CN101526061A - 波浪、水流、风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种波浪、水流、风力发电机，它是在支架上垂直的支撑一根中轴，中轴的一端连接发电机，在中轴圆周安装八个(或更多的)大叶片构成一个叶轮。把大叶片分割成许多窄长形的小板块，还要在每个小板块四周留有框架。小板块被吊挂在小框架内的一侧，能够被开启或关闭。小板块是重力板块。小板块在叶轮上的开启方向应是一致的(如逆时针方向)，关闭的方向也应是一致的(如顺时针方向)。把所有小板块安装在小框架的另一侧面，其叶轮的转动方向也随之改变。用于水流、风力发电，大叶片的高度和宽度不限：用于波浪能发电只限大叶片的高度。以上方案，能把来自任何方向，各种变化的波浪能、水流能、风能直接转化为机械能用于发电。

Description

波浪、水流、风力发电机

技术领域：

本发明涉及一种利用波浪、水流、风力发电的装置。这种装置不仅能把有规则和无规则运动的波浪能转化为机械能；还能把水流能以及风能转化为机械能。尤其适宜于沿海、海岛、江河沿岸，以及季风带、风口区建造大中型发电机群；又适应于普通家庭安装小型的发电平台。是一种直接把波浪、水流、风力转化为机械能用于发电的波浪、水流、风力发电机。

背景技术：

波浪是一种动能。海洋里的波浪其产量不但非常大，而且是一种长远的绿色能源。

在科学技术已高度发达的今天，究竟是什么原因还不能普及利用波浪能发电？

已知，在航标灯塔中，有一种利用波浪冲入气室，靠压缩空气或直接冲动叶轮发电的技术。这种技术只是常规理论之下的一种运用方法，根本不适于大面积的波浪能发电，更不能把水流能、风能转化为机械能用于发电。虽然近几年来不断涌现出种种利用波浪能发电的专利，但其方法不外乎是利用波浪的动能，在波浪很小的情况下就不能正常发电了。而这一种波浪、水流、风力发电装置，其特点是利用波浪的势能和水体振荡，况且是唯一的利用叶轮转子型直接把波浪、水流、风力转化为机械能，还是全天侯、能长年累月、正常发电的装置。

有关利用波浪能的研究，因无资料可查，缺少权威论证，故许多论点会存在这样那样的错误和缺点。

发明内容：

波浪是一种动能。这种动能所包含地极为复杂的动力学，还有待更加深入细致的研究。

波浪的动能是在外力的作用下形成的。如果失去了外力(风和引力以及振荡)的作用，就等于失去了波浪的动能。

在自然界中，从看不见的空气传导，到能看得见的风流吹动的空气动力学，故不得不这样认为：大气层就像一层厚厚的棉被，盖在地球之上，形成了一种排斥力。这种排斥力作用于海平面，就产生了一种趋于静止状态的平衡势。但因高低压、冷暖气流会影响其排斥力，就相应产生了一种打破这种趋于平衡状态的力量。也就是说：海水与大气压之间，存在一种趋于静止状态的平衡势，当一种自然风以匀速移动时，就会使上层的海水形成一种海流，当这种自然风的风力达到一定强度，足以打破海水与大气压的平衡状态时，就会形成波浪。波浪本身又增加了海水与风的摩擦力，更导致了风流的不稳定性。其结果，就形成了一种无规则运动的波浪。

想利用这种无规则运动地大面积的波浪能发电，首先要具备这样一个条件：应有一种动能较大，且永不停息地运动着的波浪作为能源。

其实，波浪本身客观的存在着三大不利因素：

1、台风卷起的波浪——这种波浪的动能非常大，由于形成的时间、水域和扩散的方向具有不固定的因素，其利用价值极其有限。其次，由中到大风掀起的波浪——这种波浪的动能虽然也非常大，但失去了风力的作用，就等于失去了利用波浪能的客观条件。

