CN104405562A - 一种船型直驱式波浪能发电装置 - Google Patents

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CN104405562A CN201410527321.7A CN201410527321A CN104405562A CN 104405562 A CN104405562 A CN 104405562A CN 201410527321 A CN201410527321 A CN 201410527321A CN 104405562 A CN104405562 A CN 104405562A
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彭伟
张文盛
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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，特别涉及一种船型直驱式波浪能发电装置。它包括船型漂浮主体、摆板、传动装置和发电箱。其特征是：船型漂浮主体的侧面安装有传动装置和摆板；发电箱布放于漂浮主体的内部；摆板通过传动装置和发电箱连接；传动装置连接发电箱内的传动齿条，并通过传动齿条带动发电机转轴转动发电。本发明设计能根据海浪传递的方向自动调整自身的朝向，高效稳定地将波浪能转化为电能，适用于深水区域，同时具有较高的可靠性，易于安装和移动。

Description

一种船型直驱式波浪能发电装置
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，特别是一种船型直驱式波浪能发电装置。
背景技术
随着全球能源危机和温室效应的加剧，海洋可再生能源的开发越来越受到重视。其中，波浪能由于其储量巨大受到广泛关注，目前已有大量形式各异的波浪能装置被研发出来。根据波浪能装置布放的位置，可将其分为三类：离岸式、近岸式和沿岸式。由于易于安装和维护、建设成本低等特点，早期研究较多、应用较广的设计大多都属于近岸式和沿岸式。然而，近岸地区相对较低的波浪能密度大大限制了波浪能的利用和波浪能技术的发展。
相对地，在深水地区波浪能的密度较高，同时又不会占用宝贵的陆地资源，在近些年来深水区离岸式波浪能装置受到人们更多的关注，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波浪能发电场中的“海蛇”发电装置。一般地，离岸式装置安装于深水区域(水深大于40米)，这给波浪能装置的安装和维护都带来了挑战。由于离岸区域风浪资源丰富，且在时间分布上变化较大，甚至还会面临台风等极端天气，工程师们不得不重点考虑离岸式波浪能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，提供一种船型直驱式波浪能发电装置，它能根据海浪传递的方向自动调整自身的朝向，高效地将波浪能转化为电能，适用于深水区域，为海上采油平台、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：
一种船型直驱式波浪能发电装置，包括船型漂浮主体、摆板、传动装置和发电箱。其特征是：船型漂浮主体的侧面安装有传动装置和摆板；发电箱布放于漂浮主体的内部；摆板通过传动装置和发电箱连接；传动装置连接发电箱内的传动齿条，并通过传动齿条带动发电机转轴转动发电。
所述的一种船型直驱式波浪能发电装置，其特征是：船型漂浮主体为椭圆形柱体结构，内部中空。
所述的一种船型直驱式波浪能发电装置，其特征是：传动装置由一个长连杆和一个短连杆组成，两个连杆之间铰接连接。
所述的一种船型直驱式波浪能发电装置，其特征是：传动装置与摆板连接是铰接连接，与传动齿条连接是刚性连接。
所述的一种船型直驱式波浪能发电装置，其特征是：长连杆上下都安装有固定挡板。
所述的一种船型直驱式波浪能发电装置，其特征是：发电箱中安装有传动变速齿轮箱，齿轮箱中安装了一组顺时针棘轮机构和一组逆时针棘轮机构。
船型漂浮主体可以采用单锚链固定于海底，其可以在海平面上朝向任意方向。漂浮主体的椭圆形外形以及摆板的布放方法使得整体发电装置在迎向来波方向时装置受到的水动力学阻力最小，由此，当波浪作用于船型漂浮发电装置时，装置会自动调整为朝向来波的方向。同时，较小的水动力学阻力也保证了在风浪条件较为恶劣时，整体发电装置受到的波浪力较小，保障了装置的安全性。
摆板与漂浮主体铰接相连，只有一个转动的运动自由度。海浪传递过来时，波峰作用于两个前摆板，摆板的转动带动短连杆和长连杆运动，与长连杆刚性连接的传动齿条也随之运动，并驱动齿轮箱输入转轴转动，通过变速箱的加速和变向，保证了发电机转轴的转动速度和统一的转动方向，发电机发电。由于漂浮主体周围安装有多个摆板，这多个摆板之间相互独立，发电系统也互不影响，有利于整体波浪能装置电能输出的稳定性。
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，采用椭圆形船型漂浮主体和多摆板设计，能够根据来波方向自动调整装置朝向；其发电原理简单，形式稳定；发电系统均安装于船型主体内部，安全性高；本设计基于漂浮式平台，形式简单，便于安装和转移。
附图说明
图1是本发明的安装示意图。
图2是本发明的传动装置的结构示意图。
图3是本发明的变速齿轮箱的结构示意图。
图中，1-船型漂浮主体，2-摆板，3-发电箱，4-电缆，5-传动装置，6-铰接点，7-铰接点，8-短连杆，9-铰接点，10-长连杆，11-挡板，12-传动齿条，13-齿轮箱输入转轴活塞，14-顺时针棘轮机构，15-逆时针棘轮机构，16-发电机转轴，17-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，船型漂浮主体1的侧面安装有传动装置5和摆板2；发电箱3布放于漂浮主体1的内部；摆板2通过传动装置5和发电箱3连接。
如图2所示，摆板2与漂浮主体1铰接6连接；传动装置5连接发电箱3内的传动齿条12，并通过传动齿条12带动发电机转轴13转动发电；传动装置5由一个长连杆10和一个短连杆8组成，两个连杆之间铰接9连接；传动装置5与摆板2连接是铰接7连接，与传动齿条12连接是刚性连接；长连杆10上下都安装有固定挡板11。
如图3所示，发电箱3中安装有传动变速齿轮箱，齿轮箱中安装了一组顺时针棘轮机构14和一组逆时针棘轮机构15。
本实施例的工作原理：
实际使用时，船型漂浮主体1处于漂浮状态，其上部表面略高于水平面位置。当波浪传递到漂浮主体1时，如果漂浮主体1斜向来波方向，则漂浮主体1所受的不均匀波浪力会使其自动调整为迎着来波方向从而达到平衡状态。当波浪传递到船型直驱式波浪能发电装置，摆板2与漂浮主体1铰接相连，只有一个转动的运动自由度。海浪传递过来时，波峰作用于两个前摆板，摆板2的转动带动短连杆8和长连杆10运动，与长连杆10刚性连接的传动齿条12也随之运动，并驱动齿轮箱输入转轴13转动，通过变速箱的加速和变向，保证了发电机转轴16的转动速度和统一的转动方向，发电机17发电。由于漂浮主体1周围安装有多个摆板2，这多个摆板2之间相互独立，发电系统也互不影响，有利于整体波浪能装置电能输出的稳定性。长连杆10上下安装的4个挡片11限定了传动齿条12的运动范围，从而保证了摆板2的转动幅度不会太大，不会显著改变整体船型装置的水动力学阻力特征，保证其在能量转换过程中装置朝向方向的一致性。
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 (6)

