CN102140995B - 矩阵式海浪发电装置 - Google Patents

矩阵式海浪发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102140995B
CN102140995B CN2010101029013A CN201010102901A CN102140995B CN 102140995 B CN102140995 B CN 102140995B CN 2010101029013 A CN2010101029013 A CN 2010101029013A CN 201010102901 A CN201010102901 A CN 201010102901A CN 102140995 B CN102140995 B CN 102140995B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
pulling plate
ratchet
seawave power
stay cord
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101029013A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102140995A (zh
Inventor
文辉安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2010101029013A priority Critical patent/CN102140995B/zh
Priority to PCT/CN2011/070747 priority patent/WO2011091765A1/zh
Priority to EP11736647A priority patent/EP2530299A1/en
Priority to US13/575,300 priority patent/US8698337B2/en
Priority to JP2012600061U priority patent/JP3181130U/ja
Publication of CN102140995A publication Critical patent/CN102140995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102140995B publication Critical patent/CN102140995B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1885—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4021—Transmission of power through friction drives through belt drives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

一种矩阵式海浪发电装置，由至少四个海浪发电单元相连接构成，相邻的两个海浪发电单元之间设有距离，发电单元包括一个浮体，以及设于浮体上的传动轴、棘轮、拉盘、增速变速器、发电机和拉盘反转驱动装置，棘轮成对并排地、固定设于一段传动轴上，两个棘轮的棘齿呈相同方向设于传动轴上，棘轮外侧套设有拉盘，在拉盘上卷绕设有拉绳，矩阵边沿的海浪发电单元的拉绳引出端与锚点连接。本发电装置利用浮体与海浪的相对运动，将海浪能转换为电能，极大限度的减少了中间传动环节，提高能量的转换效率；矩阵中的发电单元浮于海面，只需要将矩阵周边的发电单元的拉绳固定于锚点上即可，可以广泛适用于各用海域环境，安装方便。

Description

矩阵式海浪发电装置
技术领域：
本发明涉及发电装置，特别涉及利用海浪能发电的装置，具体是一种矩阵式海浪发电装置。
背景技术：
地球表面70％是海洋，利用海洋能源，是当今世界能源研究的重要方向。海洋中蕴藏着巨大的可再生能源——海浪能，但海浪能是可再生能源中最不稳定的能源，不能定期产生，能量强但速度慢、周期变化。
目前已经研究开发比较成熟的海浪发电装置基本上有三种类形。一是振荡水拄型，用一个容积固定的、与海水相通的容器装置，通过海浪产生的水面位置变化引起容器内的空气容积发生变化，压缩容器内的空气(中间介质)，用压缩空气驱动叶轮，带动发电装置发电；中科院广州能源研究所在广东汕尾建成的100KW波浪发电站(固定岸式)，日本海明发电船(浮式)以及航标灯式波力装置都是属于这种类型。二是机械型，利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等，活动部分压缩(驱动)油、水等中间介质，通过中间介质推动转换发电装置发电。三是水流型，利用收缩水道将波浪引入高位水库形成水位差(水头)，利用水头直接驱动水轮发电机组发电。