞轮，其特征在于有两个棘齿轮分别对应相应的千斤，反向棘齿轮一侧有齿轮与反向转接轮相咬合，千斤作用方向相同作用于单向旋转轮壳上，无论是双面飞轮的主动轮壳是顺或逆时针旋转双面飞轮的单向旋转轮壳均会向一个方向旋转。

5.如权利要求3所述的转轮A、转轮B，其特征在于转轮A、转轮B外侧有沟槽与绳索或传动缆相适应，或有齿槽与传动杆、传动轴上的传动齿轮直接或间接相咬合。

6.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于采用传动支架结构能使多个采能单元排列形成组实现共传动缆(或共传动轴)方式进行能量的集中与传递。

7.如权利要求6所述传动支架结构，其特征在于可位于水面下一定深度与锚钩(或海底支架)相连，也可以通过另附浮体、海底支架或通过平面涡卷弹簧作用于传动杆、浮体重物结构而浮于水面之上。水面下支架结构可另附有浮体使整体结构的比重略小于海水能够漂浮，在深海海域与海底锚勾相连使之能浮于波浪水面下一定深度。支架结构可以采用高强度大直径钢管结构，与空气压缩机和空气涡轮机相联接成为高压储气装置，也有利于增加支架结构的强度。

8.根据上述任何一项权利要求所述，采能单元采用双面飞轮装置实现双向运动变单向运动通过共传动缆(或共传动轴)方式进行能量集中与传递不限于波浪能采集也适用于其他振动能、流体能如风能、洋流能的采集及应用。