CN101387260A - 一种漂浮围堰式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮围堰式波浪能发电装置。包括平台和多级圆锥水池组成的塔型聚波水池；底部分隔成多个压载舱，并装有水位传感器，压载舱的上腔体填充有浮力材料，平台安装在聚波水池中心凹槽的浮力材料上，平台安装有控制器、压缩空气系统及挡板墙，挡板墙装有传感器，每级聚波水池低位装有通向海面的管道，管道内安装有转桨式水轮机和异步发电机，漂浮围堰式波浪能发电装置通过锚链连接带有转环节的锚墩，锚墩锚定于海底。根据波高调整装置的吃水高度，不受潮位影响和地形限制，总是可以迎着四周来波时的方向工作，可在各种波况下尽可能多的捕获波浪能，工作效率高；只有转桨式水轮机是唯一的活动部件，提高了整个装置的可靠性。

Description

一种漂浮围堰式波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及波浪能发电装置，尤其是涉及一种漂浮围堰式波浪能发电装置。

背景技术

专利号为94110280.7的发明专利海浪动能变换装置以及专利号为02132478.6的发明专利海洋波浪能发电装置，分别各自公开了一种利用海浪动能将水流动能变换成水位势能的机械装置，这些发明装置虽然能够成功实现这种能量的转换，但在实施这些发明时都存在着设备复杂可靠性差、效率低、使用周期短、受地形限制不能推广等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种漂浮围堰式波浪能发电装置，是一种利用海洋波浪能量提高水位，再利用高水位势能发电的机械装置。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括混凝土浇筑或由钢铁金属材料构成的平台和多级圆锥水池组成的塔型聚波水池；塔型聚波水池的底部腔体是由舱壁分隔成多个腔室的压载舱，压载舱底部安装有水位传感器，每个腔室开有多个进出水孔，压载舱的上腔体填充有浮力材料，平台安装在塔型聚波水池中心凹槽的浮力材料上，平台中心安装有控制器，控制器外依次安装有圆环形的压缩空气系统以及圆环形的平台挡板墙，圆环形的平台挡板墙上安装有传感器，每级塔型聚波水池底部均向内倾斜，在其低位接近末端处安装有通向海面的管道，管道内安装有转桨式水轮机，转桨式水轮机上端连接异步发电机，转桨式水轮机下端连接定位系统，转桨式水轮机能沿管道内侧壁做上下滑移，整个漂浮围堰式波浪能发电装置通过锚链连接带有转环节的锚墩，锚墩锚定于海底。

本发明具有的有益效果是：

本发明提供的波浪能发电装置采用的是漂浮围堰式，可根据波高调整装置的吃水高度，因此不受潮位影响和地形限制，可在各种波况下工作，可工作周期长；锚墩通过锚链实时牵引圆形的漂浮围堰式波浪能发电装置总是可以迎着四周来波时的方向工作，斜坡道两侧的导浪围堰侧板能最大程度地俘获波浪能，因此可在各种波况下最大可能地吸收尽可能多的波浪能，工作效率高；整个波浪能发电装置中只有转桨式水轮机是唯一的活动部件，提高了整个波浪能发电装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构装置原理示意俯视图。