1.一种船型直驱式波浪能发电装置，包括船型漂浮主体、摆板、传动装置和发电箱，其特征是：船型漂浮主体的侧面安装有传动装置和摆板；发电箱布放于漂浮主体的内部；摆板通过传动装置和发电箱连接；传动装置连接发电箱内的传动齿条，并通过传动齿条带动发电机转轴转动发电。
2.根据权利要求1所述的船型直驱式波浪能发电装置，其特征在于：船型漂浮主体为椭圆形柱体结构，内部中空。
3.根据权利要求1所述的船型直驱式波浪能发电装置，其特征在于：传动装置由一个长连杆和一个短连杆组成，两个连杆之间铰接连接。
4.根据权利要求1所述的船型直驱式波浪能发电装置，其特征在于：传动装置与摆板连接是铰接连接，与传动齿条连接是刚性连接。
5.根据权利要求1所述的船型直驱式波浪能发电装置，其特征在于：长连杆上下都安装有固定挡板。
6.根据权利要求1所述的船型直驱式波浪能发电装置，其特征在于：发电箱中安装有传动变速齿轮箱，齿轮箱中安装了一组顺时针棘轮机构和一组逆时针棘轮机构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108691726A (zh) * 2018-07-17 2018-10-23 李广明 一种波浪发电机组、波浪发电装置及其波浪发电模块

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