这三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是海浪能转换成电能的中间环节多、效率低、电力输出波动性大、对恶劣的海域环境适应性差、造价高、实施难度大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。如何广适、高效地把分散的、低密度的、不稳定的海浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今海浪能开发的难题和方向。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种矩阵式海浪发电装置，所述的这种矩阵式海浪发电装置要解决现有技术中海浪发电装置中间环节多、转换效率低以及对海域适应性差的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其中，该海浪发电装置由海浪发电单元构成，所述海浪发电单元包括一个浮体，以及设于该浮体上的传动轴、棘轮、拉盘、增速变速器、发电机和拉盘反转驱动装置，传动轴通过轴承设于该浮体上，该传动轴通过增速变速器与发电机主轴相连接，四个棘轮成对并排地、固定设于传动轴上，每一对中的两个棘轮的棘齿呈相同方向设于传动轴上，棘轮外侧套设有拉盘，拉盘上设有棘爪与其内侧的棘轮上的棘齿相配合，在拉盘上还卷绕设有拉绳，每一个拉盘上拉绳的卷绕方向与其对应的棘轮上棘齿的倾斜方向相反，与每一个拉盘相对应设有拉盘反转驱动装置，拉盘反转驱动装置给拉盘施加力矩的方向与该拉盘对应的棘轮棘齿倾斜方向相同，海浪发电单元的拉绳的引出端通过设于浮体上的托辊导向，每一个海浪发电单元具有两根沿传动轴轴向的拉绳引出端和两根垂直于传动轴方向的拉绳引出端，同一行相邻的海浪发电单元中垂直于传动轴方向的拉绳引出端相连接，同一列相邻的海浪发电单元中沿传动轴轴向的拉绳引出端相连接，处于矩阵边沿行的海浪发电单元中沿传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点相连接，处于矩阵边沿列的海浪发电单元中垂直于传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点相连接。
该矩阵式海浪发电装置由至少四个海浪发电单元相连接构成，相邻的两个海浪发电单元之间设有距离。
所述托辊是由四个凹面托辊构成，该四个凹面托辊的托辊面围成一个圆形孔，拉绳穿过该圆孔。
所述拉盘反转驱动装置包括拉盘反转驱动电机、拉绳传感器和控制器，与每一个拉盘对应设有该拉盘反转驱动电机和拉绳传感器，拉盘反转驱动电机设于浮体上，拉盘反转驱动电机输出轴通过离合器和传动装置与其对应的拉盘相连接，该拉盘反转驱动电机和离合器的控制端以及拉绳传感器与控制器信号输出端相连接。
所述拉绳传感器是压力传感器，该压力传感器设于每一个凹面托辊的托辊轴上。
该传动装置是一对相啮合的齿轮副，该齿轮副的一个齿轮与离合器输出轴相连接，另一个齿轮与拉盘同轴固定连接。
成对的两个棘轮外侧套设的拉盘上的拉绳的引出端分别位于传动轴的两侧。
所述传动轴上还固定设有一个储能飞轮。
所述储能飞轮两侧的传动轴上各设有一对棘轮、拉盘，并在拉盘上卷绕有拉绳，储能飞轮两侧的棘轮的棘齿倾斜方向相同。
本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。在矩阵式海浪发电装置中利用多个浮体承载的海浪发电单元构成一个矩阵式结构，海浪发电单元在海浪作用下彼此之间会发生相对运动，而每一个海浪发电单元上设有拉绳、棘轮和拉盘系统，当相邻的发电单元的距离加大时拉绳受到浮体的作用力而给拉盘施加拉力，拉盘上的棘爪与对应的棘轮锁死，进而通过棘轮带动传动轴转动，实现发电机发电，将海浪能转化为电能；当海浪使得相邻发电单元之间距离缩小时，松弛的拉绳被拉绳反转驱动装置重新收回卷绕在拉盘上，由于成对安装的两个棘轮的棘齿方向相同，因此两个棘轮上的拉盘与拉绳的工作是独立的，互不影响，也就是说，成对设置的两个拉盘上的拉绳既可以同时拉动传动轴旋转，也可以一条拉动、另一条不拉动，还可以同时不拉动，传动轴始终保持同一个方向旋转。本发电装置利用浮体与海浪的相对运动，将海浪能转换为电能，极大限度的减少了中间传动环节，提高能量的转换效率；同时，该矩阵中的发电单元通过浮体浮于海面，只需要将矩阵周边的发电单元的拉绳固定于锚点上即可，矩阵中的多个发电单元相互列协同工作，这样该矩阵式发电装置可以广泛适用于各用海域环境，安装方便。浮体上的托辊由四个凹面托辊构成，该四个凹面托辊的托辊面围成一个圆形孔，形成一个万向托辊，拉绳穿过该圆孔，这样任何一个海浪发电单元产生的任何方向上的相对运动都可以使拉绳在固定方向上运动。成对的两个棘轮外侧拉盘上的拉绳分别位于传动轴的两侧，这可以使传动轴整体受力趋近平衡，延长工作寿命。采用拉绳传感器来检测拉绳的张紧与松弛，拉绳松弛状态被拉绳传感器反馈给控制器，控制器控制拉盘反转电机启动，将松弛的拉绳卷收回去重新缠绕到拉盘上。传感器可以采用压力传感器设于每一个凹面托辊的托辊轴上、并与凹面托辊的轴孔内侧面相接触，这可以准确地检测出拉绳的张紧与松弛状态。成对的两个棘轮外侧套设的拉盘上的拉绳的引出端分别位于传动轴的两侧，这可以使传动轴整体受力平衡，延长其使用寿命。所述传动轴上还固定设有一个储能飞轮，当传动轴减速转动时储能飞轮将储存的转动动能释放出来，传递给传动轴和增速变速器，将储能飞轮储存的能量传递给发电机，发电机将海浪能转化为电能；储能飞轮的补偿机制确保电力平稳输出，避免电力波动幅度过大。所述储能飞轮两侧的传动轴上各设有一对棘轮、拉盘，并在拉盘上卷绕有拉绳，储能飞轮两侧的棘轮的棘齿倾斜方向相同，一方面可使传动轴受力平衡，另一方面可以增加该发电单元转换海浪能的效率。
