CN104033325B - 垂荡浮箱式浅海波能发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置，属于海洋工程和波能发电装备技术领域。这种浅海波能发电装置包括固定式支撑基底、中心立柱、垂荡浮箱和密封箱，垂荡浮箱套装在限位板与密封箱之间，在垂荡浮箱与限位板和密封箱之间设有弹簧减震装置，垂荡浮箱通过滑轮在中心立柱上滑动。垂荡浮箱上固定设置3‑6个伸入密封箱中的传动立杆，在传动立杆上半部的传动齿条通过位于密封箱内的增速传动机构驱动发电机。该装置固定于水底工作，成本较低，易于制造。发电设备和蓄电设备均设置在装置本身，减小传输距离过长引起的能量损失。发电与传动机构整体位于水面以上，可有效解决浸水腐蚀等问题。波能吸收装置的高度可在一定范围内调整，增大了对水面变化的适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种波浪发电装置，属于海洋工程和波能发电装备技术领域，尤其是一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置。
背景技术
波浪能具有储量巨大、绿色环保、分布广泛等特点，利用波浪能一直受到人们的关注。同时，波浪能还具有受环境因素影响较大、利用率低等问题。如何解决这些问题，也是倍受重视的话题。
一直以来，受到天气、环境保护等多方面条件制约，波浪发电装置的研发和制造难度极高。发电装置本身如果不能对由潮汐等引起的水位大幅度变化进行适应性的调整，会导致发电效率下降甚至不能正常工作。由于装置浸没在水中，结构的腐蚀、设备的维护等问题难以解决。从发电装置到用电处的传输距离较长，能量损失较大，液压管路布置不方便。在这背景情况下，研发的本发明装置具有可适应一定范围内水深变化；避免海水对设备产生侵蚀；电能传输距离短，能量损失小等优点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置，该装置结构简单，能适应一定范围内的水位变化，以较高的效率将波浪能转化为电能并进行存储。
本发明采用的技术方案是：一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置，它包括固定式支撑基底，它还包括中心立柱、垂荡浮箱和密封箱，所述固定式支撑基底采用重力式混凝土沉箱结构，混凝土沉箱的外形为下大上小的圆锥体，圆锥体的上表面固定连接中心立柱，在中心立柱上设有一个限位板，顶端固定连接一个密封箱，所述垂荡浮箱采用碟形结构，套装在限位板与密封箱之间，在垂荡浮箱的上下两平面、限位板的上平面与密封箱的下平面均设有弹簧减震装置，垂荡浮箱通过滑轮在中心立柱上滑动；所述垂荡浮箱上沿圆周均匀固定设置3-6个伸入密封箱中的传动立杆，在传动立杆的上半部设有传动齿条，传动齿条通过位于密封箱内的增速传动机构驱动发电机，发电机与整流和蓄电设备进行电连接；所述增速传动机构依次经传动齿轮、传动齿轮、加速齿轮箱与发电机连接；所述中心立柱中央悬挂有波浪海流传感器，密封箱的顶部设有风速风向传感器；在浅海波能的作用下，垂荡浮箱沿中心立柱作上下位移，通过传动立杆上的传动齿条经增速传动机构驱动发电机发电。
所述中心立柱采用直圆柱形结构、三角形桁架结构或四边形桁架结构。
所述减震装置采用弹簧片减震结构或橡胶减震结构。
本发明的有益效果是：这种垂荡浮箱式浅海波能发电装置包括固定式支撑基底、中心立柱、垂荡浮箱和密封箱，垂荡浮箱套装在限位板与密封箱之间，在垂荡浮箱与限位板和密封箱之间设有弹簧减震装置，垂荡浮箱通过滑轮在中心立柱上滑动。垂荡浮箱上固定设置3-6个伸入密封箱中的传动立杆，在传动立杆上半部的传动齿条通过位于密封箱内的增速传动机构驱动发电机。该装置固定于水底工作，成本较低，易于制造。发电设备和蓄电设备均设置在装置本身，减小传输距离过长引起的能量损失。发电与传动机构整体位于水面以上，可有效解决浸水腐蚀等问题。波能吸收装置的高度可在一定范围内调整，增大了对水面变化的适应能力。
附图说明
图1是一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置的主视图。
图2是一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置的俯视图。
图3是图2中的A-A剖面图。
图4是图3中的B-B剖面图。
图5是图3中的C-C剖面图。
图6是图5中的A局部放大图。
图7是图5中的B局部放大图。
