CN102734053A - 两维双向轮机组合波力发电装置 - Google Patents

两维双向轮机组合波力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种两维双向轮机组合波力发电装置，可以同时利用水平和垂直两维空间任意方位振动和平移的波力来推动发电机发电。由若干个轮机在一根主轴上的水平和垂直的两维平面上一字排列组合而成。由于轮机叶片能自动转向和单向飞轮的作用，波力从任何方向冲击轮机，都使轮机朝一个方向运转，只要有波运动，该装置就能连续发电，波电转换效率相当于水轮机。可以大面积远距离采能。可以拦截某个海域，建造大型波电阵列。整体结构只用管状机架内装入主轴和轮机齿轮，用螺丝撬接而成。简单、牢固耐用，适应深海半浮式安装，只需用钢索固牢即可。本发明无静态投资是可得到大功率最廉价的清洁电力。

Description

两维双向轮机组合波力发电装置
技术领域：本发明涉及一种利用海上波力来发电的两维双向轮机组合波力发电装置。是一种大型机电设备。
背景技术：现有的波力发电技术许多项，其中20多项进行过海上试验。波力发电装置主要分为两种：振动型(波浪上下振动)；平移型(波浪平移)。振动型包括水柱型、浮体型、固定型、可动型4种。移动型就是低水头发电。常用的是振动水柱型，它的能量转换原理类似空气压缩机。转换过程基本分为3种类型：空气能：把波浪能转换为空气，再驱动涡轮机带动发电机；机械能：将波力转换为机械能通过油压驱动马达并带动发电机；水位能：浮在水面上的水斗被波浪推举到岸上的水库里，利用水库与海面的水位差来发电。另有一种波能接收机，申请号56104768A，该装置是一种以弧形片在一根立轴上安装成纵向排列的半圆形立式叶轮机，在海洋中可以接收来自四周方向的波浪冲击力。但这种装置只有一半工作，另一半则是耗功。因而有用功甚微。用空气、油压来驱动发电机，转换过程繁复，效率低，并且这类装置采能面积太小，难以获得大功率电力。类似水斗通过波力向岸上提水入库，再利用水位差来发电更是收效甚微。纵览波力发电种种，难以推广使用的共同因素是：1、转换程序复杂效率太低；2、只能利用波浪的某一种力(振动或平移其中一种力)；3、造价太高无实际开发意义。4、不能经久耐用。如何减少波能的转化过程，简化结构、降低造价、扩大采能面积，提高使用寿命是人类大规模利用清洁的波能的先决条件。
发明内容：提供一种由若干个轮机沿着一根主轴轴向的垂直和水平两维平面一字排列的，可以同时截获两维空间任意方位的波能的两维双向轮机组合波力发电装置。两维平面内的所有轮机的运转平面分别为垂直平面和水平平面并互为90°，所有轮机的横轴和竖轴分别通过单向飞轮和转向齿轮同步或异步传动同一根主轴直接连接发电机。每个轮机的叶片都可以自由转动100°-120°，若干个轮机与主轴组合的单元体可以用万向节串联至同一根主轴。
本发明的目的是使该装置必须具备以下有益效果：1、可以同时转换两维空间内任意方位的双向交变的波力(即波的振动和平移的双向交变力)，只要有波浪运动，轮机就能推动发电机发电。克服了传统波电装置只能利用某一种力(振动或平移其中的一种)。2、不受波幅、波长的周期频率等因素影响，使轮机不停地推动发电机运转。克服传统波电装置一个波峰波谷的周期只能做一次或两次功，是一种“先天性”低效率装置的弊端。3、采用多单元体由万向节串联成同一根主轴的方式，即使各单元体在不同轴心的情况下，也能正常工作，使该装置能够大面积远距离拦截某个海域的波能。使之能建造大型波力发电站——波电阵列。4、采用能量转换高效装置轮机与传动轴组合，大大简化结构降低造价，提高了波电的转换率。5、采用管状机架套装密封传动轴和齿轮，使整体耐海水腐蚀延长使用寿命。
附图说明：图1为本发明结构示意图的主视图，相同要素被省略并截去了前方机架。图2为本发明结构示意图的俯视图。
1、垂直轮机  2、水平轮机  3、主轴  4、转向齿轮  5、单向飞轮  6、横轴7、机架  8、叶片轴  9、轮机毂  10、万向节  11、竖轴  12、发电机
具体实施方式：下面结合附图详细说明本发明的工作原理和最佳实施例。
图1：当平移的波力无论是从前方或后方冲垂直轮机1的叶片时，由于垂直轮机1的叶片随波力自动转向100°-120°，使波力与垂直轮机1的夹角在50°-70°之间波力便推动轮机朝一个方向运转(图1上方箭头所示方向)；当振动的波力无论是从上方或下方冲击水平轮机2时(图1下方箭头所示方向)水平轮机2同样与垂直轮机1一样只朝一个方向运转。由于波浪的振动和平移都是双向交变，方向的不确定性和纵波非规律性，因此两维平面的轮机的叶片都需自动转向。都是通过转向齿轮4传动主轴3朝一个方向运转。即使同一个轮机上两边的叶片同时受到上下或前后两种冲击力，轮机仍然只朝一个方向运转，也就是两维空间任意方位只要有波运动，轮机就会运转。当波浪从前方交变为从后方或从上方交变为从下方冲击时，轮机的转速会发生快慢或停止的变化，由于波浪的不规则性，作用于若干个两维的机轮中有一部分正常运转，一部分变慢或停止，由于两维平面的轮机的横轴6和竖轴11上的单向飞轮5的作用只是传递作功的轮机在正常工作，不作功的轮机便停止运转或空转。自然不耗动，因此，本发明整体除齿轮的磨擦外，不作无用功，大大提高了波电的转换效率。其效率接近水轮机，由于轮机毂9上有突出部分来限定叶轴8的自动转向的角度。(一般在100°-120°之间，也可是弹性的，实现波浪冲击力太大时叶片的迎角就减小)，本发明整体由若干个单元体用万向节10串联在同一根主轴3上，主轴3的两端连接机架7，发电机12直接安装在主轴3上，主轴3和横轴6、竖轴11等都穿入表面有防腐涂层的管状单元体的机架内，密封后用螺丝撬接，即牢固又简单还大大减小对波的阻力。
本发明在海中安装时可以用两种方法，近海浅海用固定式一根立柱支撑重量，斜拉四根绳索稳固即可，利用平衡的自由物体总是横向对正流体流向的特性，实现自动对向。深海安装采用半浮式，即在机架两端相应的位置装上浮箱，使整体轮机的下方处于静态海平面位置，在两端浮箱的下方各伸出两根十米以上的立柱，立柱最下端各安装一块水平板和垂直板为水平安定面和垂直安定面，防止受强大的波力冲击时，整体会剧烈地晃动。本发明无需静态投资，因而是最廉价的电力。特别适合深海建造大型波电阵列。

Claims (2)

1.一种由若干个轮机沿着一根主轴轴向的垂直和水平两维平面一字排列的，可以同时截获两维空间任意方位的波能的两维双向轮机组合波力发电装置，其特征是：两维平面内所有轮机运转平面分别为垂直平面和水平平面并互为90°；所有轮机的横轴和竖轴分别通过单向飞轮和转向齿轮同步或异步传动同一根主轴直接连接发电机；若干个轮机与主轴的单元体用万向节串联至同一个主轴。
2.根据权利要求1所述装置，其特征是：每个轮机的叶片可以自由转动100°-120°。
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