CN104410242A - 一种水平运动的浮子式波浪能发电装置 - Google Patents

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张志坤
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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，特别涉及一种水平运动的浮子式波浪能发电装置。它包括发电舱、浮子、立柱、定滑轮、钢缆、轨道和电磁发电装置。其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；两个立柱之间布放轨道和浮子，轨道两端分别固定于立柱上，浮子通过钢缆和定滑轮与电磁发电装置连接。本发明设计能利用水体流速随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为电能，适用于近海区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，也易于直接发电联网，同时具有较高的可靠性，易于制造和安装。

Description

一种水平运动的浮子式波浪能发电装置
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，特别是一种水平运动的浮子式波浪能发电装置。
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。其中，近岸式波浪能装置由于易于安装和维护、建设成本低等特点受到了广泛的研究。同时，其所处区域波浪能密度相对较高，又不容易受到台风等恶劣天气的影响。近些年来，这类波浪能装置得到了较大的发展。然而，考虑到海水的特殊物理化学性质以及波浪的随机性和其极端天气下巨大的破坏力，对于安装在海中的波浪能发电装置，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稳定性低、安全性差等不足，提供一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，它能利用海水流速随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为电能，适用于近海区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，也易于直接发电联网，同时具有较高的可靠性，易于制造和安装。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，包括发电舱、浮子、立柱、定滑轮、钢缆、轨道和电磁发电装置。其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；两个立柱之间布放轨道和浮子，轨道两端分别固定于立柱上，浮子通过钢缆和定滑轮与电磁发电装置连接。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：浮子左右两侧都连接有钢缆并通过定滑轮与电磁发电装置连接。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：电磁发电装置中的通道中布放有数个相互连接的电磁铁。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：电磁发电装置中的电磁铁的两侧分别与钢缆铰接连接。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：电磁发电装置中电磁铁所处通道的两端布放有制动挡板。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：电磁发电装置中电磁铁所处通道的周围布放有线圈。
所述的一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征是：浮子为环形柱体，套在圆柱形的轨道上。
波浪能装置通过立柱直接安放在海底基础上，适用于近海海域。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体往复运动的动能的变化，其浮子的尺寸也可以合理增加，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。
没有波浪作用时，浮子的浮力和重力达到平衡状态，浮子静止不动。当波浪传递到波浪能装置时，浮子会随着水体流速的变化而左右运动，进而带动钢缆和电磁铁作往复运动。当结构物附近水体向左运动时，同时带动浮子沿着轨道向左运动，拉动浮子右侧的钢缆一起向左运动。浮子右侧的钢缆通过定滑轮的转向，拉动电磁铁向右运动，电磁铁的运动会使得其所处通道周围的线圈中的磁通量发生变化，进而产生电流发出电力。当结构物附近水体运动方向发生变化时，水体向右运动同时带动浮子向右运动，浮子沿着轨道向右拉动浮子左侧的钢缆向右运动，进而通过钢缆带动电磁铁向左加速，这个过程中电磁铁向左运动，运动特性与上一过程相反，同样使得线圈中的磁通量变化产生电流。于是，电磁铁随着波浪的作用进入到一个往复运动的循环，电磁铁所处通道周围的线圈内的磁通量也往复变化，不断的产生电流而发出电力。在波浪振幅较大时，电磁铁两侧安装的制动挡板能够有效的控制电磁铁的运动幅度，以免损坏机械设备。
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近海区域，采用浮子的水平运动的浮子式波浪能发电装置的设计，能够适应各类大小的来波；其发电原理运用了电磁感应定律，形式简单，效率稳定；电磁发电装置安装于装置主体内部，安全性高；装置整体，形式简单，便于制造和安装。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的电磁发电装置的内部结构正向剖视图。
图3是本发明的电磁发电装置的内部结构侧向剖视图。
图4是本发明在近海布放的示意图。
图中，1-发电舱，2-浮子，3-立柱，4-定滑轮，5-自由水面，6-海底，7-钢缆，8-电磁发电装置，9-轨道，10-铰接点，11-电磁铁，12-制动挡板，13-线圈。
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，装置整体通过立柱3安放在海底基础6上；立柱3上方安装发电舱1，发电舱1内安装电磁发电装置8；两个立柱3之间布放轨道9和浮子2；轨道9两端分别固定于立柱3上；浮子2通过钢缆7和定滑轮4与电磁发电装置8连接；浮子2左右两侧都连接有钢缆7并通过定滑轮4与电磁发电装置8连接。
如图2所示，电磁发电装置8中设置通道，其中布放有数个电磁铁11；电磁铁11两侧分别与钢缆7铰接连接；电磁铁11所处通道的两端布放有制动挡板12。
如图3所示，电磁发电装置8中圆形通道中布放有圆柱形电磁铁11，通道周围缠绕有线圈13。
如图4所示，数个水平运动的浮子式波浪能发电装置可以并排布放，形成一个波浪能发电场。
本实施例的工作原理：
实际使用中在没有波浪作用时，浮子2的浮力和重力达到平衡状态，浮子2静止不动。当波浪传递到波浪能装置时，浮子2会随着水体流速的变化而左右运动，进而带动钢缆7和电磁铁11作往复运动。当结构物附近水体向左运动时，同时带动浮子2沿着轨道9向左运动，拉动浮子2右侧的钢缆7一起向左运动。浮子2右侧的钢缆7通过定滑轮4的转向，拉动电磁铁11向右运动，电磁铁11的运动会使得其所处通道周围的线圈13中的磁通量发生变化，进而产生电流发出电力。当结构物附近水体运动方向发生变化时，水体向右运动同时带动浮子2向右运动，浮子2沿着轨道9向右拉动浮子2左侧的钢缆7向右运动，进而通过钢缆7带动电磁铁11向左加速，这个过程中电磁铁11向左运动，运动特性与上一过程相反，同样使得线圈13中的磁通量变化产生电流。于是，电磁铁11随着波浪的作用进入到一个往复运动的循环，电磁铁11所处通道周围的线圈13内的磁通量也往复变化，不断的产生电流而发出电力。在波浪振幅较大时，电磁铁11两侧安装的制动挡板12能够有效的控制电磁铁11的运动幅度，以免损坏机械设备。
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 (7)

1.一种水平运动的浮子式波浪能发电装置，包括发电舱、浮子、立柱、定滑轮、钢缆、轨道和电磁发电装置，其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；两个立柱之间布放轨道和浮子，轨道两端分别固定于立柱上，浮子通过钢缆和定滑轮与电磁发电装置连接。
2.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：浮子左右两侧都连接有钢缆并通过定滑轮与电磁发电装置连接。
3.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：电磁发电装置中的通道中布放有数个相互连接的电磁铁。
4.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：电磁发电装置中的电磁铁的两侧分别与钢缆铰接连接。
5.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：电磁发电装置中电磁铁所处通道的两端布放有制动挡板。
6.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：电磁发电装置中电磁铁所处通道的周围布放有线圈。
7.根据权利要求1所述的水平运动的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：浮子为环形柱体，套在圆柱形的轨道上。
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