CN103527392B - 海浪涌垂直发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海浪涌垂直发电装置，由浮动舱，重力锤，上定滑棘轮组，上缆绳，下缆绳，下定滑棘轮组，水下固定壳体结构件，水下锚定件，浮动舱上环，浮动舱下环，陆基钢筋混凝土梁，陆基岸海礁石，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架，多路充电控制器，大能量蓄电池，大功率逆变器，大功率变压器构成。该项发明技术特点：投资少、易建设、抗风力好、环境适应好、经济效益高、长寿命、能最大可能满足用电需要等，是海浪涌能的最佳转换电能技术，是一项绿色、环保、可再生新能源技术。

Description

海浪涌垂直发电装置

技术领域

本发明涉及海浪涌垂直发电装置，属新能源领域。为沿海地区近海浪涌、潮汐发电，其中特别是海岛浪涌、潮汐发电问题，有了电能就有了解决沿海地区与海岛建设和居民生活的头等大问题。

背景技术

我国拥有漫长的海岸线和辽阔的海域，近海有数千个海岛，大的如：舟山群岛，台湾岛，海南岛，南海诸岛，万山岛等等，沿海地区与海岛所需电力电源、淡水等资源，无法普及从海浪涌、潮汐中获得能源，目前的解决方法，依赖建火力电厂发电，风力发电，太阳能光伏发电，或远距离超高压电网供电，国外个别有财力支持下可建大规模潮汐发电，涡轮直径达百米，投资几十亿美元 ，产电能几十兆瓦，还有筑坝 潮汐落差发电，这些举 措投资效益差，维修成本太大，无法推广应用。海岛若采用岸基电网供电，必须建海底高压供电电缆，投资同样十分巨大，安全性较差。目前有一种机械蓄能式浪涌发电装置实用专利，以海底为参照零点，转换效率低，难实现。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种投资少、易建设、抗风力好、环境适应好、经济效益高的海浪涌垂直发电装置。

本发明提供一种海浪涌垂直发电装置，由浮动舱，重力锤，上定滑棘轮组，上缆绳，下缆绳，下定滑棘轮组，水下固定壳体结构件，水下锚定件，浮动舱上环，浮动舱下环，陆基钢筋混凝土梁，陆基岸海礁石，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架，多路充电控制器，大能量蓄电池，大功率逆变器，大功率变压器构成；

所述上定滑棘轮组由上定滑棘轮，第一升速变速箱，第一发电机，第一发电机输出端构成；

所述下定滑棘轮组由下定滑棘轮，机械旋转记忆弹簧，第二升速变速箱，第二发电机，第二发电机输出端构成；

所述浮动舱置于海平面上，浮动舱位于水下部分大于位于水上部分，所述上缆绳通过固定在所述浮动舱上部的所述浮动舱上环，经所述上定滑棘轮与所述重力锤相连，所述上定滑棘轮设置于陆基钢筋混凝土梁上，所述下缆绳通过固定在所述浮动舱底部的所述浮动舱下环与所述下定滑棘轮相连，所述下定滑棘轮安装于所述水下固定壳体结构件内，所述水下固定壳体结构件经所述水下锚定件固定在陆基岸海礁石上；

所述上定滑棘轮旋转带动同轴的第一升速变速箱和第一发电机旋转，经第一发电机输出端输出；所述下定滑棘轮经机械旋转记忆弹簧驱动同轴的第二升速变速箱和第二发电机旋转，经第二发电机输出端输出；

所述第一发电机输出端和所述第二发电机输出端分别接入多路充电控制器，经大能量蓄电池、大功率逆变器及大功率变压器，并入电网；

在所述整体式钢筋混凝土方形笼式桁架上设有多个所述浮动舱。

本发明还提供一种海浪涌垂直发电装置，由浮动舱，重力锤，上定滑棘轮组，上缆绳，下缆绳，下定滑棘轮组，水下固定壳体结构件，水下锚定件，浮动舱上环，浮动舱下环，水下沉箱，水下岩基钢筋混凝土梁，泥沙底，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架，多路充电控制器，大能量蓄电池，大功率逆变器，大功率变压器构成；

