CN105332358A - 双收缩波道发电防波堤 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双收缩波道发电防波堤。本发明旨在提供一种高效率、低建造成本的浪能发电设备。其技术方案是:双收缩波道发电防波堤,包括下收缩波道系统、上收缩波道系统、小水库系统、筒、水轮机发电设备系统或浮体发电设备系统。下收缩波道系统类似一个横放的方形漏斗,里边与筒连通,形成一个近似虹吸装置;上收缩波道系统两头分别与下收缩波道系统和小水库连接;小水库的下方与筒连通;水轮机发电设备系统或浮体发电设备系统安装在筒内。本发明波浪能转换率较高,整体稳定性好,具有超强的抗风浪能力,特别喜爱滔天大浪。

Description

双收缩波道发电防波堤
技术领域
本发明涉及利用波浪能的发电设备,特别涉及一种兼具高效率、具有强抗风浪能力、低成本的双收缩波道发电防波堤。
技术背景
目前波浪发电装置在实际应用中存在以下问题:平台用桩固定,或者制造一个大于波长很多倍的浮体,例如2012年10月03日公开的ZL201220106154.5的一种水轮机式海浪发电设备,这种装置的特点是只能利用原来的波高,攫取0~1倍波高的浪能,不能攫取1~4倍波高的浪能,即不能把波浪放大后再利用。
目前这种应用方式,在小浪时效果不明显,发电效率不高。而中国沿海的平均波高只有1米,所以,其经济价值不大。
未来波浪能发电的发展趋势是:研制效率高、具有强抗风浪能力、低建造成本的波浪能发电装置。只有效率高、具有很强的抗风浪能力,才能充分利用浪能,适应恶劣的海况,同时保障发电设备不被大风浪损毁;设计简单,才能低成本,才具有商业利用价值。
发明内容
本发明旨在提供一种兼具高效率、具有强抗风浪能力、特别是面对小波浪照样可以工作,而且成本还非常低的波浪能发电设备。用桩固定海上平台,安装于平台上的水轮机,只能利用0~1倍的波高,这是效率不高的原因。本发明解决了这个问题,利用2块混凝土板101围成收缩波道1,就会使波浪放大数倍,根据P=h2T公式,波浪能量会随波高成几何级数变化,水轮机或浮体在此基础上获得的波浪能就会非常高,就能大幅度提高效率。
本发明的工作原理:
在自然界,呈喇叭状的水道被称为收缩波道,具有放大波浪的作用,可以使波高增加数倍。现在,如图2,我们用两块竖板101做成人造收缩波道,波浪按箭头9所示方向前进,在筒4处里边就会获得被放大的波浪;为使放大的波浪完全进入筒4内,安装了横板102,这样,收缩波道1就变成了真正的四方形喇叭,与筒4相连就会形成近似U型的结构。U型结构是一种虹吸装置,在收缩波道1获放大的波浪,就基本上传导到筒4内,被水轮机发电设备系统5或浮体发电设备系统6充分利用。如果没有横板102,被放大波浪中很多的部分就会撞到筒4外面的壁上,就不能进入筒4内做功,能量被白白浪费了。
当涨潮或者波浪较大时,不能被下收缩波道1完全容纳的富余波浪,如图3所示,就会朝上收缩波道2前进,进入小水库3处,如图4所示,小水库3的水因重力就会进入筒4内参与做功过程。
本发明具有的有益效果:
1、利用收缩波道原理,使水轮机发电设备系统5或浮体发电设备系统6获得数倍波高的水头,大大增加了做功的水能。
2、中国的沿海平均波高只有1米,如能让设备在此基础上攫取数倍波高的浪能,就会大大增加商业使用波浪发电的可行性,使中国商业波浪发电成为可能;否则,波浪发电只能停留在科研领域。
3、把一般混凝土防波堤建设成本专利的样子并排,就是很好的防波堤,这样能使传统的防波堤不再是不直接创造经济效益的投资。
附图说明
图1是本发明整体结构的三视图。
图2是下收缩波道示意图。
图3是上收缩波道示意图。
图4是小水库示意图。
图5是筒的位置图。
图6是水轮机发电设备系统示意图。
图7是浮体发电设备系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施案例1:
如图1、图6所示,本实施例由下收缩波道系统1、上收缩波道系统2、小水库系统3、筒4、水轮机发电设备系统5组成;
如图2,下收缩波道系统1包括:竖板101、横板102、底板103,4块版围成一个喇叭状的水道;竖版101的长度110在3-50米,其形状可以是直板、弯板、多边形板;横版102的长度112在2-50米,其形状可以是直板、弯板、多边形板。
如图3,上收缩波道系统2包括:2块上竖板201、1块上底板202,上底板202上头与小水库的上缘连接,另一头下接下横版102的出口上缘。
如图4,小水库系统3包括:底板301、围板302,底板301的中间与筒4连通。
如图5,筒4是中空的管子,下面与下收缩波道1连通,上面与底板301连通。
如图6,水轮机发电设备系统5包括:双向转动水轮机501,轴502,转动方向调整器503,发电机504;双向转动水轮机501安装于筒4内的下方。
如图1,当波浪9的波峰进入下收缩波道1后,收缩波道里边的波高会增加许多倍,由于筒4与下收缩波道1连通,实际上形成一个U型虹吸装置,增高的波峰会在筒4内获得体现;当下收缩波道1处于波谷时,底板103与筒4的交汇处是个弧形104,如图2,筒4内的水在重力的作用下,会迅速下跌,这样在筒4内就会形成变化的水头;这个变化的水头就会推动双向转动水轮机501顺逆时针转动,如图6,正反方向的力矩经轴502传导到转动方向调整器503调整后,就会变成匀速单向,再由轴传到发电机504,发电机504就能发出稳定的电力。
潮汐有低潮和高潮,当高潮或波浪较大时,水位较高,这样下收缩波道1会容纳不下所有水,富余的水就会沿上收缩波道2往小水库3窜,小水库3就会接纳这些富余的水,经筒4往下流,推动水轮机发电设备5做功发电。
实施案例2:
如图1、图7所示,本实施例由下收缩波道系统1、上收缩波道系统2、小水库系统3、筒4、浮体发电设备系统6组成;
如图2,下收缩波道系统1包括:竖板101、横板102、底板103,4块版围成一个喇叭状的水道;竖版101的长度110在3-50米,其形状可以是直板、弯板、多边形板;横版102的长度112在2-50米,其形状可以是直板、弯板、多边形板。
如图3,上收缩波道系统2包括:2块上竖板201、1块上底板202,上底板202上头与小水库的上缘连接,另一头下接下横版102的出口上缘。
如图4,小水库系统3包括:底板301、围板302,底板301的中间与筒4连通。
如图5,筒4是中空的管子,下面与下收缩波道1连通,上面与底板301连通。
如图7,浮体发电设备系统6包括:浮体601,齿条602,力矩方向转换器603,发电机604;浮体601在筒4内的下行程位置在600处,上行程位置在601处。
如图1,当波浪9的波峰进入下收缩波道1后,收缩波道里边的波高会增加许多倍,由于简4与下收缩波道1连通,实际上形成一个U型虹吸装置,增高的波峰会在筒4内获得体现;当下收缩波道1处于波谷时,底板103与筒4的交汇处是个弧形104,如图2,筒4内的水在重力的作用下,会迅速下跌,这样在筒4内就会形成变化的水头;这个变化的水头就会带动浮于水面的浮体601做上下运动,从而带动齿条602上下运动,齿条602的上下运动经过力矩方向转换器603就会变成匀速单向的轴旋转运动,从而带动发电机604旋转产生稳定电力。
潮汐有低潮和高潮,当高潮或波浪较大时,水位较高,这样下收缩波道1会容纳不下所有水,富余的水就会沿上收缩波道2往小水库3窜,小水库3就会接纳这些富余的水,经筒4往下流,从浮体601与筒4的间隙,经下收缩波道1流回大海。
本发明不局限于上述具体的实施例或实施方式,只要利用收缩波道原理,使筒4内获得数倍波高的水能的装置,均落入本发明的保护范围之中。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式和实施例,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明构思的前题做出各种变化。