2、潮汐形成的波浪——这种波浪具有一定的偏向性——虽然有一定的运动规律，但因涨落差较大，间隔时间太长，欠其连续性。

3、小波浪——这种波浪的动能较小，似乎没有大的利用价值。

就是这三种不利因素，形成了很难利用波浪能的客观条件；也造成了人们想把波浪能转化为机械能的主观局限性。从而也失去了其可行性和利用价值。

今天，公开一种利用波浪能发电的理论依据和简单方法。

波浪越高，其动能越大——它所具有的势能也就越大。

波浪的动能是在外因地作用下产生的，波浪的势能是波浪的内因所具有的。真正影响水体变化的内因，是波浪的势能。

波浪的势能影响水体的深度为：波浪本身所具有的势能强度，最终被一定深度的水体压力所抵消。

波浪的势能影响水体的广度为：(由于水体越浅，水的压力强度越小。所以)，波浪本身所具有的势能强度将随着水体深度的上升而增宽。

许多波浪都以自身的势能在相互影响着运动时，一种合力将会形成更大的动能；一种势能将会在相互排斥中逐渐消失。

在没有风和潮汐时，地球的向心力和离心力与大气压力的不稳定因素的相互作用，会形成一种振荡——即水体运动。这种振荡可分为：大力振荡、中力振荡、小力振荡/大面积振荡、局部振荡、小曲线振荡，以及水平与立体的振荡。当然，这种振荡还会因为其他诸多因素的影响。

这种振荡——即水体运动，在遇到阻力时(例如，海岸、礁石、船体)，就会有规律地转化为新的动能。

这种新的动能，也可认为是一种水体运动遇到阻力时的反冲击力。

这种因振荡引起的水体运动，在遇到阻力(如海岸)，变成了新的动能之后，水体会出现短暂的静止；接着，这种新的动能就会以自身的反冲击力推动已消失了势能的水体向回运动；当这种新的动能消失时，水体又会出现短暂的静止；继而，新的水体运动又会推动水体向岸边运动。——如此周而复始永不停息地水体运动，是一种有规则运动的波浪能。因而，无论是直线的海岸或Ω型的海湾，它所受到地这种水体运动的冲击力，是不受方位变化的状况而改变的。

这种因振荡而产生的水体运动，最大的特点：它不是波浪的动能，而是波浪的势能。因此，看水面并没有多大的波浪，其实，整个水体运动的势能非常大。它完全能够满足正常发电的客观条件。

把这种有规则运动的波浪能摆在人们的面前，就会轻易地找到一种利用波浪能的方法。

例如，在一台人工打药机的手柄之上，安装一个大板块，这种有规则运动的波浪能，就会带动大板块，推拉打药机手柄，把海水吸压到高远处。当然，也可以把这种推拉力，直接转化为机械能用于发电。

以上简单的方案，似乎非常天真可笑，甚至会被认为是一种无知，但这却不失为一种切实可行地较为原始的方法。唯一存在的不足之处是，当大风或潮汐改变了这种有规则运动的“波浪能”，使其成为无规则运动的波浪能，或者是波浪只朝一个方向运动，其回波很小的情况下，这种简单的方法就显示出不足之处了。

为了更好地利用波浪能发电，还需要把无规则运动也包括偏向运动的波浪能转化为机械能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种波浪能、水流能、风能发电机，它是在支架上垂直的支撑一根中轴，中轴的一端连接发电机，在中轴圆周安装八个(或更多的)转子臂，在各个转子臂之上各安装一个(由图1所示的)大叶片——即由许多小板块和小框架组合成的大框架——构成一个叶轮，小板块是窄长形的重力板块，小板块的上沿安装有吊挂轴，吊挂轴与小框架上沿的轴眼连接，使其小板块能被开启或关闭，在叶轮上所有小板块的开启方向应是一致的(如逆时针方向)，关闭的方向也应是一致的(如顺时针方向)。

把小板块安装在小框架的另一侧面，其叶轮的转动方向也随之改变。

——用于水流、风力发电，大叶片的高度和宽度不限，用于波浪能发电，只限大叶片的高度。

以上方案，能把来自任何方向，各种变化的波浪能、水流能、风能转化为机械能用于发电。

为了更有效的利用波浪能，小框架之内的小板块，宜采用上重下浮两块组合板块，其关闭的最佳状态如“＞”形。

本发明的有益效果是：

1、结构简单，适应性强；

2、环保、安全，无温室气体排放、无污染。

3、是一种取之不尽，用之不竭地绿色能源。

4、可以充分利用波浪能，也可以利用水流能、风能发电。能够最终解决人类生活对能源的永久性需要。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明大叶片(1)(即组合板块)与中轴(5)的静态结构示意图。

图2为图1小板块(3)与小框架(2)的动态结构示意图。

图中1.大叶片(是由许多小框架组合成的大框架，并在每个小框架之内安装有小板块)，2.小框架，3.小板块，4.小轴眼，5.中轴，6.支撑架，7.小板块吊挂轴，8.发电机，9.连接大叶片(1)的转子臂.

