CN103088798A - 万吨级海浪发电站 - Google Patents

Abstract

所述的万吨级海浪发电站其特征是：利用船舶自身重量为载体随着海浪的起伏、跌宕而升降所产生的万吨级动能和势能转换成电能；它的采集方法是：将两船或者多船首尾用铰链轴连成一体，组成蜈蚣式发电船队，并以船舶自身的重量为载体，利用海浪的不同时将船队的单体抬升和降下，由于前后船舶上方用铰链轴连在一起，于是船与船之间下方的夹角随之改变而带动双工高压缸或者直条此轮所组成的能量转换系统以采取、转换万吨级浪能为电能，它可以小到普通油桶、木船，大到万吨巨轮。

Description

万吨级海浪发电站

一：技术领域

本发明涉及到能源和水上交通领域。

二：背景技术

一提到海浪发电，人们就会想到利用浮子来回收海浪能的方法，有用浮子加钢丝绳、滑轮回收海浪能的方法；有用浮子和固定柱子加滑轮的采能方法；或者建筑一个用浮子配直条齿回收海浪能的海上固定平台等方法，不一而足；然而，这些方法都是有一个通病，那就是：制造工艺复杂、实施困难、维护费居高不下，成本高、效益极差，根本就没有多大的实用价值，特别是遇到潮落潮涨，尤其是月潮汐或者台风鼓荡就不是淹没就是干死，如此胶柱鼓瑟对于喜怒无常的大海简直就是小儿科，没有多大的实用价值，本发明就另辟蹊径利用全新的理念：以船舶自身的重量为载体，设计出的一种高效率、够吨位、低成本、易实施、抗风浪、可根据季节的变化方便移动地方且发电恒定可靠的全天候优秀万吨级海浪发电站。

三：发明内容

万吨级海浪发电站。本发明的实质就是将能够托起无数个万吨巨轮的能量转换成电能。它的能源来自汹涌的波涛和海浪。本发明巧妙地利用了海浪能量，是史无前例地将海浪能量高效率转换成电能或者其他能量。并且所利用的设备和设施以及器材都是一些常规的成熟的产品，只是巧妙实施布置而已，从而省去了各种设备与器材的载荷和安全实验的麻烦和风险。

如图1所示，本发明的关键是：将前后两艘船舶用铰链轴连成一体，甚至用多艘船舶首尾铰链成一条龙，组成一个蜈蚣式发电船队，置于有巨浪的海湾或浪口；当海浪袭来时，首先抬高第一艘船A，而第二艘船B仍然在原水线上，由于两船的上端是用铰链轴7连在一起的，于是A被B所牵引而使A船头会向上抬高，AB之间的下方距离会拉大，从而带动多个同时工作的双工高压缸(1)工作，此时双工高压缸的活塞被拉出，如图2所示；当浪峰到达船B时，船A则进入浪谷而相对下沉，B被浪峰抬升，但由于A通过铰链轴7被B牵引，于是AB之间下方夹角变小，从而将双工高压缸1的活塞压入如图3所示。铰链轴也可以设置在船底部，其效果也一样，但这样会增加安装、维护、维修的困难，从而增加制造和发电成本，同时铰链轴因为常年被海水浸泡，寿命也不如安装在上部的长，还有在生产工艺上也因为要增加防水的问题也变得复杂，设备成本增加。但无论铰链轴设在上面还是在船底，起使用效果是一样的。当然对于某些特殊因素的需要，也常采用铰链轴船底式布置。但这很少用，本发明不推荐此布置方法，故说明书不予叙说且附图也不予画出。由于高压缸是双工的，它无论活塞是被压入或者被拉出，均在压缩介质做功，并同时补充压缩介质，原理图如如图4所示。高压缸的压缩介质可以是液压油，也可以是空气，也可以是软水、也可以是海水。双工高压缸的工作原理是：如图4所示：现以液压油为介质举例说明：当活塞(10)被拉出向a行使时，此时a端的进油阀(12)关闭，排油阀(11)被冲开，a内的高压油通过排油阀(11)进入储能罐(4)；与此同时，b中的进油阀(17)被冲开，b中的液压油及时得到补充，因为b中的排油阀(16)是自动关闭着；储能罐(4)中的高压油不能回流到b；当活塞(10)被压入向b端运行时，此时高压缸内的阀门工作情况刚好相反，即：a的排油阀(11)自动关闭，进油阀(12)被冲开，a内的液压油得到及时补充，同时，b内进油阀(17)自动关闭，出油阀(16)被冲开，高压油通过排油管(18)进入储能罐(4)。总之，无论活塞(10)是被压入还是拉出，高压缸均可输出高压液压油。