所述上定滑棘轮组由上定滑棘轮，第一升速变速箱，第一发电机，第一发电机输出端构成；

所述下定滑棘轮组由下定滑棘轮，机械旋转记忆弹簧，第二升速变速箱，第二发电机，第二发电机输出端构成；

所述浮动舱置于海平面上，浮动舱位于水下部分大于位于水上部分，所述上缆绳通过固定在所述浮动舱上部的所述浮动舱上环，经所述上定滑棘轮与所述重力锤相连，所述上定滑棘轮设置于水下岩基钢筋混凝土梁上，所述下定滑棘轮安装于所述水下固定壳体结构件内，所述水下固定壳体结构件经所述水下锚定件固定在所述水下沉箱上，所述水下沉箱放入所述泥沙底固定；

所述上定滑棘轮旋转带动同轴的第一升速变速箱和第一发电机旋转，经第一发电机输出端输出；所述下定滑棘轮经机械旋转记忆弹簧驱动同轴的第二升速变速箱和第二发电机旋转，经第二发电机输出端输出；

所述第一发电机输出端和所述第二发电机输出端分别接入多路充电控制器，经大能量蓄电池、大功率逆变器及大功率变压器，并入电网；

在所述整体式钢筋混凝土方形笼式桁架上设有多个所述浮动舱。

沿海地区与海岛近海浪涌一年365天都有，即使较为平静的日子浪涌高也有0.5米，俗称：海上无风3尺浪，遇大风或台风，天文大潮等条件浪涌高约有1.0米至6.0米，浪涌起伏周期大约在0.5秒至10.0秒，主要利用近海浪涌在垂直方向起伏高度的浪涌上升动能和重力位能，同时也利用水平方向潮汐、浪涌等运动的脉动动能，在海面下与海面上的垂直方向分别固定为大地坐标零点(运动参考点)，浮动舱受海面浪涌垂直方向起伏和水平方向潮汐、浪涌等运动的脉动力的共同作用下，浮动舱在两大地坐标零点之间作上下或水平，或上下与水平综合运动，在上缆绳两端分别与浮动舱上部的浮动舱上环和重力锤相连接，上定滑棘轮在浮动舱运动力和重力锤牵引力的作用下，上定滑棘轮旋转，驱动同轴的第一发电机旋转发电；在下缆绳两端分别与浮动舱底部的浮动舱下环和通过固定海面下大地坐标零点的电机同轴的带有机械旋转记忆弹簧下定滑棘轮相连接，下定滑棘轮在浮动舱运动力和重力锤牵引力的作用下，下定滑棘轮旋转，驱动同轴的第二发电机旋转发电；第一和第二发电机发电容量大小，既取决于海浪涌起伏高度和速度，同时也取决于浮动舱排水量的大小，排水量越大，升降力就越大，发电能力越强。而浮动舱排水量的大小完全由设计者决定，即重力锤的质量大小由浮动舱排水量大小决定，下定滑棘轮机械旋转记忆弹簧力的大小。浮动舱在设计时重心偏上，促使海浪涌起伏高度较小时浮动舱也能运动，发电机发电；浮动舱排水量大于浮动舱质量(包括舱内添加质量)，保证浮动舱露出水面；重力锤质量小于浮动舱质量，保证浮动舱脱出水面；机械旋转记忆弹簧力与重力锤质量相匹配，同时与第二发电机能力相匹配；上、下缆绳长度，即浮动舱与海面上下固定坐标点的高度满足6m浪涌高度的要求，保证系统平稳工作。由于海浪涌运动是随机脉动的，第一和第二发电机发电输出也是脉动的，有正反转，输出电压有正负，为了保证平稳供电，必须把第一和第二发电机输出端经多路充电控制器，经大能量蓄电池储能，再经大功率逆变器把大能量蓄电池直流变为50赫兹交流电，经大功率变压器输出。

