CN104632516A - 重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置，属于海洋可再生能源利用技术领域。该装置包括浮力舱和安装在浮力舱内部的重力摆、液压式能量转化系统、支架，重力摆又包括重力摆主体、大质量滑块、复位弹簧等部分。重力摆通过万向铰支座吊装于支架上，可绕吊装点在任意方向摆动。大质量滑块可通过滑道相对于重力摆主体轴线进行滑动，在静止状态通过复位弹簧使滑块保持在平衡位置。浮力舱在波浪作用下升沉和晃动，使重力摆依靠惯性力和重力作用产生相对于支架的运动及大质量滑块依靠惯性力、重力和弹簧力产生相对于重力摆主体的运动。重力摆的摆动和大质量滑块的运动都用来驱动液压缸等装置，把波浪的能量提取出来。

Description

重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置
技术领域
本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，涉及到一种利用波浪能的浮子发电装置。
背景技术
在全球能源紧缺和对环境保护日益重视的大背景下，清洁、可再生能源的利用技术逐渐成为研究热点。波浪能在海洋中分布广泛，蕴藏量总量较大，是一种开发前景广阔的海洋可再生能源。目前利用波浪能发电的装置主要分为5类：振荡水柱式、浮筏式、浮子式、摆式及越浪式。其中浮子式波能发电装置结构简单，尺寸可灵活选择，发展前景广阔。常规的浮子波浪能发电装置只利用其在波浪中的上下方向的运动，对于水平方向的运动能量不能有效的提取，因此降低了能量利用率。另外，现有的浮子式装置通常是多体式的，即浮子跟随波面运动，而能量转换系统放在另一个静止且密封的工作舱中，靠浮子和静止舱体的相对运动提取能量，这样静止的密封舱体需要开口使运动构件通过，对密封和防腐性能要求较高，增加了产品的设计及制造成本。
发明内容
本发明将重力摆-滑块以及能量转换系统等工作装置都放置在浮子内部空间形成的浮力舱中，使浮子和工作舱合而为一，构成一个整体的重力摆-滑块式波浪能发电装置，只需要密封浮力舱一个舱室，没有运动构件穿透舱壁。利用浮力舱在波浪作用下的摆动，使浮力舱与内部的重力摆-滑块系统的重心发生水平方向及垂直方向的相对运动，驱动液压系统等能量转换系统进行工作，比通常的浮子式波浪能发电装置多提取了浮子水平运动吸收的能量，因此本发明提供了一种密封性能好，能量利用率高、结构简单的波浪能发电装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种重力摆-滑块式浮子波浪能提取装置，其特征在于，该装置包括浮力舱和安装在浮力舱内部的重力摆、液压式能量转化系统、支架，
其中，重力摆包括重力摆主体、大质量滑块和复位弹簧；液压式能量转化系统包括液压缸A、液压缸B、内滑道、外滑道、万向铰支座A、万向铰支座B；
支架由四根立柱及两根顶部交叉横杆组成，四根立柱固定于浮力舱的内壁上，由浮力舱包裹，外滑道固定于重力摆主体下表面，内滑道固定于大质量滑块上表面，由于外滑道的限制，内滑道只能沿外滑道进行上下滑动，复位弹簧布置于滑道轴线上，且两端固定在重力摆主体下表面和大质量滑块上表面，用于承担大质量滑块的重量；
重力摆通过万向铰支座A吊装于支架上，可绕吊装点在任意方向进行摆动；八个万向铰支座B两两对称布置于交叉横杆与重力摆主体之间的前后、左右四个方向上，每对万向铰支座B之间连接有液压缸A，液压缸A由重力摆进行驱动；四个铰耳两两对称分布于重力摆主体的下表面和大质量滑块的上表面，每对铰耳之间连接有液压缸B，液压缸B由大质量滑块驱动。
当复位弹簧处于平衡状态时，内滑道的顶部位于外滑道的中间位置，为内滑道的上下滑动留有余量，方便大质量滑块进行垂直方向的运动；
大质量滑块相对于重力摆主体轴线滑动，在静止状态通过复位弹簧使滑块保持在平衡位置。
重力摆的摆动和大质量滑块的运动都用来液压式能量转化系统，把波浪的能量提取出来。
本发明的效果和益处是：
(1)相对于普通的浮子波浪能发电装置，采用将液压系统等置于浮力舱1内部的布置方式可以有效防止系统受到海水腐蚀，也可降低其对密封性要求，另外还可以防止因液压油泄漏造成的海洋污染问题；
(2)相对于普通的浮子波浪能发电装置，采用重力摆-滑块机构不仅可以利用浮子的上下运动时的能量，还可以利用其在水平方向运动所产生的能量，极大的提高装置的能量利用效率。
(3)对于重力摆的水平及垂直运动，采用了两种不同的液压缸布置方式，有效避免了由一种液压布置方式产生的运动抵消效应。
(4)内滑道与外滑道布置于两个重力摆主体与大质量滑块之间可以降低重力摆的重心，增大其水平摆动时产生的力矩。
(5)相对于普通的浮子波浪能发电装置，该装置无复杂的外部机构，方便投放与回收。
附图说明
图1是重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置整体剖视图。
图2是重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置内部安装前视图。
图3是重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置安装立体视图。
图中：1浮力舱；2复位弹簧；3支架；4重力摆主体；5大质量滑块；
6液压缸A；7液压缸B；8内滑道；9外滑道；10万向铰支座A；
11万向铰支座B.
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
重力摆结构包括重力摆主体4、大质量滑块5、内滑道8、外滑道9及复位弹簧2，支架3由四根立柱及两根顶部交叉横杆组成，四根立柱固定于浮力舱1的内壁上，由浮力舱1包裹，重力摆主体4通过万向铰支座A吊装于支架3上，八个万向铰支座B两两对称布置于交叉横杆与重力摆主体4之间的前后、左右四个方向上，每对万向铰支座B之间连接有液压缸A，当浮力舱1在波浪作用下进行水平运动时，由于惯性作用，重力摆绕着万向铰支座A做相对于浮力舱1运动方向相反的摆动，其在左右方向的分运动驱动布置于左右方向的液压缸A进行工作，其在前后方向的分运动驱动布置于前后方向的液压缸A进行工作。外滑道9固定于重力摆主体4下表面，内滑道8固定于大质量滑块5上表面，内滑道8可以沿外滑道9滑道进行上下滑动，复位弹簧2布置于滑道轴线上，且两端固定在重力摆主体4下表面和大质量滑块5上表面，四个铰耳两两对称分布于重力摆主体4的下表面和大质量滑块5的上表面，每对铰耳之间连接有液压缸B，当浮力舱1在波浪作用下进行上下运动时，由于惯性作用，大质量滑块5及内滑道8将沿外滑道9进行上下滑动，此时大质量滑块5与重力摆主体4之间会产生相对运动，对复位弹簧2产生挤压或拉伸作用，将部分能量存储在复位弹簧2中，变为弹性势能，并相应的驱动液压缸B进行工作，当内滑道8滑至上止点或下止点时，大质量滑块5与重力摆主体4之间的相对运动停止，此时复位弹簧2中储存的弹性势能释放，驱动大质量滑块5，使其与重力摆主体4再次产生相对运动，并再次驱动液压缸B工作，当浮力舱1在波浪作用下进行水平运动时，由于惯性作用，重力摆绕着万向铰支座A10做相对于浮子运动方向相反的摆动，此时，由于离心力的作用，大质量滑块5及内滑道8将沿外滑道9向下滑动，使得大质量滑块5与重力摆主体4之间会产生相对运动，对复位弹簧2产生拉伸作用，将部分能量存储在复位弹簧2中，变为弹性势能，并相应的驱动液压缸B进行工作，当内滑道8滑至下止点时，大质量滑块5与重力摆主体4之间的相对运动停止，此时复位弹簧2中储存的弹性势能释放，驱动大质量滑块5，使其与重力摆主体4再次产生相对运动，并再次驱动液压缸B工作。
上述实施方式的描述，是本装置较佳的实施方式，但不能以此限定本装置的保护范围，但凡以此方式所做的变化及修饰，均在本装置的保护范围内。