整个能量转换系统的工作过程如图5所示：双向高压缸1将压缩后的介质压入缓冲储能罐(4)，再进入液压马达或者高压空气马达(3)从而带动发电机(2)工作，发电机和储能罐可以多个高压缸公用，也可以单缸单罐单机。为降低成本，本发明使用多缸共用。

如果采用的压缩介质为液压油或者软水之类的液体类，那么储能罐4内就必须有一定的压缩空气室，如图1中的(6)，因为只有空气能够被压缩、储能。液体是很难被压缩的。如果有条件，也可以在岛上或者岸边的高山上建造小水库，利用水库来储能，这时高压缸内的压缩介质就是普通海水了。这也不失一个很好的发明，如图6所示。不过，这就变得胶柱鼓瑟，因为这样的话，发电船队就不能因为季节的变化而挪地方了，只能老老实实规规矩矩地固定在那一个地方不动。

本发明还有另外一种集能方法：那就是将双工高压缸改成双面直条齿轮，通过齿轮传动、超越离合器换向、惯性轮缓冲、蓄能、匀速直接带动发电机或者其它机械设备、螺旋桨等工作以收集利用海浪能量，这种用直条齿轮和超越离合器组合的浪能采集转化方式我们就将之命名为：齿轮超越集能方式，以便叙说。本发明只对其具有发明创新性质的关键部位：采集能量的直条齿轮和换向超越离合器工作原理图画出，如图7所示，其它常规部分从略。采集换向器的工作原理是这样的：当连杆将齿条拉出向a方向移动时，齿条(23)通过N轮的外齿轮(24)将N轮的钢柱(27)带动，一直到与N轮的输出轴轮(25)相互挤压成为一体，从而带动(25)逆时针方向旋转，此时M轮因为钢柱(27)保持在外齿轮(24)与输出轴(25)之间的一个相对较大的富余空间，于是(24)不能带动(25)转动，这样，整个机构只有N轮轴逆时针输出动力；反之；当连杆将齿条推进向b方向移动时，齿条(23)通过M轮的外齿轮(24)将M轮的钢柱(27)带动，一直到与M轮的输出轴轮(25)相互挤压成为一体，从而也带动(25)逆时针方向旋转，此时N轮因为钢柱(27)保持在外齿轮(24)与输出轴(25)之间的一个相对较大的富余空间，于是(24)不能带动(25)转动，这样，整个机构只有M轮轴逆时针输出动力；于是，无论双面齿条压入还是拉出，机构都在输出动力而且是一个方向的动力，当然，也可以采用单齿轮采能，而将超越离合器安排在传动过程中去换向，由于原理一样，所以本专利不再赘述。这种超越离合器单向集能方式也可以改成棘轮单向集能方式，但超越离合器单向集能换向方式远比棘轮单向集能换向方式耐用，而且超越离合器无噪音更环保、科学。所以本专利不再使用棘轮这原始的换向方式，也不再图示和说明。

本发明所用的船舶要求不高，只要巨大够吨位、进行特殊加固改装之后就行。它可以使用退役后的各种淘汰船舰，也可以用钢筋混凝土制造，原则就是一个：够吨位、够结实，完全可以用一边的铰链将整个船体提升，如果吨位不够还可以在船上灌海水以增加吨位。同时灌水后的船舶还是一个不错的特种鱼类养殖场，再在上面布置风力发电机太阳能电池板、以及偏心轮发电机以尽量捕捉海洋自然资源。

