CN104074673A - 一种伞形液压式波浪能转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种伞形液压式波浪能转换装置。它包括漂浮桅杆主体、浮子、连接杆、圆环柱体、液压缸和锚链。桅杆主体通过锚链连接大抓力锚固定于海底；圆环柱体套在桅杆主体上，并与其联通固定；浮子和桅杆主体、环形柱体间采用连接杆连接。其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液压油的压力变化，驱动液压发电装置发出电力。本发明设计能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为液压能，进而转化为电能，适用于深水区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，同时具有较高的可靠性，易于安装和移动。

Description

一种伞形液压式波浪能转换装置
技术领域
本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别是一种伞形液压式波浪能转换装置。
背景技术
随着世界经济的发展、人口的增加、社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长。近年，受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得很大发展，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在21世纪充分利用海洋能展示了美好前景。目前，世界上主要的波浪能装置可根据其位置分布划分为三类：离岸式(离岸超过2.5Km)、近岸式和岸基式。在波浪能利用装置开发的初期，近岸式和岸基式波浪能装置由于易于安装和维护、建设成本低等特点研究较多。然而，这两种类型的波浪能装置的缺点和限制也是相当明显的：近岸地区能量密度较低；影响岸线美观；与人类其他活动(渔业、近海养殖)在空间利用上发生矛盾。
相反地，在水深较深(水深大于40米)的地区，波浪能的密度较高，空间利用可选择范围较大。近些年来，深水区离岸式波浪能装置得到了一定的发展，其具有代表性的是位于苏格兰的波浪能发电公司Pelamis在葡萄牙开发的Agucadoura波浪能发电站中的“海蛇”发电装置，其单机发电功率可达500KW。然而，深水区域的风浪也较大且随机因素(台风、高潮等)影响更大，这给波浪能装置的安装和维护都带来了挑战。由此，对于安装在深水海域的波浪能发电装置，工程师们不得不重点考虑装置的稳定性和安全性。在保证波浪能转换装置能适应不同的天气状况的同时，需要考察设计在极端天气条件下的生存策略和生存能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有波浪能技术的布放地区能量密度低、安全性差等不足，提供一种伞形液压式波浪能转换装置，它能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为液压能，进而转化为电能，适用于深水区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，同时具有较高的可靠性，易于安装和移动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种伞形液压式波浪能转换装置，包括漂浮桅杆主体、浮子、连接杆、圆环柱体、液压缸和锚链。桅杆主体通过锚链连接大抓力锚固定于海底；圆环柱体套在桅杆主体上，并与其联通固定；浮子和桅杆主体、环形柱体间采用连接杆连接。其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液压油的压力变化，驱动液压发电装置发出电力。
所述的一种伞形液压式波浪能转换装置，其特征是：漂浮桅杆主体与圆环柱体以及液压舱联通。
所述的一种伞形液压式波浪能转换装置，其特征是：漂浮桅杆主体中与圆环柱体连接部位安装有液压发电装置。
所述的一种伞形液压式波浪能转换装置，其特征是：液压缸的液压舱和液压连杆与环形柱体和主连接杆的连接方式均为铰接连接。
所述的一种伞形液压式波浪能转换装置，其特征是：连接浮子和桅杆主体的连接杆的两端均为铰接连接。
漂浮桅杆主体采用锚链配合大抓力锚固定于海底，其可以安装于水深较深的区域。装置的主体部分可以采用在岸上预制，利用驳船拖动到指定位置，沉入水中进行安装。装置主要利用波浪引起的水面高程的变化，与来波方向无关，是一种点吸收式波浪能装置。其浮子的数目也可以合理增加，以提高波浪能的捕获效率。当风浪条件较为恶劣时，可以方便地将浮子拆掉并运输离开，保障装置的安全性。遇到台风等灾害性天气时，可以断开漂浮桅杆主体和海底之间的连接，将波浪能装置拖至避风港暂时存放。