附图说明：
图1是本发明矩阵式海浪发电装置的结构示意图。
图2是本发明矩阵式海浪发电装置处于静止海平面时的侧视图。
图3是本发明矩阵式海浪发电装置的海浪发电单元结构示意图。
图4是本发明中海浪发电单元的棘轮、拉盘和拉绳相互连接关系示意图。
图5是本发明的海浪发电单元中成对的两个拉盘上的拉绳卷绕示意图。
图6是本发明中四个托辊构成的万向托辊结构示意图。
图7是本发明的万向托辊结构中单个托辊示意图。
图8是本发明矩阵式海浪发电装置在海浪垂直振动时侧视图。
图9是本发明矩阵式海浪发电装置在海浪水平振动时侧视图。
具体实施方式：
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，其中图1中未画出拉盘反转驱动电机及拉绳传感器部分，重点在于表示整个矩阵的结构。在本实施例中，矩阵式海浪发电装置包括二十五个海浪发电单元相连接构成，这二十五个海浪发电单元组成一个5×5的矩阵，相邻的两个海浪发电单元之间设有距离以便海浪发电单元之间相对运动，每一个所述发电单元包括一个船形浮体2，以及设于该船形浮体2上的传动轴5、棘轮、拉盘、增速变速器3、发电机7、拉盘反转驱动电机、拉绳传感器41和控制器，传动轴5通过轴承8设于船形浮体2上，该传动轴5通过增速变速器3与发电机7主轴相连接，传动轴5中部设有飞轮4，飞轮4两侧各自成对并排地设有一对棘轮30、31和301、311，储能飞轮4两侧的棘轮30、31和301、311的棘齿倾斜方向相同，成对的两个棘轮30与31、301与311的棘齿呈相同方向设于传动轴5上，棘轮30、31和301、311外侧分别套设有拉盘32、33和321、331，拉盘32、33、321和331上通过转动副设有棘爪与其内侧对应的棘轮上的棘齿相配合，如图4所示，拉盘33上设有棘爪34，棘爪34一端通过转动副设置于拉盘33上，棘爪34另一端与棘轮31上的棘齿上齿槽35相配合，当拉盘33相对棘轮31反向转动(图4所示为逆时针转动)时，棘爪34插入齿槽35内将棘轮31锁死，当拉盘33相对棘轮31在拉盘正向转动(图4所示为顺时针转动)时，棘爪34被棘齿背36抬起，在棘轮31上打滑，拉盘33可以在棘轮31上空转，这一工作方式对于其它拉盘是类似的；拉盘32、33、321、331上还卷绕设有拉绳62、61、611和621，拉绳缠于拉盘上的一端固定于拉盘上，每一个拉盘上拉绳的卷绕方向与其对应的棘轮上棘齿的倾斜方向相反，如图4所示，棘轮30上棘齿的倾斜方向为顺时针方向，则与棘轮30相应的拉盘32上卷绕的拉绳62的卷绕方向为逆时针方向，相应的，另外三个棘轮外侧的拉盘上其拉绳的卷绕方向也类似。成对的两个棘轮30与31、301与311外侧套设的拉盘上的拉绳62与61、611与621的引出端分别位于传动轴5的两侧，这可使传动轴受力平衡，如图5所示。与每一个拉盘对应设有由拉盘反转驱动电机(图中未画出)、拉绳传感器和控制器(图中未画出)构成的拉盘反转驱动装置，拉盘反转驱动电机设于浮体上，拉盘反转驱动电机输出轴通过离合器和传动装置与其对应的拉盘相连接，该传动装置是一对相啮合的齿轮副(图中未画出)，该齿轮副的一个齿轮与离合器输出轴相连接，另一个齿轮与拉盘同轴固定连接。该拉盘反转驱动电机、离合器的控制端以及拉绳传感器与控制器相连接，以便将拉绳传感器的信号反馈给控制器，控制拉盘反转驱动电机和离合器，及时将松弛的拉绳卷回到拉盘上。如图6所示，与拉盘32、33、321和331相对应设有拉绳传感器41，所述拉绳传感器是压力传感器，压力传感器设于万向托辊中每一个凹面托辊16的托辊轴14上，而其信号输出端则从托辊的端面引出，当在拉绳拉力作用下凹面托辊给其托辊轴施加压力，而当拉绳松弛时托辊轴上的压力传感器则不会检测到压力信号，这样通过压力传感器可以检测出每一根拉绳的张紧与松弛状态，便于将松弛的拉绳重新卷回拉盘上。海浪发电单元的拉绳的引出端通过设于船形浮体上的万向托辊10导向，每一个海浪发电单元具有两根沿传动轴轴向的拉绳引出端(如图3中的61、611)和两根垂直于传动轴方向的拉绳引出端(如图3中的62、621)，同一行相邻的海浪发电单元中垂直于传动轴方向的拉绳引出端相连接，同一列相邻的海浪发电单元中沿传动轴轴向的拉绳引出端相连接，处于矩阵边沿行的海浪发电单元中沿传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点11相连接，处于矩阵边沿列的海浪发电单元中垂直于传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点11相连接，如图1所示，这样将多个海浪发电单元构成一个相互协同工作的发电矩阵。