图2是本发明结构装置A-A剖面示意图。

图中：1、平台，2、锚链，3、锚墩，4、斜坡道，5、塔型聚波水池，6、转桨式水轮机，7、异步发电机，8、导浪围堰侧板，9、压缩空气系统，10、控制器，11、管道，12、进出水孔，13、舱壁，14、浮力材料，15、压载舱，16、平台挡板墙，17、水位传感器，18、传感器，19、定位系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括混凝土浇筑或由钢铁金属材料构成的平台1和三级圆锥水池组成的塔型聚波水池5；塔型聚波水池5的底部腔体是由舱壁13分隔成多个腔室的压载舱15，压载舱15底部安装有水位传感器17，每个腔室开有多个进出水孔12，压载舱15的上腔体填充有浮力材料14，平台1安装在塔型聚波水池5中心凹槽的浮力材料14上，平台1中心安装有控制器10，控制器10外依次安装有圆环形的压缩空气系统9以及圆环形的平台挡板墙16，圆环形的平台挡板墙16上安装有传感器18，每级塔型聚波水池5底部均向内倾斜，在其低位接近末端处安装有通向海面的管道11，管道11内安装有转桨式水轮机6，转桨式水轮机6上端连接异步发电机7，转桨式水轮机6下端连接定位系统19，转桨式水轮机6能沿管道11内侧壁做上下滑移，漂浮围堰式波浪能发电装置通过锚链2连接带有转环节的锚墩3，锚墩3锚定于海底。

本发明的工作原理是：

塔型聚波水池5底部一级的进水口向下至装置底部为斜坡道4，每级圆锥水池由等距布置的导浪围堰侧板8分隔成多个独立的导浪围堰单元，这样可以尽可能多地捕获波浪能，并引导波浪沿着斜坡道4进入高于海平面的塔型聚波水池5。多级圆锥水池的设计可使由导浪围堰单元捕获的海水可随波浪的大小沿着斜坡道4向上，使波浪能尽可能多的漫溢到处于高位的塔型聚波水池，从而可以获得更多的相对势能。每级塔型聚波水池5底部均向内倾斜，在其低位接近末端处安装有通向海面的管道11，管道11内又安装有转桨式水轮机6，转桨式水轮机6的上端连接异步发电机7，这样进入塔型聚波水池5的海水就会顺势流进其内安装有转桨式水轮机6的管道11而流回大海，而在此过程中处于低水头的转桨式水轮机6就会受到海水的冲击而转动并带动异步发电机7工作发电，从而完成由势能到电能的转换过程。

平台挡板墙16上安装有传感器18可实时检测来波的波高、波速以及频率，并同时将检测到的数据信号传送到安装在平台1上的控制器10，控制器10就会根据接收到的数据信号发出相应的控制命令给同样安装在平台1上的压缩空气系统9，圆环形的压缩空气系统9就会根据控制器10传来的控制命令实时调整压载舱15内的压缩空气的体积和压力，从而调整整个装置的吃水深度，也就是说本发明的漂浮围堰式波浪能发电装置可根据波浪高度而相应改变整个装置的吃水高度，当处于高波海况时，就可以相应提升整个装置在海平面上的高度以获取尽可能大的势能；当处于低波海况时，就可以相应降低整个装置在海平面上的高度以获取尽可能多的波浪能，从而可使漂浮围堰式波浪能发电装置在各种波况下都可以将任何方向上的来波围堰聚波到塔型聚波水池5而保持持续发电工作，极大地提高了可工作时间和效率。

平台1底端安装有水位传感器17可实时检测整个装置的吃水高度，并同时将检测到的数据信号传送到安装在平台1上的控制器10，控制器10就会根据接收到的数据信号发出相应的控制命令给安装在转桨式水轮机6下的定位系统19，定位系统19就会根据控制器10传来的控制命令实时驱动转桨式水轮机6沿管道11内侧壁做上下滑移，以调整转桨式水轮机6相对管道11的高度位置，从而调整转桨式水轮机6的水头高度。也就是说本发明的漂浮围堰式波浪能发电装置除了可根据波浪高度而相应改变整个装置的吃水高度外，还可以根据整个装置的吃水高度而相应改变转桨式水轮机6的水头高度，当整个装置吃水浅时，就可以通过定位系统19相应调整使转桨式水轮机6在管道11内的高度位置，使其处于低水头位置以获取尽可能大的势能；当整个装置吃水深时，就要通过定位系统19相应调整转桨式水轮机6在管道11内的高度位置，使其处于合适的水头位置；整个装置无论处于何种吃水高度状况下，都要确保转桨式水轮机6处于管道11内海面高度之上，从而确保漂浮围堰式波浪能发电装置在各种吃水深度下都可以保持持续发电工作，极大地提高了可工作时间和效率。