Claims (8)

1.一种双收缩波道发电防波堤,包括下收缩波道系统(1)、上收缩波道系统(2)、小水库系统(3)、筒(4)、水轮机发电设备系统(5)、浮体发电设备系统(6);其特征在于:
下收缩波道系统(1)由竖板(101)、横板(102)、底板(103)组成;
上收缩波道系统(2)由上竖板(201)、上底板(202)组成;上收缩波道(2)的一头与下收缩波道(1)入口的上缘连接,另一头与小水库系统(3)的一边上缘连接;
小水库系统(3)的一边上缘与上收缩波道(2)连接,下面的开口连通筒(4);
筒(4)的下面与下收缩波道系统(1)连通,上面与小水库系统(3)连通;
水轮机发电设备系统(5)或浮体发电设备系统(6)安装在筒(4)内。
2.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:下收缩波道系统(1)的竖板(101)的长度(110)从筒(4)前外缘算起在3~50米长,其形状可以是直板、弯板及多边形板。
3.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:下收缩波道系统(1)横板(102)的长度(112)在2~50米长,其形状可以是直板、弯板及多边形板。
4.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:上收缩波道系统(2)一头与下收缩波道(1)入口的上缘连接,另一头与小水库系统(3)的一边上缘连接。
5.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:小水库系统(3)的一边上缘与上收缩波道(2)连接,下面的开口连通筒(4)。
6.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:筒(4)的形状可以是圆形、方形、多边形等,下面与下收缩波道系统(1)连通,上面与小水库系统(3)连通。
7.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:筒(4)内安装水轮机发电设备系统(5)。
8.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤,其特征在于:筒(4)内安装浮体发电设备系统(6);浮体发电设备系统(6)的浮体(601)的形状可以是圆柱形、多边柱形、圆形、扁圆形等。
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