本发电船队可以抛锚固定，也可用高强度多股防锈钢缆固定在一些礁屿上或者岸边石头上，同时尾船还有驱动电动或者气体、液态马达驱动的螺旋桨也可以是高压海水枪，高压水驱动船舶远比螺旋桨驱动效果好；具体驱动驱动器的布置是：首船的前方正面布置一个倒船喷头或者螺旋桨，倒船喷头或者螺旋桨除倒船和制动用外，对于发电船的安装施工维修也极为有用；左右两方向各布置一个，用于拐弯和调整方位；尾船布置一个大口径喷头或者大功率电动螺旋桨，用于高速驱动整个船队前进。整个船队可以随着季节的改变而更换不同的地方。

本发明由于像蜈蚣一般的列阵，而且都是重载荷够吨位，完全可以抗击16级以下的台风而不用躲避，本发明使用的船舰可大可小，数量也可多可少，不过尽量要求船单体的大小不要差别很大，单个船的吃水线要尽量一致。否则，单个大船也是资源浪费。

四：附图说明：

图1是发电船队的原理结构图。

图2是波浪浪峰来临时，首先将A船抬高后带动双工高压缸的活塞拉出而做功的工作原理图。

图3是波浪浪峰到达B船时，A船掉进了波谷，相对下落的A船带动双工高压缸的活塞压入而做功的工作原理图。

图4为双工高压缸的结构构造和工作原理图，为便于说明它的工作原理和内外结构，特用上下两图加以说明，上图为双工高压缸体的半剖视半外观图，下图为全剖视原理图。

图5为整个能量转换系统的工作原理图，图6为蜈蚣式集能、蓄能船队和与之相匹配的海边高地或者高山水库蓄能发电系统。

图7为将双工高压缸改成双面直条齿轮，通过齿轮传动、超越离合器换向收集利用海浪能量机构。

其中：双工高压缸(1)；发电机(2)；为液压马达(3)或者高压空气马达；储能罐(4)；被压缩的液体介质(5)；压缩空气室(6)；船与船之间的连接铰链轴(7)；

双工高压缸的活塞连杆(13)与船体连接的活动转轴(8)；双工高压缸体固定在船体上的活动转轴(9)；双工高压缸的活塞(10)；双工高压缸的排泄单向阀(11)、(16)；双工高压缸的进料阀(12)、(17)；连杆(13)；高压输出管口(14)、(18)；补充介质进入管口(15)、(19)低压承液罐(20)；储能罐(4)；高山或者高地蓄水池库(，21)；大海(22)；双面直条齿轮(23)；超越离合器外采能齿轮(24)；输出轴轮(25)；输出轴(26)；超越离合器钢柱(27)。

五：具体实施方案

1：将多个发电船单元连成一条龙，组成专业的蜈蚣式发电船队如图1所示，并以船舶自身的重量为载体，利用海浪的不同时将船队的单体抬升和降下，由于前后船上方用铰链轴连在一起，于是船与船之间下方的夹角随之改变而带动双工高压缸所组成的能量转换系统以采取、转换万吨级浪能为电能，它可以小到普通油桶、木船，大到万吨巨轮；具体工作方式和工作过程、原理如图图5所示。

2：将两船或者多船首尾用铰链轴连成一体，组成蜈蚣式发电船队，并以船舶自身的重量为载体，利用海浪的不同时将船队的单体抬升和降下，由于前后船舶上方用铰链轴连在一起，于是船与船之间下方的夹角随之改变而带动直条此轮所组成的能量转换系统以采取、转换万吨级浪能为电能，如图7所示，它可以小到普通油桶、木船，大到万吨巨轮。

3：将本发明的蜈蚣式发电船队固定在某个适当的位置，与附近的高山或者高地水池或者水库组成一个落差式蓄水发电系统，如图6所示。

4：未来船舰设计的终结者：将多个发电船单元用铰链轴连成一条龙，组成专业的蜈蚣式集海浪能的自主动力运输船队，从而使运输船成为自供动力的远洋运输船队，这种船队，不但绿色环保，而且由于船与船之间有双工高压缸或者直条此轮的采能系统的存在，起到缓冲作用，因而乘坐者感觉不到颠簸而特别舒适；这是未来船舰设计的发展方向。

Claims (10)