该项发明的宗旨，充分利用近海浪涌在垂直方向高度起伏的浪涌上升动能和重力位能，同时也利用水平方向潮汐、浪涌等运动的脉动动能，以大地坐标零点(运动参考点)通过缆绳把浮动舱相对运动的能量传递给固定坐标位电动机发电，实现近大、小海浪涌高效发电装置。同时，在海面上、下以整体式钢筋混凝土桁架方形笼式组网结构，实现矩阵式群体发电的新能源技术，实现小面积海面大容量发电的能力，满足沿海地区与海岛经济发展用电需求。该项发明技术特点：投资少、易建设、抗风力好、环境适应好、经济效益高、长寿命、能最大可能满足用电需要等，是海浪涌能的最佳转换电能技术，是一项绿色、环保、可再生新能源技术。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的海浪涌垂直发电装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的上定滑棘轮、第一升速变速箱及第一发电机的连接示意图；

图3是本发明实施例1提供的下定滑棘轮、机械旋转记忆弹簧、第二升速变速箱及第二发电机的连接示意图；

图4是本发明实施例1提供的多路充电控制器、大能量蓄电池、大功率逆变器及大功率变压器的连接示意图；

图5是本发明实施例2提供的海浪涌垂直发电装置的结构示意图；

图6是本发明实施例3提供的海浪涌垂直发电装置的结构示意图；

图7是本发明实施例4提供的海浪涌垂直发电装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1至图4，本实施例提供一种海浪涌垂直发电装置，由浮动舱1，重力锤2，上定滑棘轮组3，上缆绳4，下缆绳5，下定滑棘轮组6，水下固定壳体结构件7，水下锚定件8，浮动舱上环9，浮动舱下环10，陆基钢筋混凝土梁11，陆基岸海礁石12，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架16，多路充电控制器17，大能量蓄电池18，大功率逆变器19，大功率变压器 20构成；

所述上定滑棘轮组3由上定滑棘轮31，第一升速变速箱32，第一发电机33，第一发电机输出端34构成；

所述下定滑棘轮组6由下定滑棘轮61，机械旋转记忆弹簧62，第二升速变速箱63，第二发电机64，第二发电机输出端65构成；

所述浮动舱1置于海平面13上，浮动舱1位于水下部分大于位于水上部分，所述上缆绳 1通过固定在所述浮动舱1上部的所述浮动舱上环9，经所述上定滑棘轮3与所述重力锤2相连，所述上定滑棘轮3设置于陆基钢筋混凝土梁11上，所述下缆绳5通过固定在所述浮动舱 1底部的所述浮动舱下环10与所述下定滑棘轮61相连，所述下定滑棘轮61安装于所述水下固定壳体结构件7内，所述水下固定壳体结构件7经所述水下锚定件8固定在陆基岸海礁石 12上；

所述上定滑棘轮31旋转带动同轴的第一升速变速箱31和第一发电机32旋转，经第一发电机输出端33输出；所述下定滑棘轮61经机械旋转记忆弹簧62驱动同轴的第二升速变速箱 63和第二发电机64旋转，经第二发电机输出端65输出；

所述第一发电机输出端34和所述第二发电机输出端65分别接入多路充电控制器17，经大能量蓄电池18、大功率逆变器19及大功率变压器20，并入电网；

在整体式钢筋混凝土方形笼式桁架16上设有多个所述浮动舱1。

实施例2

参照图5，本实施例提供的海浪涌垂直发电装置，与实施例1相比，不同之处在于，所述上定滑棘轮3设置于水下岩基钢筋混凝土梁111上，所述下定滑棘轮61安装于所述水下固定壳体结构件7内，所述水下固定壳体结构件7经所述水下锚定件8固定在水下岩基礁石121 上。

