CN104196673A - 一种波能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种波能发电系统，它包括波能转换装置和波能采集装置，波能转换装置包括支撑浮体，紧固连接在支撑浮体正上方的发电平台，开设在发电平台中心的通孔，对称转动连接在通孔前壁、后壁上的转轮，每一转轮均顺序通过齿轮、变速箱和转轴连接发电机，发电机外围的发电平台上围设围壁；波能采集装置包括内置在支撑浮体内的波能采集浮体，紧固连接在波能采集浮体上端面的第一外框，一端转动连接在偏离所述通孔中心在第一外框上垂直对应点的位置，另一端紧固连接一水平轴中间的曲柄，水平轴的两端转动连接在转轮的偏心点上；还包括若干沿波能采集浮体的周向紧固在其上的支柱，每一支柱的另一端垂直贯穿围壁外围的发电平台后通过若干水平的连接杆顺序连接。

Description

一种波能发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电系统，特别是关于一种波能发电系统。
背景技术
波浪发电技术包括采集波浪能和将波浪能转换为电能两方面，20世纪70年代，欧洲首先开始探索如何利用海洋波浪能，截止到目前，海洋波浪能发电技术已经逐步走向商业示范阶段，但是，距离大规模推广应用还需很长一段时间。波浪发电不能大规模推广应用的原因主要有：①恶劣的海洋环境和变化多端的天气状况；②现有装置普遍存在环境适应性差的弱点，恶劣的海况下，装置容易受损且难以恢复，海况变化的条件下，只能吸收特定频率的来波能量，年发电小时数有限；③发电效率低，理论上，波浪能采集浮体的吸收效率能够达到甚至超过100％，而实际上，吸收效率则很难达到理论值，波浪能转换为电能以及电能传输过程中又不可避免地损失一部分能量，因此总体的转换效率不高，甚至普遍低于30％；④前期投资大，商业推广应用风险高，需要政府政策扶持。虽然波浪发电存在上述缺陷，但是却具有其他能源发电不具备的独特的自身优势，包括清洁、无污染、可再生和能量密度高等特点，尤其是远离大陆的海岛可就地利用波浪能进行发电和海水淡化，因此，对于沿海波浪能丰富和海岸线狭长的国家，发展波浪发电技术具有非常重要的意义。
目前，波浪发电装置多为单装置，主要包括振荡水柱式、筏式、浮子式和收缩楔形窄道式。其中，振荡水柱式多与透平发电机联合使用，收缩楔形窄道式与水轮机结合使用，筏式和浮子式与液压马达联合使用。上述形式的现有波浪发电装置存在实用性较弱、结构复杂或发电效率低等缺点。除此之外，目前对集群阵列的发电装置的研究尚未有深入的涉及。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够吸收较宽频谱的波浪、实用性强、结构简单且发电效率高的集群阵列式波能发电系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种波能发电系统，其特征在于，它包括一波能转换装置和一波能采集装置，其中，所述波能转换装置包括一锚固在海底的支撑浮体，一紧固连接在所述支撑浮体正上方的发电平台，一开设在所述发电平台中心的通孔，两对称转动连接在所述通孔前壁、后壁上的转轮，每一所述转轮均顺序通过设置在所述发电平台上的一齿轮，一变速箱和一转轴连接一发电机，所述发电机外围的发电平台上围设一围壁；所述波能采集装置包括一内置在所述支撑浮体内的波能采集浮体，一紧固连接在所述波能采集浮体上端面的第一外框，一端转动连接在偏离所述通孔中心的第一外框上，另一端紧固连接一水平轴中间的曲柄，所述水平轴的两端转动连接在所述转轮的偏心点上；还包括若干沿所述波能采集浮体的周向紧固在其上的支柱，每一所述支柱的另一端垂直贯穿所述围壁外围的所述发电平台后通过若干水平的连接杆顺序连接。
所述支撑浮体采用圆盘形结构或开口正对来波方向的n形结构；其中，圆盘形结构的所述支撑浮体尾部的一段圆弧下缘向下延伸，使所述支撑浮体在来波上游吃水浅，来波下游吃水深；n形的所述支撑浮体的尾部下缘向下延伸，使所述支撑浮体在来波上游吃水浅，来波下游吃水深。
所述支柱为四根，所述连接杆为四根。