1.凡是在波浪能的利用上：以自身的重量为载体，将两船或者多船首尾的上方用活动轴连成一体，组成蜈蚣式发电船队，并利用海浪将船舶托起或者放下而引起船队中的单个船与船之间的下方位夹角发生变化而采取、转换浪能的方式和方法。

2.凡是用双工高压缸压缩液体或者气体，配合蜈蚣式铰链轴连接的船队的单个船与船之间夹角的变化而采集、转化浪能的方式和方法。

3.凡是用超越离合器和直齿条，配合蜈蚣式铰链轴连接的船队的单个船与船之间夹角的变化而采集、转化浪能的方式和方法。

4.所述的万吨级海浪发电站其特征在于：双工高压缸(1)；为发电机组(2)；液压马达或者高压空气马达(3)；储能罐(4)；被压缩的液体介质(5)；压缩空气室(6)；船与船之间的连接铰链轴(7)；双工高压缸的活塞连杆与船体连接的活动转轴(8)；双工高压缸体固定在船体上的活动转轴(9)；双工高压缸的活塞(10)；双工高压缸的排泄单向阀(11)、(16)；双工高压缸的进补料单向阀(12)、(17)；双工高压缸活塞的连杆(13)；高压输出管口(14)、(18)；补充介质进入管口(15)、(19)；低压承液罐(20)；高山或者高地蓄水池库(21)；大海(22)；双面直条齿轮(23)；超越离合器外采能齿轮(24)；输出轴轮(25)；输出轴(26)；超越离合器钢柱(27)。

5.权利4中双工高压缸(1)的结构、工作原理和布置方式；由(1)、(2)、(3)、(4)、(20)、所组成的能量采集、缓冲、蓄能、转化系统的设计和实施方式和方法。

6.权利4中：由连杆(13)、双面直条齿轮(23)、超越离合器外采能齿轮(24)、为输出轴轮(25)、输出轴(26)、超越离合器钢柱(27)所组成的齿轮超越方式采集浪能的设计方式和方法。

7.所述的万吨级海浪发电站其特征在于：所用的船舶要求不高，只要巨大够吨位、进行特殊加固改装之后就行，它可以使用退役后的各种淘汰船舰，也可以用钢筋混凝土制造，原则就是一个：够吨位、够结实，完全可以用一边的铰链将整个船体提升，如果吨位不够还可以在船上灌海水以增加吨位；同时灌水后的船舶还是一个不错的特种鱼类养殖场，再在上面布置风力发电机太阳能电池板、以及偏心轮发电机以尽量捕捉海洋自然资源；并且船舰可大可小，数量也可多可少，不过尽量要求船单体的大小不要差别很大，单个船的吃水线要尽量一致，否则，单个大船也是资源浪费；因为发电船队像蜈蚣一般的列阵，而且都是重载荷够吨位，完全可以抗击16级以下的台风而不用躲避。

8.所述的万吨级海浪发电站其特征在于：发电船队可以抛锚固定，也可用高强度多股防锈钢缆固定在一些礁屿上或者岸边石头上，同时尾船还有驱动电动或者气体、液态马达驱动螺旋桨也可以是高压海水枪，高压水驱动船舶远比螺旋桨驱动效果好；具体驱动器的布置是：首船的前方正面布置一个逆行喷头或者螺旋桨，逆行喷头或者螺旋桨除倒船和制动用外，对于发电船的安装施工维修也极为有用；左右两方向各布置一个，用于拐弯和调整方位；尾船布置一个大口径喷头或者大功率电动螺旋桨，用于高速驱动整个船队前进；整个船队可以随着季节的改变而更换不同的地方。

9.权利4中：高山或者高地蓄水池库(21)与蜈蚣式浪能采集船队配合而形成的浪能采集、缓冲、蓄能、转化系统的设计和布置的方式和方法。

10.将权利1、2、3的采能方式所采集的浪能用于驱动船舶自身从而使船舶成为自主动力驱动的绿色船舶，而且由于船与船之间有双工高压缸或者直条齿轮采能系统的存在，有效地起到缓冲作用，从而让乘坐者感觉不到颠簸而特别舒适。

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