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1可以看出，本发明它是在支架(6)上垂直的支撑一根中轴(5)，中轴(5)的一端连接发电机(8)，在中轴(5)圆周安装八个(或更多的)转子臂(9)，在各个转子臂(8)之上各安装一个(由图1所示的)大叶片(1)——即由许多小板块和小框架组合成的大框架——构成一个叶轮，小板块是窄长形的重力板块，小板块(3)的上沿安装有吊挂轴(7)，吊挂轴(7)与小框架(2)上沿的轴眼(4)连接，使其小板块能被开启或关闭，在叶轮上所有小板块(3)的开启方向应是一致的(如逆时针方向)，关闭的方向也应是一致的(如顺时针方向)。

由图2可以看出，波浪、水流或风力顺着小板块(3)开启的方向运动，把小板块(3)推开后，就从小框架(2)中间流过，因而不会对小板块(3)构成阻力；波浪、水流或风力向着小板块(3)关闭的方向运动，小板块(3)被关闭后，因其不能从小框架(2)中间流过，所以，小板块(3)获得了相对于波浪、水流或风力的全部阻力。

由图2还可以看出图1中：波浪向着小板块(3)关闭的方向运动，大叶片(1)所受到的阻力，是其所有小板块(3)所承受的阻力之和；波浪顺着小板块(3)开启的方向运动，大叶片(1)所受到的阻力只是整个框架面和各个小板块(3)自身的重力所被排开的阻力之和。

大叶片(1)由于自身小板块(3)的开启与关闭，它的两面所受到的阻力是不相等的——即关闭面所受到的阻力大于开启面所受到的阻力。难道说，能量守恒定律在这里失去意义了吗？不！——这只是人类智慧的结晶。也正是这种不守恒的现象，导致了一种能量的产生和利用。

比如，波浪向着书面的方向运动，中轴(5)左边的大叶片(1)之上的所有小板块(3)被关闭，同时在中轴(5)右边的大叶片(1)之上的所有小板块(3)就会被推开。当波浪返回时，中轴(5)左边的大叶片(1)之上的所有小板块(3)被开启，而中轴(5)右边的大叶片(1)之上的所有小板块(3)就会被关闭。

再如：波浪、水流、风力向着同一方向运动，图1中左边的大叶片(1)顺时针转过90°时，其上的小板块(3)就会被推开，而右边的大叶片(1)(无图示)在转动90°时，其上的小板块(3)就会自动被关闭。

因此，无论波浪、水流、风力从任何方向作用于叶轮，都会推动大叶片(1)和中轴(5)以及发电机(8)运转。

把小板块(3)安装在小框架(2)的另一侧面，其叶轮的转动方向也随之改变。

Claims (5)

1、一种波浪、水流、风力发电机，它是在支架(6)上垂直的支撑一根中轴(5)，中轴(5)的一端连接发电机(8)，在中轴(5)之上安装有八个(或更多的)转子臂(9)，转子臂(9)以供安装各个大叶片(1)；大叶片(1)是由许多小框架(2)组合构成的大框架，在小框架(2)中安装有小板块(3)，小板块(3)是窄长形的重力板块，小板块(3)的上沿，通过小板块吊挂轴(7)与小框架上沿的轴眼(4)连接，能够被开启或关闭。

2、根据权利要求1所述的波浪、水流、风力发电机，其特征是：在转子臂(9)之上安装的八个(或更多的)大叶片(1)之上的所有小板块(3)的开启方向应是一致的(如逆时针方向)，关闭的方向也应是一致的(如顺时针方向)。

3、根据权利要求1所述的波浪、水流、风力发电机，又一特征是：把小板块(3)安装在小框架(2)的另一侧面，其叶轮的转动方向就随之改变。

4、根据权利要求1所述的波浪、水流、风力发电机，另一个特征是：用于水流、风力发电，大叶片(1)的高度和宽度不限；用于波浪能发电，只限大叶片(1)的高度。

5、根据说明书发明内容之中所介绍的一种利用大板块安装在打药机手柄上，把波浪能的推拉力转化为机械能的方法，应视为此权利要求书内容之一的一项基本权利要求，以保证此发明内容的完整性。