一种波能发电系统，其特征在于，它包括一波能转换装置和一波能采集装置；其中，所述波能转换装置包括一锚固在海底的支撑浮体，一紧固连接在所述支撑浮体上端面的第二外框，两围设在所述第二外框两端的围壁，每一所述围壁内的第二外框的前、后两端均转动连接一转轮，每一所述转轮均顺序通过紧固连接在所述围壁内的一齿轮，一加速齿轮箱和一转轴连接一发电机；所述波能采集装置包括两独立地设置在所述支撑浮体外围两端的波能采集浮体，每一所述波能采集浮体的上端面均紧固连接一第三外框，每一所述第三外框上均转动连接一曲柄的一端，每一所述曲柄的另一端贯穿自身所对应的所述围壁后紧固连接一轴的中间，每一所述轴的两端均转动连接在所述转轮的偏心点上。
所述支撑浮体和波能采集浮体均为矩形结构。
所述波能采集装置采用4×2的集成阵列式结构，每一所述波能采集装置均通过所述曲柄、轴、转轮和齿轮连通到一共用的加速齿轮箱内，共用的所述加速齿轮箱的输出端通过一转轴连通一共用的发电机。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明的支撑浮体采用尾部下边缘设置有一段圆弧的圆盘式结构，或开口正对来波的n形结构，因此，能够有效地聚拢波浪，同时还能够根据来波方向调整支撑浮体自身的角度，进而能够使本发明总是处于正对来波方向的有利姿态，有效地提高了波浪能采集的效率。2、本发明由于根据功能不同将浮体分离为支撑浮体和波能采集浮体，因此使每个浮体的设计目标变得更加简单，选材更为容易，有助于有效地实现本发明的整体功能。3、由于本发明的波能采集浮体不承担装载发电设备的功能，因此，对波能采集浮体的容积、重量和结构强度的要求降低，所以，能够有效节约单个浮体的成本，除此之外，小而轻的波能采集浮体能够迅速、灵敏地响应波浪的变化，为装置的控制系统传递准确信息，同时也易于进行控制，这些均为发展集群浮体阵列提供了良好条件。4、由于本发明的发电设备不封装在波能采集浮体中，而是装载在独立的支撑浮体上，因此，避免了将发电设备封装在波能采集浮体内引起的设备振动问题，另一方面，发电设备一般较重，其重量有助于维持支撑浮体的稳定，总体结果使发电环境平稳，有效地缓解了设备振动和摩擦等引起的能量损失。5、由于本发明采用曲柄连杆机构进行运动传导，使得波能采集浮体的往复平动带动转轮始终沿同一方向旋转，规避了双向旋转所带来的种种问题，简化了整体传动机构。除此之外，曲柄连杆还具有成本低廉、机构简单、传动效率高和便于控制等优点。
附图说明
图1是本发明实施例一整体结构的俯视示意图
图2是图1的A-A剖视示意图
图3是实施例一的n形支撑浮体的主视示意图
图4是图3的B-B剖视示意图
图5是实施例一的n形支撑浮体的侧视示意图
图6是本发明实施例二整体结构的俯视示意图
图7是图6的C-C剖视示意图
图8是本发明实施例二集成阵列结构的俯视示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例一：
如图1、图2所示，本实施例提供的波浪发电系统包括一波能转换装置和一波能采集装置。其中，波能转换装置包括一通过若干锚索1-0锚固在海底的圆盘式支撑浮体1-1，沿支撑浮体1-1尾部下端面的外边缘向下延伸形成一段用于聚集波浪能和调整其方向的圆弧1-2，支撑浮体1-1的正上方通过紧固连接在其上的四根支杆1-3与一发电平台1-4紧固连接，发电平台1-4的中心开设一通孔1-5，通孔1-5的前、后内壁上分别转动连接一相互对称的转轮1-6，每一转轮1-6均顺序通过设置在发电平台1-4上的一齿轮1-7、一变速箱1-8和转轴1-9连接发电机1-10，发电机1-10外围的发电平台1-4上围设一围壁1-11。
波能采集装置包括一内置于圆盘式支撑浮体1-1内的波能采集浮体2-0，波能采集浮体2-0的上端面紧固连接一外框2-1，外框2-1上偏离通孔1-5中心处转动连接一曲柄2-2的一端，曲柄2-2的另一端紧固连接一水平轴2-3的中间，轴2-3的两端分别转动连接两转轮1-6的偏心点上。沿外框2-1的周向等间距紧固连接四根支柱2-4的一端，每一支柱2-4的另一端穿射围壁1-11外围的发电平台1-4后通过四根连接杆2-5顺序连接，以使波能采集装置与发电平台1-4保持相对往复运动。
