CN106337774A - 一种多维度能量海浪发电装置 - Google Patents

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杨洲
陈瑞爱
张其武
王建丽
莫嘉嗣
汪刘
汪刘一
倪小辉
孙振刚
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Abstract

本发明公开了一种多维度能量海浪发电装置，是由多个阻力节点将浮子、发电体、沉子和连接杆连接构成一个发电空间网络结构，其中，阻力节点由3个正交平面组成，阻力节点的3个正交平面在上下前后左右的6个方向各有一个交点，每个交点通过连接杆连接一个发电体，上方的发电体通过连接杆与浮子相连接，下方的发电体通过连接杆与沉子相连接。本发明装置可以吸收海面波动以及海面以下空间海水的多维度局部扰流动能，转化效率高。

Description

一种多维度能量海浪发电装置
技术领域
本发明涉及新能源发电领域，特别涉及一种多维度能量海浪发电装置。
背景技术
传统能源发电资源日趋枯竭，而且造成不同程度的环境污染，利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及潮汐能等发电技术日益受到广泛关注。海洋波浪能发电技术起步较晚，但海浪能具有独特的优势，能量密度高，不受天气影响，能量持续且稳定，同时海浪浪能分布广泛、储量巨大。
目前海浪能发电装置主要分为振荡水注型、机械型和水流型，但转换电能的中间环节多、效率低、电力输出波动性大、对恶劣的海域环境适应性差、造价高、实施难度大等问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种占用海洋面积小、发电效率高、性能稳定的多维度能量海浪发电装置，不仅可以吸收海洋表面的波动能量，还可以吸收水面以下海水空间中多维度海水动能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种多维度能量海浪发电装置，包括浮子1、发电体2、阻力节点3、沉子4和连接杆5；由多个阻力节点3将浮子1、发电体2、沉子4和连接杆5连接构成一个发电空间网络结构，其中，阻力节点3由3个正交平面组成，阻力节点3的3个正交平面在上下前后左右的6个方向各有一个交点，每个交点通过连接杆5连接一个发电体2，上方的发电体2通过连接杆5与浮子1相连接，下方的发电体2通过连接杆5与沉子4相连接。
浮子1是一种密封球体，产生的浮力可以使整个发电装置浮于海洋表面。
沉子4由密度较大的防腐蚀金属材料构成，依靠自身重力将沉子4与浮子1之间的多组连接杆5、发电体2和阻力节点3张紧。
阻力节点3的3个正交平面分别为YZ面6、XZ面7和XY面8；阻力节点3能够承受和吸收海水扰流的6维度阻力，并将阻力通过连接杆5实施在发电体2上。
发电体2由多个具有压电效应的发电单体9级联构成，发电单体9为压电材料，多级连接后可增加输出电压和弹性形变，以吸收海水动能；发电体2的外层有绝缘材料，防止海水造成短路；发电单体9级联后的电源输出线在连接杆5体内，与外界海水绝缘。
由多个浮子1构成的浮子层位于海水表面，由多个沉子4构成的沉子层位于海水表面以下的底层，整个空间网络结构悬浮在海水中；浮子1与沉子4将中间的连接杆5、发电体2和阻力节点3构成的空间网络结构拉展；每个发电体2的两端由连接杆5连接，在XYZ三个方向级联，阻力节点3作为三维度交点，构成空间立体网络结构。
整个发电空间网络结构在浮子1和沉子4的拉力下处于张紧状态，浮子1以下的所有部分位于海水平面以下；在海浪的作用下，具有动能的海水作用在阻力节点3的3个正交平面上产生多维度压力，并通过连接杆5在发电体2上产生轴向往复力和扭曲力，被发电体2吸收并转换成电能；整个发电空间网络结构可以吸收海水空间6个维度的形变动能，包括X、Y、Z三轴正负方向和轴向转动方向；发电体2产生的电能，通过连接杆5内部导线，被传送到远方存储或利用。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明装置可以吸收海面波动以及海面以下空间海水的多维度局部扰流动能，转化效率高。
(2)本发明装置的占据平面面积小，水能利用率高。
(3)本发明装置的发电方法实现简单，成本低，适合推广应用。
附图说明
图1为多维度能量海浪发电装置的空间网络结构的立体示意图。
图2为多维度能量海浪发电装置的单个结构的平面示意图。
图3为阻力节点的平面示意图。
图4为发电单体的结构示意图。
图5为阻力节点的正交平面立体示意图。
其中，1、浮子；2、发电体；3、阻力节点；4、沉子；5、连接杆；6、YZ面；7、XZ面；8、XY面；9、发电单体。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种多维度能量海浪发电装置，包括浮子1、发电体2、阻力节点3、沉子4和连接杆5。浮子1是一种密封球体，产生的浮力可以使整个发电装置浮于海洋表面。沉子4由密度较大的防腐蚀金属材料构成，依靠自身重力将沉子4与浮子1之间的多组连接杆5、发电体2和阻力节点3张紧。如图1所示，由多个阻力节点3将浮子1、发电体2、沉子4和连接杆5连接构成一个发电空间网络结构，其中，阻力节点3由3个正交平面组成，阻力节点3的3个正交平面在上下前后左右的6个方向各有一个交点，每个交点通过连接杆5连接一个发电体2，上方的发电体2通过连接杆5与浮子1相连接，下方的发电体2通过连接杆5与沉子4相连接，如图2所示。
阻力节点3的3个正交平面分别为YZ面6、XZ面7和XY面8；阻力节点3能够承受和吸收海水扰流的6维度阻力，并将阻力通过连接杆5实施在发电体2上，如图3、图5所示。
如图4所示，发电体2由多个具有压电效应的发电单体9级联构成，发电单体9为压电材料，多级连接后可增加输出电压和弹性形变，以吸收海水动能；发电体2的外层有绝缘材料，防止海水造成短路；发电单体9级联后的电源输出线在连接杆5体内，与外界海水绝缘。
由多个浮子1构成的浮子层位于海水表面，由多个沉子4构成的沉子层位于海水表面以下的底层，整个空间网络结构悬浮在海水中；浮子1与沉子4将中间的连接杆5、发电体2和阻力节点3构成的空间网络结构拉展；每个发电体2的两端由连接杆5连接，在XYZ三个方向级联，阻力节点3作为三维度交点，构成空间立体网络结构。
整个发电空间网络结构在浮子1和沉子4的拉力下处于张紧状态，浮子1以下的所有部分位于海水平面以下；在海浪的作用下，具有动能的海水作用在阻力节点3的3个正交平面上产生多维度压力，并通过连接杆5在发电体2上产生轴向往复力和扭曲力，被发电体2吸收并转换成电能；整个发电空间网络结构可以吸收海水空间6个维度的形变动能，包括X、Y、Z三轴正负方向和轴向转动方向。当海浪产生并推动浮子1上下运动时，浮子1与沉子4之间产生垂直方向往复拉力，该拉力被中间的发电体2吸收并转化为电能；当海水空间产生局部扰流时，水流动能被阻力节点3的三个正交平面部分吸收，在相应的发电体2上产生轴向往复力和扭曲力，产生电能。发电体2产生的电能由连接杆5内部的导线传递到远方存储或利用。
实施例2
原理同实施例1，浮子1层面与沉子4层面之间的发电体2、连接杆5和阻力节点4除构成正立方体单元空间之外，可以改变阻力节点4的阻力面角度，以构成正三菱锥体、六棱柱体和其他多面体等单元空间结构。