如图6所示，每一个万向托辊10由四个凹面托辊16组成，该四个凹面托辊16的内凹托辊面13围成一个万向托辊孔15，拉绳穿过该托辊孔15，这样，任何一个海浪发电单元产生的任何方向上的相对运动，都可以转化成该海浪发电单元拉盘上的拉绳固定方向的运动，进而驱动发电机发电。
根据图2，海面9静止时，海浪发电单元21、22、23、24、25彼此之间保持一定间距(图中只画出了同一列的海浪发电单元)，海浪发电矩阵1周边的海浪发电单元21、25用拉绳61、65锚固在锚固点11上，从而将整个海浪发电矩阵1固定在某个海域，一方面加强对海浪发电单元21、22、23、24、25位置移动的约束，提高相对运动产生的反作用力，另一方面，防止海浪发电矩阵1漂离设计位置。
如图8所示，当海浪发生垂直振动时，垂直振动的海浪91使海浪发电单元21、22、23、24、25等彼此之间在垂直方向上发生距离变化的相对运动。当海浪发电单元22、24上浮、相邻的海浪发电单元21、23、25下沉时，海浪发电单元(21、22、23、24、25彼此之间的相对距离加大，在拉绳(61、611、631、63、651、65等)-棘轮(30、31等)-拉盘(32、33等)系统的约束下，拉绳(61、611、631、63、651、65等)受到海浪发电单元21、22、23、24、25等的反作用而拉紧，拉力传递给拉盘(32、33等)，拉盘(32、33等)与传动轴5用棘轮(30、31等)正向连接，棘爪34插入棘轮齿槽35将棘轮(31等)锁死，拉盘(32、33等)带动棘轮(30、31等)、传动轴5同步转动，拉绳(61、611、631、63、651、65等)将作用力传递给储能飞轮4、增速变速器3，储能飞轮4加速转动将海浪能转化为转动动能，增速变速器3将转速放大到设计范围内之后，将动力传递给发电机7，发电机7将海浪能转化为电能。
当海浪发电单元(22、24等)下沉、相邻的海浪发电单元(21、23、25等)上浮时，海浪发电单元(21、22、23、24、25等)彼此之间的相对距离缩小，拉绳(61、611、631、63、651、65等)失去海浪发电单元(21、22、23、24、25等)反作用而松弛，拉绳传感器将拉绳松弛信号传给控制器，控制器控制拉盘反转驱动电机启动，拉盘反转驱动电机产生反向作用力，棘爪34被棘轮齿背36抬起，在棘轮(31等)上打滑，棘轮(31等)空转，拉盘(32、33等)反向转动，将松弛的拉绳(61、611、631、63、651、65等)卷收回去重新缠绕到拉盘(32、33等)上。传动轴5、储能飞轮4、增速变速器3失去拉盘(32、33等)作用，减速转动，储能飞轮4将储存的转动动能释放出来，传递给传动轴5、增速变速器3，增速变速器3将转速放大到设计范围内之后，将储能飞轮4储存的能量传递给发电机7，发电机7将海浪能转化为电能。储能飞轮4的补偿机制确保电力平稳输出，避免电力波动幅度过大。
如图9所示，当海浪发生水平振动时，水平振动的海浪92使海浪发电单元(21、22、23、24、25等)彼此之间在水平方向上发生距离变化的相对运动。当海浪发电单元(22、24等)离开邻近的海浪发电单元(23、25等)，向另一侧邻近的海浪发电单元(21、23等)靠近时，海浪发电单元(22与23、24与25等)彼此之间的相对距离加大，在拉绳-棘轮-拉盘系统的约束下，拉绳受到海浪发电单元的反作用而拉紧，拉力传递给拉盘，拉盘与传动轴5用棘轮正向连接，棘爪34插入棘轮齿槽35将棘轮(31等)锁死，拉盘带动棘轮、传动轴同步转动，拉绳将作用力传递给储能飞轮4、增速变速器3，储能飞轮4加速转动将海浪能转化为转动动能，增速变速器3将转速放大到设计范围内之后，将动力传递给发电机7，发电机7将海浪能转化为电能。在海浪发电单元(22与23、24与25等)彼此之间的相对距离加大的同时，海浪发电单元(21与22、23与24等)彼此之间的相对距离缩小，拉绳失去海浪发电单元拉力作用而松弛，控制器使拉盘反转驱动电机启动，拉盘反转驱动电机产生反向作用力，棘爪34被棘轮齿背36抬起，在棘轮(31等)上打滑，拉盘反向转动，将松弛的拉绳卷收回去重新缠绕到拉盘上。同时，海浪发电单元(21、22、23、24、25等)如果没有随水质点回复到平衡位置，拉绳会将海浪发电单元(21、22、23、24、25等)拉回平衡位置。传动轴5、储能飞轮4、增速变速器3失去拉盘作用，减速转动，储能飞轮4将储存的转动动能释放出来，增速变速器3将转速放大到设计范围内之后，将储能飞轮4储存的能量传递给发电机7，发电机7将海浪能转化为电能。储能飞轮4的补偿机制确保电力平稳输出，避免电力波动幅度过大。