如图3～图5所示，在上述实施例中，支撑浮体1-1还可以采用开口正对来波方向的n形结构，支撑浮体1-1尾部下缘可适当向下延伸，形成由吃水浅的前段11-0和吃水深的后段11-1相连接的结构形式。
本实施例提供的波能发电系统在工作时，波能采集浮体2-0带动支柱2-2与外圈的支撑浮体1-1和发电平台1-4发生相对运动。相对运动过程中，曲柄2-2的摆动带动转轮1-6转动，从而将波能顺序通过齿轮1-7、加速齿轮箱1-8和转轴1-9输送至发电机1-10，进行发电。
实施例二：
如图6、图7所示，本实施例提供的波能发电系统与实施例一的不同之处在于，两个波能采集浮体2-0独立地设置在支撑浮体1-1的两端，支撑浮体1-1上端面紧固连接一外框1-12，外框1-12的两端均围设一围壁1-13，每一围壁1-13内的外框1-12上均铰接两转轮1-6，曲柄2-2的一端铰接在外框2-1上，另一端贯穿自身所对应的围壁1-13后紧固连接轴2-3的中间，轴2-3的两端转动连接在两转轮1-6的偏心点上。
在上述实施例中，支撑浮体1-1和波能采集浮体2-0均为矩形结构。
在上述实施例中，如图8所示，波能采集装置采用4×2的集成阵列式结构，每一波能采集装置采集到的波浪能均通过轴2-2、轴2-3、转轮1-6和齿轮1-7传递到共用的加速齿轮箱1-8内，然后再通过一转轴1-9传递到共用的发电机1-10内，进行高效率发电。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种波能发电系统，其特征在于，它包括一波能转换装置和一波能采集装置，其中，所述波能转换装置包括一锚固在海底的支撑浮体，一紧固连接在所述支撑浮体正上方的发电平台，一开设在所述发电平台中心的通孔，两对称转动连接在所述通孔前壁、后壁上的转轮，每一所述转轮均顺序通过设置在所述发电平台上的一齿轮，一变速箱和一转轴连接一发电机，所述发电机外围的发电平台上围设一围壁；
所述波能采集装置包括一内置在所述支撑浮体内的波能采集浮体，一紧固连接在所述波能采集浮体上端面的第一外框，一端转动连接在偏离所述通孔中心的第一外框上，另一端紧固连接一水平轴中间的曲柄，所述水平轴的两端转动连接在所述转轮的偏心点上；还包括若干沿所述波能采集浮体的周向紧固在其上的支柱，每一所述支柱的另一端垂直贯穿所述围壁外围的所述发电平台后通过若干水平的连接杆顺序连接。
2.如权利要求1所述的一种波能发电系统，其特征在于，所述支撑浮体采用圆盘形结构或开口正对来波方向的n形结构；其中，圆盘形结构的所述支撑浮体尾部的一段圆弧下缘向下延伸，使所述支撑浮体在来波上游吃水浅，来波下游吃水深；n形的所述支撑浮体的尾部下缘向下延伸，使所述支撑浮体在来波上游吃水浅，来波下游吃水深。
3.如权利要求1或2所述的一种波能发电系统，其特征在于，所述支柱为四根，所述连接杆为四根。
4.一种波能发电系统，其特征在于，它包括一波能转换装置和一波能采集装置；其中，所述波能转换装置包括一锚固在海底的支撑浮体，一紧固连接在所述支撑浮体上端面的第二外框，两围设在所述第二外框两端的围壁，每一所述围壁内的第二外框的前、后两端均转动连接一转轮，每一所述转轮均顺序通过紧固连接在所述围壁内的一齿轮，一加速齿轮箱和一转轴连接一发电机；
所述波能采集装置包括两独立地设置在所述支撑浮体外围两端的波能采集浮体，每一所述波能采集浮体的上端面均紧固连接一第三外框，每一所述第三外框上均转动连接一曲柄的一端，每一所述曲柄的另一端贯穿自身所对应的所述围壁后紧固连接一轴的中间，每一所述轴的两端均转动连接在所述转轮的偏心点上。
5.如权利要求4所述的一种波浪发电系统，其特征在于，所述支撑浮体和波能采集浮体均为矩形结构。
6.如权利要求4或5所述的一种波浪发电系统，其特征在于，所述波能采集装置采用4×2的集成阵列式结构，每一所述波能采集装置均通过所述曲柄、轴、转轮和齿轮连通到一共用的加速齿轮箱内，共用的所述加速齿轮箱的输出端通过一转轴连通一共用的发电机。
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