当波浪传递到波浪能装置时，前后浮子会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动液压连杆和活塞作往复运动。当波峰位于桅杆主体位置时，前后浮子位于波谷位置，浮子由于处于水头较低处而自身的高程也较低，推动活塞向桅杆主体靠近。随着波峰向前传递，前后浮子处的自由水面升高，浮子所受的动水压力增大，在浮力和动水压力的作用下，浮子向上浮动。同时，浮子带动液压连杆和活塞向远离桅杆主体方向运动。当前后浮子都位于波峰位置时，活塞距离桅杆主体最远，液压舱内体积最大。当波峰继续向前传递，浮子随着所处位置水面高程的下降，开始向下加速，进而带动活塞向反方向加速，直到浮子位于波谷位置，活塞距离桅杆主体最近，液压舱内的空间最小。于是，活塞随着波浪的作用进入到一个往复运动的循环，在液压舱内的空间往复变化的过程中，其中的液压油的压力也不停变化，进而驱动液压发电装置发出电力。
本发明的有益效果是：
本发明适用于波浪能资源较为丰富的深水区域，采用多浮子单桅杆主体的设计，能够适应各个方向的来波；其发电原理采用了高压液压油驱动液压发电装置的方式，形式简单，效率稳定；液压发电装置安装于桅杆主体内部，安全性高；装置整体采用漂浮式设计，形式简单，便于安装和转移。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的主要部件的侧视图。
图3是本发明的液压装置的内部结构示意图。
图中，1-漂浮桅杆主体，2-主连接杆，3-浮子，4-液压缸，5-圆环柱体，6-锚链，7-液压连杆，8-活塞，9-液压舱，10-液压发电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，圆环柱体5套在桅杆主体1上，并与其联通固定；桅杆主体1采用锚链6固定于海底。
如图2所示，浮子3和桅杆主体1、环形柱体5间采用连接杆2和液压缸4连接，连接杆2和液压缸4的两端都采用铰接连接方式。
如图3所示，桅杆主体1、圆环柱体5和液压舱9相互间保持联通；液压连杆7一端与主连杆2铰接相连，一端与活塞连接；液压舱9与圆环柱体5连接的一端也是采用铰接连接。
本实施例的工作原理：
实际使用时，桅杆主体1处于漂浮状态，其上部表面位于水平面附近。当波浪传递到波浪能装置时，前后浮子3会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动液压缸4中的液压连杆7作往复运动。当波峰经过桅杆主体1时，距离桅杆主体1四分之一波长的浮子3位于波谷位置，此时浮子3位于其往复运动的最低点。随着波峰继续向前传递，浮子3处的自由水面升高，浮子所受的动水压力增大，在浮力和动水压力的共同作用下，浮子3向上加速运动。同时，浮子带动液压连杆7拉动活塞8在液压缸4内向远离桅杆主体1方向运动。当前后浮子3都位于波峰位置时，活塞8距离桅杆主体最远，液压缸4内的空间最大。当波峰继续向前传递，浮子3处水面高程开始下降，浮子3向下加速，进而带动活塞8向靠近桅杆主体1方向加速，直到浮子位于波谷位置，液压缸4内的空间最小。由此，随着液压缸4内的空间在波浪作用下往复变化的循环，其中的液压油的压力也不停变化，进而驱动液压发电装置10发出电力。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (5)

1.一种伞形液压式波浪能转换装置，包括漂浮桅杆主体、浮子、连接杆、圆环柱体、液压缸和锚链；桅杆主体通过锚链连接大抓力锚固定于海底；圆环柱体套在桅杆主体上，并与其联通固定；浮子和桅杆主体、环形柱体间采用连接杆连接；其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液压油的压力变化，驱动液压发电装置发出电力。
2.根据权利要求1所述的伞形液压式波浪能转换装置，其特征在于：漂浮桅杆主体与圆环柱体以及液压舱联通。
3.根据权利要求1所述的伞形液压式波浪能转换装置，其特征在于：漂浮桅杆主体中与圆环柱体连接部位安装有液压发电装置。
4.根据权利要求1所述的伞形液压式波浪能转换装置，其特征在于：液压缸的液压舱和液压连杆与环形柱体和主连接杆的连接方式均为铰接连接。
5.根据权利要求1所述的伞形液压式波浪能转换装置，其特征在于：连接浮子和桅杆主体的连接杆的两端均为铰接连接。
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