当海浪发电单元(22、24等)离开邻近的海浪发电单元(23、25等)，向另一侧邻近的海浪发电单元(21、23等)靠近到达极限位置水平往回振动时，海浪发电单元(21与22、23与24等)彼此之间的相对距离加大，在拉绳-棘轮-拉盘系统的约束下，拉绳受到海浪发电单元的拉力作用而拉紧，拉力传递给拉盘，拉盘与传动轴5用棘轮(30、31等)正向连接，拉盘(32、33等)旋转，棘爪插入棘轮齿槽将棘轮锁死，拉盘带动棘轮、传动轴同步转动，拉绳将作用力传递给储能飞轮、增速变速器，储能飞轮加速转动将海浪能转化为转动动能，增速变速器将转速放大到设计范围内之后，将动力传递给发电机，发电机将海浪能转化为电能。在海浪发电单元(21与22、23与24等)彼此之间的相对距离加大的同时，海浪发电单元(22与23、24与25等)彼此之间的相对距离缩小，拉绳失去海浪发电单元拉力作用而松弛，拉盘反转驱动电机产生反向作用力，棘爪被棘轮齿背抬起，在棘轮上打滑，拉盘反向转动，将松弛的拉绳卷收回去重新缠绕到拉盘上，拉盘之间的拉绳长度随海浪发电单元(22与23、24与25等)之间的相对距离缩小而缩短、收紧。同时，海浪发电单元(21、22、23、24、25等)如果没有随水质点回复到平衡位置，拉绳会将海浪发电单元(21、22、23、24、25等)拉回平衡位置。传动轴、储能飞轮、增速变速器失去拉盘作用，减速转动，储能飞轮将储存的转动动能释放出来，增速变速器将转速放大到设计范围内之后，将储能飞轮储存的能量传递给发电机，发电机将海浪能转化为电能。储能飞轮的补偿机制确保电力平稳输出，避免电力波动幅度过大。
上述过程中海浪发电矩阵将海浪的海浪能转化电能所得到的电力，经过架空或海底电缆，输送到陆地变电站变电后，经输电线路输入骨干电网中，实现海浪发电功能。
当然，除了上述技术方案，整个矩阵式发电装置中海浪发电单元的数量也可以是其它数量，最少是由一个海浪发电单元构成，也可是由四个单元构成的2×2的矩阵，而且该矩阵也可以不是方阵形式(即每一行中的海浪发电单元数量与每一列上的海浪发电单元数量可以不相等)。浮体也可为其它形状的浮体。浮体上用于导向拉绳的托辊也可以是由单个托辊构成，如果海浪发电单元之间相对运动方向不与拉绳方向一致，则会增加拉绳的阻力；也可能采用球形转动副构成的托辊实现拉绳的万向导向。拉盘反转驱动装置可以是一个设置于拉盘上的拉簧或者扭簧，只要它给拉盘施加一个与对应棘轮棘齿倾斜方向相同(如图4中为顺时针方向)的扭矩即可，这样当拉绳放松时弹簧可以使拉盘转动，卷回拉伸拉绳反转驱动电机与拉盘之间也可通过带传动装置连接。每一个海浪发电单元上成对设置的棘轮的对数也可以增加，而且储能飞轮的数量也可以增加，这可增加海浪发电单元转化海浪能的效率。拉绳传感器也可以是拉力传感器，可以将其与拉绳结合在一起，比如在拉绳中间的某一段设置一定数量的拉力传感器，可以对拉绳的张紧与松弛状态进行检测，给控制器信号，以便控制拉盘反转电机。

Claims (9)

1.一种矩阵式海浪发电装置，其特征在于：该海浪发电装置由海浪发电单元构成，所述海浪发电单元包括一个浮体，以及设于该浮体上的传动轴、棘轮、拉盘、增速变速器、发电机和拉盘反转驱动装置，传动轴通过轴承设于该浮体上，该传动轴通过增速变速器与发电机主轴相连接，四个棘轮成对并排地、固定设于传动轴上，每一对中的两个棘轮的棘齿呈相同方向设于传动轴上，棘轮外侧套设有拉盘，拉盘上设有棘爪与其内侧的棘轮上的棘齿相配合，在拉盘上还卷绕设有拉绳，每一个拉盘上拉绳的卷绕方向与其对应的棘轮上棘齿的倾斜方向相反，与每一个拉盘相对应设有拉盘反转驱动装置，拉盘反转驱动装置给拉盘施加力矩的方向与该拉盘对应的棘轮棘齿倾斜方向相同，海浪发电单元的拉绳的引出端通过设于浮体上的托辊导向，每一个海浪发电单元具有两根沿传动轴轴向的拉绳引出端和两根垂直于传动轴方向的拉绳引出端，同一行相邻的海浪发电单元中垂直于传动轴方向的拉绳引出端相连接，同一列相邻的海浪发电单元中沿传动轴轴向的拉绳引出端相连接，处于矩阵边沿行的海浪发电单元中沿传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点相连接，处于矩阵边沿列的海浪发电单元中垂直于传动轴轴向的一根拉绳引出端与锚点相连接。
2.如权利要求1所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：该矩阵式海浪发电装置由至少四个海浪发电单元相连接构成，相邻的两个海浪发电单元之间设有距离。
3.如权利要求1所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：所述托辊是由四个凹面托辊构成，该四个凹面托辊的托辊面围成一个圆形孔，拉绳穿过该圆孔。
4.如权利要求1或2或3所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：所述拉盘反转驱动装置包括拉盘反转驱动电机、拉绳传感器和控制器，与每一个拉盘对应设有该拉盘反转驱动电机和拉绳传感器，拉盘反转驱动电机设于浮体上，拉盘反转驱动电机输出轴通过离合器和传动装置与其对应的拉盘相连接，该拉盘反转驱动电机和离合器的控制端以及拉绳传感器信号输出端与控制器相连接。
5.如权利要求4所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：所述拉绳传感器是压力传感器，该压力传感器设于每一个凹面托辊的托辊轴上。