实施例3

参照图6，本实施例提供的海浪涌垂直发电装置，与实施例1相比，不同之处在于，所述上定滑棘轮3设置于水下岩基钢筋混凝土梁111上，所述下定滑棘轮61安装于所述水下固定壳体结构件7内，所述水下固定壳体结构件7经所述水下锚定件8固定在所述水下沉箱14 上，所述水下沉箱14放入所述泥沙底15固定。

实施例4

参照图7，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架16，由水面上钢筋混凝土桁架161，垂直钢筋混凝土桁架162以及水面下钢筋混凝土桁架163构成。

Claims (2)

1.海浪涌垂直发电装置，其特征在于，由浮动舱，重力锤，上定滑棘轮组，上缆绳，下缆绳，下定滑棘轮组，水下固定壳体结构件，水下锚定件，浮动舱上环，浮动舱下环，陆基钢筋混凝土梁，陆基岸海礁石，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架，多路充电控制器，大能量蓄电池，大功率逆变器，大功率变压器构成；

所述上定滑棘轮组由上定滑棘轮，第一升速变速箱，第一发电机，第一发电机输出端构成；

所述下定滑棘轮组由下定滑棘轮，机械旋转记忆弹簧，第二升速变速箱，第二发电机，第二发电机输出端构成；

所述浮动舱置于海平面上，浮动舱位于水下部分大于位于水上部分，所述上缆绳通过固定在所述浮动舱上部的所述浮动舱上环，经所述上定滑棘轮与所述重力锤相连，所述上定滑棘轮设置于陆基钢筋混凝土梁上，所述下缆绳通过固定在所述浮动舱底部的所述浮动舱下环与所述下定滑棘轮相连，所述下定滑棘轮安装于所述水下固定壳体结构件内，所述水下固定壳体结构件经所述水下锚定件固定在陆基岸海礁石上；

所述上定滑棘轮旋转带动同轴的第一升速变速箱和第一发电机旋转，经第一发电机输出端输出；所述下定滑棘轮经机械旋转记忆弹簧驱动同轴的第二升速变速箱和第二发电机旋转，经第二发电机输出端输出；

所述第一发电机输出端和所述第二发电机输出端分别接入多路充电控制器，经大能量蓄电池、大功率逆变器及大功率变压器，并入电网；

在所述整体式钢筋混凝土方形笼式桁架上设有多个所述浮动舱。

2.海浪涌垂直发电装置，其特征在于，由浮动舱，重力锤，上定滑棘轮组，上缆绳，下缆绳，下定滑棘轮组，水下固定壳体结构件，水下锚定件，浮动舱上环，浮动舱下环，水下沉箱，水下岩基钢筋混凝土梁，泥沙底，整体式钢筋混凝土方形笼式桁架，多路充电控制器，大能量蓄电池，大功率逆变器，大功率变压器构成；

所述上定滑棘轮组由上定滑棘轮，第一升速变速箱，第一发电机，第一发电机输出端构成；所述下定滑棘轮组由下定滑棘轮，机械旋转记忆弹簧，第二升速变速箱，第二发电机，第二发电机输出端构成；

所述浮动舱置于海平面上，浮动舱位于水下部分大于位于水上部分，所述上缆绳通过固定在所述浮动舱上部的所述浮动舱上环，经所述上定滑棘轮与所述重力锤相连，所述上定滑棘轮设置于水下岩基钢筋混凝土梁上，所述下定滑棘轮安装于所述水下固定壳体结构件内，所述水下固定壳体结构件经所述水下锚定件固定在所述水下沉箱上，所述水下沉箱放入所述泥沙底固定；

所述上定滑棘轮旋转带动同轴的第一升速变速箱和第一发电机旋转，经第一发电机输出端输出；所述下定滑棘轮经机械旋转记忆弹簧驱动同轴的第二升速变速箱和第二发电机旋转，经第二发电机输出端输出；

所述第一发电机输出端和所述第二发电机输出端分别接入多路充电控制器，经大能量蓄电池、大功率逆变器及大功率变压器，并入电网；

在所述整体式钢筋混凝土方形笼式桁架上设有多个所述浮动舱。