Claims (6)

1.一种多维度能量海浪发电装置，其特征在于：包括浮子、发电体、阻力节点、沉子和连接杆；由多个阻力节点将浮子、发电体、沉子和连接杆连接构成一个发电空间网络结构，其中，阻力节点由3个正交平面组成，阻力节点的3个正交平面在上下前后左右的6个方向各有一个交点，每个交点通过连接杆连接一个发电体，上方的发电体通过连接杆与浮子相连接，下方的发电体通过连接杆与沉子相连接。
2.根据权利要求1所述的多维度能量海浪发电装置，其特征在于：浮子是一种密封球体，产生的浮力可以使整个发电装置浮于海洋表面。
3.根据权利要求1所述的多维度能量海浪发电装置，其特征在于：沉子由密度较大的防腐蚀金属材料构成，依靠自身重力将沉子与浮子之间的多组连接杆、发电体和阻力节点张紧。
4.根据权利要求1所述的多维度能量海浪发电装置，其特征在于：阻力节点的3个正交平面分别为YZ面、XZ面和XY面；阻力节点能够承受和吸收海水扰流的6维度阻力，并将阻力通过连接杆实施在发电体上。
5.根据权利要求1所述的多维度能量海浪发电装置，其特征在于：发电体由多个具有压电效应的发电单体级联构成，发电单体为压电材料，多级连接后可增加输出电压和弹性形变，以吸收海水动能；发电体的外层有绝缘材料，防止海水造成短路；发电单体级联后的电源输出线在连接杆体内，与外界海水绝缘。
6.根据权利要求1所述的多维度能量海浪发电装置，其特征在于：由多个浮子构成的浮子层位于海水表面，由多个沉子构成的沉子层位于海水表面以下的底层，整个空间网络结构悬浮在海水中；浮子与沉子将中间的连接杆、发电体和阻力节点构成的空间网络结构拉展；每个发电体的两端由连接杆连接，在XYZ三个方向级联，阻力节点作为三维度交点，构成空间立体网络结构。
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