6.如权利要求4所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：该传动装置是一对.相啮合的齿轮副，该齿轮副的一个齿轮与离合器输出轴相连接，另一个齿轮与拉盘同轴固定连接。
7.如权利要求4所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：成对的两个棘轮外侧套设的拉盘上的拉绳的引出端分别位于传动轴的两侧。
8.如权利要求4所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：所述传动轴上还固定设有一个储能飞轮。
9.如权利要求8所述的矩阵式海浪发电装置，其特征在于：所述储能飞轮两侧的传动轴上各设有一对棘轮、拉盘，并在拉盘上卷绕有拉绳，储能飞轮两侧的棘轮的棘齿倾斜方向相同。
CN2010101029013A 2010-01-29 2010-01-29 矩阵式海浪发电装置 Expired - Fee Related CN102140995B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101029013A CN102140995B (zh) 2010-01-29 2010-01-29 矩阵式海浪发电装置
PCT/CN2011/070747 WO2011091765A1 (zh) 2010-01-29 2011-01-28 矩阵式海浪发电装置
EP11736647A EP2530299A1 (en) 2010-01-29 2011-01-28 Matrix sea wave power generating device
US13/575,300 US8698337B2 (en) 2010-01-29 2011-01-28 Matrix sea wave power generating device
JP2012600061U JP3181130U (ja) 2010-01-29 2011-01-28 行列型海洋波力発電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101029013A CN102140995B (zh) 2010-01-29 2010-01-29 矩阵式海浪发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102140995A CN102140995A (zh) 2011-08-03
CN102140995B true CN102140995B (zh) 2013-03-13

Family

ID=44318675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101029013A Expired - Fee Related CN102140995B (zh) 2010-01-29 2010-01-29 矩阵式海浪发电装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8698337B2 (zh)
EP (1) EP2530299A1 (zh)
JP (1) JP3181130U (zh)
CN (1) CN102140995B (zh)
WO (1) WO2011091765A1 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102588195A (zh) * 2011-10-31 2012-07-18 顾美明 波电阵列
CN102678432A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 刘卫其 一种漂浮直驱式海浪发电技术
GB2497407B (en) * 2012-11-28 2014-05-14 Peter James Stage Barge generator
US9074577B2 (en) * 2013-03-15 2015-07-07 Dehlsen Associates, Llc Wave energy converter system
CN103243422A (zh) * 2013-04-26 2013-08-14 吴江江旭纺织有限公司 一种手动棘轮纺线机
CN104747359A (zh) * 2014-01-01 2015-07-01 周文正 浮合筏式海浪发电机
CN104863783A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 周文正 二代浮合筏式海浪发电机
US9145866B1 (en) * 2014-04-01 2015-09-29 Rohan Patel Energy conversion system for ocean surface waves
US9938956B2 (en) * 2014-04-01 2018-04-10 Rohan Patel Energy harvesting system for ocean waves
