CN102889166A - 风车式波浪能收集与直线发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风车式波浪能收集与直线发电装置，它包括发电机舱、左臂、前臂、右臂、后臂、上层直线发电机和下层直线发电机。波浪能作用在叶臂的多重推板装置上，转化为多重推板装置的动能，并直接带动直线发电机发电。本发明结构简单，能全方位的收集波浪动能，不受波浪传递方向的影响，通过多重推板结构既能吸收波浪的入射波也能吸收波浪的绕射波，具有较高的一次能量捕获和吸收效率，同时由于能实现波浪的全周期双行程做功并减少了波浪能中间传递与转化过程，因此也具有较高能量转化与传动效率。

Description

风车式波浪能收集与直线发电装置

技术领域

本发明专利属于海洋可再生能源利用技术领域，尤其涉及一种风车式波浪能收集与直线发电装置。

背景技术

截止式波浪能收集装置主要收集波浪水质点往复运动轨迹上的动能，包括点头鸭式和摆式两种类型。点头鸭式波浪能发电装置在波浪的作用下会绕动转动轴心往复纵摇做功，并利用液压装置带动发电机发电，能有效避免波浪向后辐射。但其结构复杂导致抗浪能力较弱，易发生干涉卡死等现象，可靠性不高。浮摆式波浪能发电装置在波浪力的作用下，利用摆板的往复摆动捕获波浪能量，利用与摆板摆轴相连的液压传动系统将波浪能转换为液压能，进而转换为电能，然而由于受到单个摆板体积、重量等因素的限制，其收集波浪能的总功率受到限制，不能大规模发电。同时，浮摆式波浪能收集装置只有在摆板与波浪方向正好相对时才能吸收波浪动能，而在其它来波方向上，则不能或只能较少的吸收波浪动能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能全方位收集波浪动能，通过采用多重挡板结构，既能吸收入射波又能吸收绕射波的风车式波浪能收集与直线发电装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：（暂略）

采用上述方案后，本发明具有的优点是：

（1）本发明装置通过多重推板结构既能吸收波浪的入射波也能吸收波浪的绕射波，有效避免波浪向后辐射，具有较高的一次能量捕获和吸收效率。

（2）本发明装置结构简单，利用叶臂推杆将所捕获的波浪动能直接传递给直线发电机，减少了波浪能中间传递与转化过程，同时能实现波浪的全周期双行程做功，因此也具有较高的波浪能转化与传动效率。

（3）本发明装置在四个方向都具备波浪能收集装置，因此能全方位的收集波浪动能，不受波浪传递方向的影响。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1 是本发明的俯视图；

图2 是本发明的轴测图；

图3 是本发明叶臂的轴测图；

图4 是本发明发电机舱的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种风车式波浪能收集与直线发电装置，它包括发电机舱1、多个叶臂2、多台直线发电机3、锚定装置4。

所述的叶臂2呈外大内小的喇叭状，多个叶臂2的内端分别等距固定在发电机舱1外壁上，多台直线发电机3固定安装于发电机舱1的内部，多台直线发电机3分别与多个叶臂2上的叶臂推杆连接。

如图3所示，所述的叶臂2包括左侧浮体21、右侧浮体22、多重推板23、阻尼弹簧24、叶臂推杆25、左侧挡板26、右侧挡板27、密封圈28。所述的左侧浮体21和右侧浮体22分别固定焊接在左侧挡板26和右侧挡板27上，所述的左侧挡板26和右侧挡板27相对设置，左侧挡板26的内端和右侧挡板27的内端焊接在发电机舱1的外壁上，形成一个外宽内窄的水槽（即，外大内小的喇叭状）。所述的多重推板23由三组推板23构成，该三组推板23组厚度相同，大小不同，由大到小依次从外向内、等距间隔设置在左侧挡板26和右侧挡板27之间，推板23的四个角通过阻尼弹簧24分别安装在左侧挡板26和右侧挡板27上。所述的多重推板23可根据所需发电功率的大小相应增大或者减少推板的组数。所述的叶臂推杆25穿过间隔设置的多重推板23且与各重推板23固定连接，叶臂推杆25的内端穿入发电机舱1与直线发电机3的滑体固接，在叶臂推杆25与发电机舱1的舱壁之间设有密封圈28。

如图1、图2所示，在本实施例中，采用四个叶臂2和二台直线发电机3。

所述的四个叶臂2由前臂201、后臂202、左臂203、右臂204组成。前臂201、后臂202、左臂203、右臂204通过焊接分别等距固定安装于发电机舱1外壁的四个方位上，外形与具有四个风叶的“风车”相似。

所述的锚定装置4由锚链41和海底重物42构成。锚链41一端与发电机舱1底部连接，另一端连接在海底重物42上。发电机舱1和左臂203、前臂201、右臂204、后臂202一起组成一个大型的浮体，使整个发电装置漂浮于海水表面之下。

结合图4所示，所述的二台直线发电机3由上层直线发电机301和下层直线发电机302组成。所述的上层直线发电机301和下层直线发电机302分别固定安装于发电机舱1的内部，上层直线发电机301分别与左臂203的叶臂推杆25和右臂204的叶臂推杆25连接，下层直线发电机302分别与前臂201的叶臂推杆25和后臂202的叶臂推杆25连接。

