CN104314739A - 一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置 - Google Patents

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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Abstract

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置。它包括摆板、发电机、支架、漂浮底板、连杆、齿轮筒、锚链和抓力锚。其特征是：摆板通过齿轮筒和发电机相连接；摆板通过连杆与齿轮筒连接；齿轮筒固定于漂浮底板上的支架上；整体装置通过在漂浮底板的四个角上连接锚链及抓力锚固定于海底。本发明适用于波浪能资源较为丰富的深海水域；采用重力摆板能够充分利用竖直平面上入射波的波浪能，提高波浪能捕获效率；整体装置形式简单易行，具有较高的可靠性，易于安装和运输。

Description

一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置
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，特别是一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置。
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。海洋能指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海水盐差能和海水温差能。其中，波浪能能流密度最大，分布最为广泛。据世界能源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿kW，相当于目前世界发电能量的2倍。因此，世界各海洋大国均十分重视波浪能研究利用。
波浪能利用装置的种类繁多，主要基于以下几种基本机理，即利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的变化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等。其中，摆式波浪能装置是波浪能发电的重要方式之一，其具有频率响应范围宽、可靠性高、成本相对较低和常海况转换效率高等优点。目前发展较为成熟的摆式波浪能装置多基于固定式基础，按照其固定端位置的不同可以分析重力摆式波浪能装置(顶部铰接)和浮力摆式波浪能装置(底部铰接)。其中，重力摆式波浪能装置发展较早，其机械设备和发电器材多位于水面以上，便于装置的维护的保养。然而，对于固定基础的依赖大大限制了这一类波浪能装置适用的海域和气候条件。在波浪能密度较高的深海地区，漂浮式波浪能装置是当前的主流发展方向，由于深水海洋波浪能资源丰富，且在时间分布上变化较大，甚至还会面临台风等极端天气的影响，工程师们不得不考虑离岸式波浪能装置的稳定性和安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有摆式波浪能技术的不足及其面临的困难，提供一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，它能适应深水海域的地形特征，能够充分利用转换入射波浪的能量，提高波浪能捕获效率，为离岸装置提供电力，便于安装和维护。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，包括摆板、发电机、支架、漂浮底板、连杆、齿轮筒、锚链和抓力锚。其特征是：摆板通过齿轮筒和发电机相连接；摆板通过连杆与齿轮筒连接；齿轮筒固定于漂浮底板上的支架上；整体装置通过在漂浮底板的四个角上连接锚链及抓力锚固定于海底。
所述的一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征是：摆板通过连杆与齿轮筒中的输入转轴刚性连接。
所述的一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征是：齿轮筒中的输出转轴与发电机的转轴通过齿轮咬合进行传动。
所述的一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征是：摆板总体密度大于海水密度。
没有波浪作用时，摆板呈竖直向下悬垂状态。当波浪通过重力摆式波浪能装置时，摆板随着波浪水体的往复运动而摆动，摆板通过连杆连接齿轮筒中的输入转轴，通过齿轮筒中的输出转轴与发电机的转轴咬合进行传动，最终驱动发电机发电。齿轮筒中安装有一组顺时针棘轮机构和一组逆时针棘轮机构，能够保证无论输入转轴的转动方向是顺时针还是逆时针的，输出转轴的转动方向是固定不变的，从而保证了发电的稳定和效率。
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海水域；采用重力摆板能够充分利用竖直平面上入射波的波浪能，提高波浪能捕获效率；整体装置形式简单易行，具有较高的可靠性，亦易于安装和运输。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的前视图。
图3是齿轮筒内部结构示意图。
图4是本发明采用两组摆板的结构示意图。
图中，1-齿轮筒，2-发电机，3-连杆，4-摆板，5-支架，6-漂浮底板，7-锚链，8-抓力锚，9-输入转轴，10-顺时针棘轮机构，11-逆时针棘轮机构，12-输出转轴。
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，摆板4通过齿轮筒1和发电机2相连接；摆板4通过连杆3与齿轮筒1连接；齿轮筒1固定于漂浮底板6上的支架5上；整体装置通过在漂浮底板6的四个角上连接锚链7及抓力锚8固定于海底。
如图2所示，摆板1和支架5安装于同一个垂直平面。
如图3所示，齿轮筒1内部有两个棘轮机构10和11，两个棘轮机构的转动输出方向相反，采用同一个根输入转轴9相连，并最终驱动同一个输出转轴12带动发电机2。
本实施例的工作原理：
实际使用中，没有波浪作用时摆板4呈竖直向下悬垂状态。当波浪通过重力摆式波浪能装置时，摆板4随着波浪水体的往复运动而摆动，摆板4通过连杆3连接齿轮筒1中的输入转轴9，通过齿轮筒中的输出转轴12与发电机2的转轴咬合进行传动，最终驱动发电机2发电。齿轮筒1中安装有一组顺时针棘轮机构10和一组逆时针棘轮机构11，能够保证无论输入转轴9的转动方向是顺时针还是逆时针的，输出转轴12的转动方向是固定不变的，从而保证了发电的稳定和效率。
实施例2：
请参阅图1和图4，与实施例1不同仅在于：在漂浮底板6上布放了两组摆板4和发电装置2等能量转换机构。
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 (4)

1.一种基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，包括摆板、发电机、支架、漂浮底板、连杆、齿轮筒、锚链和抓力锚，其特征是：摆板通过齿轮筒和发电机相连接；摆板通过连杆与齿轮筒连接；齿轮筒固定于漂浮底板上的支架上；整体装置通过在漂浮底板的四个角上连接锚链及抓力锚固定于海底。
2.根据权利要求1所述的基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征在于：摆板通过连杆与齿轮筒中的输入转轴刚性连接。
3.根据权利要求1所述的基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征在于：齿轮筒中的输出转轴与发电机的转轴通过齿轮咬合进行传动。
4.根据权利要求1所述的基于漂浮式平台的重力摆式波浪能装置，其特征在于：摆板总体密度大于海水密度。
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