CN104158346A (zh) * 2014-08-20 2014-11-19 深圳市润东来科技有限公司 一种车辆运动能量收集器及充电电路
AU2017272908A1 (en) * 2016-06-01 2019-12-19 Alan Mcnally Apparatus, system and method for the generation of energy from waves
JP6768994B2 (ja) * 2016-10-18 2020-10-14 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー 波力発電装置
US10941748B2 (en) * 2017-08-31 2021-03-09 Alex Walter Hagmüller Sea wave energy converter capable of resonant operation
CN109004797A (zh) * 2018-10-05 2018-12-14 姜福文 一种拉绳发电充电器
CN109066945B (zh) * 2018-10-05 2024-06-04 厦门兴卓科技有限公司 单向联动发电充电器
CN109625146B (zh) * 2019-01-11 2024-03-15 苏州盛亿电机有限公司 采用一级齿轮减速传动的紧凑型中置电机
CN112145338B (zh) * 2020-08-20 2022-06-03 山东大学 一种具有波浪能发电功能的铰接扣装置及浮体
CN112177840A (zh) * 2020-09-24 2021-01-05 王兴奎 一种自浮体双驱动的波浪能收集装置
CN112253365B (zh) * 2020-10-15 2022-01-18 安徽工业大学 一种波浪发电机的机电转换装置
CN112554147A (zh) * 2020-10-29 2021-03-26 威海海洋职业学院 一种海洋平台用浮冰清理装置
CN112594122A (zh) * 2020-12-16 2021-04-02 段俊超 一种海浪发电装置
CN113266511B (zh) * 2021-05-07 2023-05-23 武汉市炫能清洁能源科技有限公司 一种基于柔性卷索的浮子式波能阵列发电装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603201A1 (de) * 1986-02-03 1987-09-10 Bernhard V Dr Ing Fritsch Wellenenergienutzer
CN87104861A (zh) * 1986-10-10 1988-04-20 汤姆·J·温德尔 提取波浪能量的浮体式设备及其提取方法
CN2099205U (zh) * 1991-08-03 1992-03-18 青岛银达(集团)光电计时设备公司 波浪发电原动装置
CN1349047A (zh) * 2001-09-06 2002-05-15 周立文 海洋框架浮体波能联动发电装置
GB2440154A (en) * 2006-07-18 2008-01-23 Rajendranath Balkee Wave generator with ratchet to convert wave motion to unidirectional rotation
CN201606185U (zh) * 2010-01-29 2010-10-13 文辉安 矩阵式海浪发电装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539484A (en) * 1980-06-06 1985-09-03 Suggs Louis F Wave and tide powered generation apparatus
US5359229A (en) * 1993-08-06 1994-10-25 Youngblood George M Apparatus for converting wave motion into electrical energy
JP2007297929A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Tokyo Institute Of Technology 波力発電装置
WO2008038825A1 (fr) * 2006-09-27 2008-04-03 Iwao Ikegami Dispositif de stockage de l'énergie des vagues et générateur d'énergie l'utilisant
US8901766B2 (en) * 2008-06-12 2014-12-02 Alexander K. Werjefelt Wave action electric generating system including a boom on a floating platform