图8是中心立柱为圆柱形的示意图的主视图。
图9是中心立柱为圆柱形的示意图的俯视图。
图10是图8中的D-D剖面图。
图中：1、固定式支撑基底，2、中心立柱，3、垂荡浮箱，4、传动立杆，5、弹簧减震装置，6、密封箱，7、限位板，8、风速风向传感器，9、传动齿条，10、传动齿轮，11、加速齿轮箱，12、发电机，13、整流和发电设备，14、滑轮，15、波浪海流传感器。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。
图1、2示出了一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置外形结构图。发电装置主体由两部分组成，其一为主要由固定式支撑基底1、中心立柱2和密封箱6构成的固定部分，其二为主要为垂荡浮箱3以及传动立杆4。固定式支撑基底1为重力沉箱，依靠自身重力固定于水下。中心立柱2与固定式支撑基底1固定连接，中心立柱2采用桁架的形式，结构本身稳定性较好，同时保证与垂荡浮箱3配合相对运动的稳定性。垂荡浮箱3外套于中心立柱2上，形状为碟形，能减少水的阻力。中心立柱2上设有一个限位板7，垂荡浮箱3置于密封箱6和限位板7之间。垂荡浮箱3的上下平面、限位板7的上平面、密封箱6的下平面均设有弹簧减震装置5。垂荡浮箱3通过滑轮14在中心立柱2上滑动。垂荡浮箱3和传动立杆4用销钉固定，传动立杆4上布有传动齿条9，与密封箱6内的传动齿轮10啮合。密封箱6顶部装有风向风速传感器8。
图3、4示出了采用三角形桁架的中心立柱2与垂荡浮箱3的配合结构。在垂荡浮箱3上，与中心立柱2的三条棱接触的位置，各装有2个滑轮14。总共6个滑轮14。中心立柱2内挂有波浪海流传感器15。
图5示出了密封箱的内部结构。图6示出了机械传动构件的相互关系。传动立杆4上的传动齿条9和密封箱6内的传动齿轮10啮合。传动齿轮10与加速齿轮箱11的输入端连接。加速齿轮箱11的输出端与发电机12连接。发电机12与整流和蓄电设备13连接。图7示出了滑轮14在竖直方向上的布置方式。
图8、9、10示出了中心立柱为圆柱形的结构形式。圆柱周围均布有三条轨道，供滑轮在其上移动。
所述垂荡浮箱式浅海波能发电装置采用的工作步骤如下：
固定式支撑基底1固定于海床上；垂荡浮箱3自动适应水面高度，漂浮于水面。传动立杆4固定在垂荡浮箱3上。波浪来时，垂荡浮箱3受到的浮力发生变化，产生垂向运动；限位板7限制垂荡浮箱3的位移范围，弹簧减震装置5减少碰撞对装置造成的伤害；传动立杆4随着垂荡浮箱3一并上下运动，传动立杆4上安装的传动齿条9带动密封箱6内的传动齿轮10转动；传动齿轮10带动加速齿轮箱11运动；加速齿轮箱11带动发电机12转动；发电机12产生的电能经过整流和蓄电设备13整流后被保存在蓄电池中。
Claims (3)
1.一种垂荡浮箱式浅海波能发电装置，它包括固定式支撑基底（1），其特征在于：它还包括中心立柱（2）、垂荡浮箱（3）和密封箱（6），所述固定式支撑基底（1）采用重力式混凝土沉箱结构，混凝土沉箱的外形为下大上小的圆锥体，圆锥体的上表面固定连接中心立柱（2），在中心立柱（2）上设有一个限位板（7），顶端固定连接一个密封箱（6），所述垂荡浮箱（3）采用碟形结构，套装在限位板（7）与密封箱（6）之间，在垂荡浮箱（3）的上下两平面、限位板（7）的上平面与密封箱（6）的下平面均设有弹簧减震装置（5），垂荡浮箱（3）通过滑轮（14）在中心立柱（2）上滑动；所述垂荡浮箱（3）上沿圆周均匀固定设置3-6个伸入密封箱（6）中的传动立杆（4），在传动立杆（4）的上半部设有传动齿条（9），传动齿条（9）通过位于密封箱（6）内的增速传动机构驱动发电机（12），发电机（12）与整流和蓄电设备（13）进行电连接；所述增速传动机构依次经传动齿条（9）、传动齿轮（10）、加速齿轮箱（11）与发电机（12）连接；所述密封箱（6）的下部中央悬挂有波浪海流传感器（15），密封箱（6）的顶部设有风速风向传感器（8）；在浅海波能的作用下，垂荡浮箱（3）沿中心立柱（2）作上下位移，通过传动立杆（4）上的传动齿条（9）经增速传动机构驱动发电机（12）发电。
2.根据权利要求1所述的垂荡浮箱式浅海波能发电装置，其特征在于：所述中心立柱（2）采用直圆柱形结构、三角形桁架结构或四边形桁架结构。
3.根据权利要求1所述的垂荡浮箱式浅海波能发电装置，其特征在于：所述减震装置（5）采用弹簧片减震结构。
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