如图4所示，所述的直线发电机3包括定子线圈31、滑动腔32、滑体33、永磁体34、限位弹簧35、绝缘层36。定子线圈31固定安装于绝缘层36与滑动腔32之间，永磁体34固定安装在滑体33上。滑体33在外力作用下能沿着滑动腔32内部滑动，滑体33两端分别与左臂203的叶臂推杆25和右臂204的叶臂推杆25焊接在一起。所述的限位弹簧35共有4组，分别安装于滑动腔32的两侧，当叶臂推杆25所受外力很大时，能够缓冲滑体33对发电机舱1壳体的冲击。

本发明的工作原理：

如图1所示，当波浪从右至左传递时，右臂204的左侧挡板26和右侧挡板27之间形成一个前宽后窄的水槽，将较多波浪的入射波收集进入水槽内部，起到“聚波增浪”的作用。根据波浪理论，波浪中的各个水质点在立波驻点处向前和向后做周期性往复运动。在前1/2个周期中，波浪水质点由右向左运动，首先作用在右臂204的多重推板23上，产生向左的推力，当推力大于各个阻尼弹簧24的弹簧力时，使得叶臂推杆25从右向左运动，叶臂推杆25与上层直线发电机301的滑体33连接，将推力传递给滑体33，因而滑体33也从右至左运动，将波浪动能转化为滑体33的动能。右臂204的多重推板23不能完全吸收的部分波浪绕射波将进入左臂203中，并作用在左臂203的多重推板23上，产生向左的拉力，该拉力通过左臂203的叶臂推杆25也同时作用在滑体33上，使得滑体33从右至左运动。在后1/2个周期中，当波浪水质点由左向右运动时，波浪水质点作用在右臂204多重推板23上的推力以及作用在左臂203多重推板23上的拉力消失，此时在右臂204和左臂203阻尼弹簧24的弹簧力作用下，叶臂推杆25将带动滑体33从左向右运动。因此，随着波浪的各个水质点在左右方向上的周期运动，滑体33也在左右方向上周期运动，实现全周期双行程做功。

如图1所示，由于在发电机舱1的四个方向上都具有相同的波浪能收集装置结构，因此无论波浪的传递方向如何变化，都能够实现对波浪动能的转化。即当波浪从右向左或者从左向右传递时，波浪动能转化为上层直线发电机301内部滑体33的动能。当波浪从前向后或者从后向前传递时，波浪动能转化为下层直线发电机302内部滑体33的动能。

结合图4所示，滑体33在其两端的叶臂推杆25带动下沿着滑动腔32周期运动，永磁体34固定安装在滑体33上，也随着滑体33运动，导致滑动腔32内部的电磁场改变，在定子线圈31上产生感应电动势，从而将滑体33的动能转化为电能输出。限位弹簧35一方面能缓冲滑体33与发电机舱1的壳体发生碰撞，延长装置的使用寿命，另一方面限位弹簧35不断被压缩和伸长的过程也是滑体33动能和弹性势能相互转换的过程，能促进滑体33在滑动腔32内滑动。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，多重推板也可采用其他外形，且依本发明专利范围及说明书内容所作的多重推板数目、叶臂数目的变化，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种风车式波浪能收集与直线发电装置，其特征在于：它包括发电机舱、多个叶臂、多台直线发电机；所述的叶臂呈外大内小的喇叭状，多个叶臂的内端分别等距固定在发电机舱外壁上，多台直线发电机固定安装于发电机舱的内部，多台直线发电机分别与多个叶臂上的叶臂推杆连接。

2.根据权利要求1所述的风车式波浪能收集与直线发电装置，其特征在于：所述的多个叶臂由前臂、后臂、左臂、右臂组成，前臂、后臂、左臂、右臂通过焊接分别等距固定安装于发电机舱外壁的四个方位上；所述的多台直线发电机由上层直线发电机和下层直线发电机组成，所述的上层直线发电机和下层直线发电机分别固定安装于发电机舱的内部，上层直线发电机分别与左臂的叶臂推杆和右臂的叶臂推杆连接，下层直线发电机分别与前臂的叶臂推杆和后臂的叶臂推杆连接。

3.根据权利要求1所述的风车式波浪能收集与直线发电装置，其特征在于：所述的叶臂包括左侧浮体、右侧浮体、多重推板、阻尼弹簧、叶臂推杆、左侧挡板、右侧挡板、密封圈；所述的左侧浮体和右侧浮体分别固定焊接在左侧挡板和右侧挡板上，所述的左侧挡板和右侧挡板相对设置，左侧挡板的内端和右侧挡板的内端焊接在发电机舱的外壁上，形成一个外宽内窄的水槽；所述的多重推板间隔设置在左侧挡板和右侧挡板之间，推板的四个角通过阻尼弹簧分别安装在左侧挡板和右侧挡板上；所述的叶臂推杆穿过间隔设置的多重推板且与各重推板固定连接，叶臂推杆的内端穿入发电机舱与直线发电机的滑体固接，在叶臂推杆与发电机舱的舱壁之间设有密封圈。

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