CA2749291A1 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Dehlsen Associates, L.L.C. Method and apparatus for converting ocean wave energy into electricity
ES2367744B1 (es) * 2010-04-22 2012-09-12 Francisco Azpiroz Villar Sistema de generación de energía a partir del movimiento de las olas del mar.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603201A1 (de) * 1986-02-03 1987-09-10 Bernhard V Dr Ing Fritsch Wellenenergienutzer
CN87104861A (zh) * 1986-10-10 1988-04-20 汤姆·J·温德尔 提取波浪能量的浮体式设备及其提取方法
CN2099205U (zh) * 1991-08-03 1992-03-18 青岛银达(集团)光电计时设备公司 波浪发电原动装置
CN1349047A (zh) * 2001-09-06 2002-05-15 周立文 海洋框架浮体波能联动发电装置
GB2440154A (en) * 2006-07-18 2008-01-23 Rajendranath Balkee Wave generator with ratchet to convert wave motion to unidirectional rotation
CN201606185U (zh) * 2010-01-29 2010-10-13 文辉安 矩阵式海浪发电装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2007－297929A 2007.11.15

Also Published As

Publication number Publication date
US20120306210A1 (en) 2012-12-06
WO2011091765A1 (zh) 2011-08-04
US8698337B2 (en) 2014-04-15
CN102140995A (zh) 2011-08-03
JP3181130U (ja) 2013-01-31
EP2530299A1 (en) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102140995B (zh) 矩阵式海浪发电装置
CN201606184U (zh) 利用海浪发电的发电单元
CN201144760Y (zh) 太阳能、波浪能、风能综合发电坞
CN104100444B (zh) 利用波浪能的海洋航行器
EP3112666A1 (en) Power conversion device
JP2014506659A (ja) 波力発電装置
CN109072862A (zh) 包括绳索的波浪能发电装置
CN201606185U (zh) 矩阵式海浪发电装置
CN110469449B (zh) 一种悬浮式波浪能发电装置
US20140360176A1 (en) Wave-powered electricity generator
CA2666259A1 (en) Wave energy converter
KR101751218B1 (ko) 파력발전용 동력변환장치
JP6001798B1 (ja) 発電システム及び発電システム用位置エネルギー蓄積装置
KR102013472B1 (ko) 전력 시스템
KR101602901B1 (ko) 파력발전용 동력변환장치
CN106949001A (zh) 一种沉锚浮子式波浪发电装置
CN1888418A (zh) 海洋波浪能规模化采集及发电装置
CN101482086A (zh) 海浪能发电的方法
CN105065187B (zh) 一种海岛用浮子式波浪能发电装置
CN202483787U (zh) 纵列摇臂桨波电装置
WO2024093363A1 (zh) 一种波浪能发电装置
CN110735757B (zh) 一种海洋平台锚泊发电系统
CN107250536B (zh) 一种单向转换装置及具有该装置的动力系统
US20160215751A1 (en) Power converting apparatus
CN206071486U (zh) 一种四绳电动升沉补偿系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130313

Termination date: 20160129

EXPY Termination of patent right or utility model