斜坡道4具有35°或45°倾角，或截面形状为圆锥倒碗形斜坡道，这样的结构形式可以俘获更多的波浪能，从而可以最小的能量损失使波浪的动能转换成所需的势能。

如图2所示，整个装置的吃水高度的调整是通过改变压载舱15内压缩空气的压力进而来改变压载舱15内的排水量来实现的。为避免因压载舱15内的压缩空气的泄露等故障而导致整个装置的沉没，在压载舱15上腔体内部填充由聚苯乙烯泡沫做成的浮力材料14，浮力材料14的体积和在压载舱15上腔体内部的布置应以平台1能漂浮于海面之上并能保持装置主体部分处于海平面上为适宜，压载舱15底部开有多个进出水孔12，海水可通过进出水孔12进入或排出压载舱15，当处于高波海况时，压缩空气系统9通过增大在压载舱15内的压缩空气压力而使部分处于压载舱15内的海水通过进出水孔12排出，处于压载舱15内的海水容积减小重量减轻，从而使整个装置的排水量减小，漂浮高度升高；当处于低波海况时，压缩空气系统9通过减小在压载舱15内的压缩空气压力而使部分海水通过进出水孔12进入压载舱15，处于压载舱15内的海水容积增大重量增重，从而使整个装置的排水量增大，漂浮高度降低，这样本发明就可以根据各种波况通过改变压载舱15内的压缩空气压力进而来改变压载舱15内的排水量从而实现对自身整个装置的吃水高度的调整，以尽可能多的吸收波浪能，极大地提高了可工作时间和工作效率。舱壁13将压载舱15分隔成几个腔室，这样就可以限制压载舱15内的海水在水平方向上的剧烈波动，因此可使本发明在海面上的漂浮更稳定。

Claims (3)

1、一种漂浮围堰式波浪能发电装置，其特征在于：包括混凝土浇筑或由钢铁金属材料构成的平台(1)和多级圆锥水池组成的塔型聚波水池(5)。塔型聚波水池(5)的底部腔体是由舱壁(13)分隔成多个腔室的压载舱(15)，压载舱(15)底部安装有水位传感器(17)，每个腔室开有多个进出水孔(12)，压载舱(15)的上腔体填充有浮力材料(14)，平台(1)安装在塔型聚波水池(5)中心凹槽的浮力材料(14)上，平台(1)中心安装有控制器(10)，控制器(10)外依次安装有圆环形的压缩空气系统(9)以及圆环形的平台挡板墙(16)，圆环形的平台挡板墙(16)上安装有传感器(18)，每级塔型聚波水池(5)底部均向内倾斜，在其低位接近末端处安装有通向海面的管道(11)，管道(11)内安装有转桨式水轮机(6)，转桨式水轮机(6)上端连接异步发电机(7)，转桨式水轮机(6)下端连接定位系统(19)，转桨式水轮机(6)能沿管道(11)内侧壁做上下滑移，整个漂浮围堰式波浪能发电装置通过锚链(2)连接带有转环节的锚墩(3)，锚墩(3)锚定于海底。

2、根据权利要求1所述的一种漂浮围堰式波浪能发电装置，其特征在于：所述的塔型聚波水池(5)底部一级的进水口向下至装置底部为斜坡道(4)，每级圆锥水池由等距布置的导浪围堰侧板(8)分隔成多个独立的导浪围堰单元。

3、根据权利要求1所述的一种漂浮围堰式波浪能发电装置，其特征在于：所述的斜坡道(4)斜度为35°～45°，或截面形状为圆锥倒碗形斜坡道，斜坡道(4)材料为混凝土浇筑或是由钢铁金属材料构成。

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