Claims (3)

1.一种重力摆-滑块式浮子波浪能提取装置，其特征在于，该装置包括浮力舱和安装在浮力舱内部的重力摆、液压式能量转化系统、支架；
其中，重力摆包括重力摆主体、大质量滑块和复位弹簧；液压式能量转化系统包括液压缸A、液压缸B、内滑道、外滑道、万向铰支座A、万向铰支座B；
支架由四根立柱及两根顶部交叉横杆组成，四根立柱固定于浮力舱的内壁上，由浮力舱包裹，外滑道固定于重力摆主体下表面，内滑道固定于大质量滑块上表面，由于外滑道的限制，内滑道只能沿外滑道进行上下滑动，复位弹簧布置于滑道轴线上，且两端固定在重力摆主体下表面和大质量滑块上表面，用于承担大质量滑块的重量；
重力摆通过万向铰支座A吊装于支架上，可绕吊装点在任意方向进行摆动；八个万向铰支座B两两对称布置于交叉横杆与重力摆主体之间的前后、左右四个方向上，每对万向铰支座B之间连接有液压缸A，液压缸A由重力摆进行驱动；四个铰耳两两对称分布于重力摆主体的下表面和大质量滑块的上表面，每对铰耳之间连接有液压缸B，液压缸B由大质量滑块驱动。
2.根据权利要求1所述的一种重力摆-滑块式浮子波浪能提取装置，其特征在于，当复位弹簧处于平衡状态时，内滑道的顶部位于外滑道的中间位置，为内滑道的上下滑动留有余量，方便大质量滑块进行垂直方向的运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种重力摆-滑块式浮子波浪能提取装置，其特征在于，大质量滑块相对于重力摆主体轴线滑动，在静止状态通过复位弹簧使滑块保持在平衡位置。
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