CN106640508B - 一种波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涉及波浪能发电领域，尤其是一种波浪能发电装置。其包括点头鸭装置、浮体、油压马达、发电机和蓄电池组。其点头鸭装置设置在浮体的下方，用固定柱固定连接。点头鸭装置的鸭头安装方向与定位扣和浮体中心点连线平行。浮体通过设置在浮体侧边缘底部的定位扣和锚相对固定在海底。

Description

一种波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及波浪能发电领域，尤其是涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
1799年，法国的吉拉德父子，获得了利用波浪能的首项专利。1910年，法国的波契克斯·普莱西克，建造了一套气动式波浪能发电装置，供应他自己住宅1kW的电力。1965年，日本的益田善雄发明了导航灯浮标用气轮机波浪能发电装置，获得推广，成为首次商品化的波浪能发电装置。受1973年石油危机的刺激，从20世纪70年代中期起，英国、日本、挪威等波浪能资源丰富的国家，把波浪能发电作为解决未来能源的重要一环，大力研究开发。在英国，索尔特发明了点头鸭装置，科克里尔发明了波面筏装置，国家工程试验室发明了振荡水柱装置，考文垂理工学院发明了海蚌装置。1978年，日本建造了一艘长80m、宽12m、高5.5m称为“海明号”的波浪能发电船。该船有22个底部敞开的气室，每两个气室可装设一台额定功率为125kW的气轮机发电机组。1978～1986年，日本、美国、英国、加拿大、爱尔兰五国合作，先后三次在日本海由良海域对“海明号”进行了波浪能发电史上最大规模的实海原型试验。但因发电成本高，未获商业实用。1985年，英国、中国各自研制成功采用对称翼气轮机的新一代导航灯浮标用的波浪能发电装置，挪威在卑尔根附近的奥依加登岛建成了一座装机容量为250kW的收缩斜坡聚焦波道式波浪能发电站和一座装机容量为500kW的振荡水柱气动式波浪能发电站，标志着波浪能发电站实用化的开始。
现有技术的点头鸭波浪能收集装置，大多采用固定轴设计，并用多根锁链固定。但是这样的设计使得点头鸭的鸭头不能够始终面向波浪，进而影响点头鸭装置的波浪能收集转换率。因为在广阔的海洋里，几遍是波浪比较规律的海域，波浪的来向也不是一层不变的。而点头鸭装置对于波浪能的转换效率与点头鸭装置的鸭头朝向具有很重要的联系。
现有技术的波浪能发电装置，都面临着同一个问题，即潮汐影响。潮汐带来的海平面的涨幅是非常巨大的，目前的设计是将浮体设置在固定轴上，让浮体或波浪能收集装置能够在固定轴上上下浮动，以此来适应潮汐对海平面的影响。然后该设计成本非常高，需要大量的附加设备，例如固定轴，滑块等。这些设备都比较精细，并且这些设备长期在海水内浸泡，在海水的侵蚀下非常容易损坏。
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出改进方案或者替换方案，尤其是一种提高点头鸭装置转换波浪能效率的改进或者替换方案。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置包括点头鸭装置、浮体、油压马达、发电机和蓄电池组；所述点头鸭装置通过固定柱连接至浮体下方；所述浮体为波浪能发电装置提供浮力，使得波浪能发电装置能够漂浮在海面上；所述浮体为圆形设计；所述圆形浮体的外边缘的下部设有一定位扣；所述定位扣上连接设有锚；所述点头鸭装置用于收集波浪能，将波浪能装换为机械能；所述点头鸭装置的鸭头朝向与定位扣和浮体中心点的连线平行；所述油压马达与点头鸭装置机械连接，用于将点头鸭装置收集波浪能转换来的机械能转换为液压，驱动油压马达工作，再次转换为油压马达的输出轴的机械能；所述油压马达的输出轴与发电机机械连接，并为发电机提供其输出轴的机械能；所述发电机用于将油压马达输出的机械能转换为电能；所述发电机与蓄电池组电联接；所述蓄电池组用于储存发电机产生的电能。
进一步，根据上述设计方案所述波浪能发电装置，其特征在于，所述点头鸭装置距离浮体下表面最低处距离为2-5米，优选3米。
进一步，根据上述设计方案所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体下方设有四根支撑杆，所述支撑杆均匀的分布在浮体下表面四周，所述支撑杆的下端面超出点头鸭装置的下表面1米。
进一步，根据上述设计方案所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体下表面正对点头鸭装置的位置设有弧形凹陷，所述弧形凹陷表现为椭圆形结构，所述椭圆形结构的弧形凹陷的设计方向与点头鸭装置一致。
进一步，根据上述设计方案所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体中心点位置设有垂直向下的配重块。
进一步，根据上述设计方案所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体内部四周，沿浮体内壁设有水仓；所述水仓能够在水泵的作用下装水或排水；所述水仓装水后，能够使得波浪能发电装置沉入海水中；所述水仓排水后，能够使得波浪能发电装置升上水面。该设计主要是为了让波浪能发电装置的抗自然灾害能力增强。在暴风雨来临前，只需要往水仓内注水，让波浪能发电装置下沉至一个安全的水位，以此来躲避自然灾害。
在不改变现有的点头鸭装置的前提下，将点头鸭装置固定设置在浮体下方，油压马达的一端设置在固定柱内，并与点头鸭装置机械连接。点头鸭装置在波浪的作用下做往复摆动运动，并产生不规律的机械能，油压马达的作用是将点头鸭装置产生的不规律的机械能转换为规律的机械能，即油压马达的输出轴输出的转矩和转速。
发电机和蓄电池组设置在浮体内，发电机和蓄电池组是比较害怕潮湿环境的，设置在浮体内部，能够有效的防止发电机和蓄电池组受海水的侵蚀和潮湿、盐碱空气的侵蚀。延长的发电机和蓄电池组的使用寿命。并且由于浮体是漂浮在海面上的，其设计工艺和制造成本远比现有技术的置于海水内的浮体简单和低廉。
现有技术的点头鸭波浪能收集装置，大多采用固定轴设计，并用多根锁链固定。但是这样的设计使得点头鸭的鸭头不能够始终面向波浪，进而影响点头鸭装置的波浪能收集转换率。因为在广阔的海洋里，几遍是波浪比较规律的海域，波浪的来向也不是一层不变的。而点头鸭装置对于波浪能的转换效率与点头鸭装置的鸭头朝向具有很重要的联系。
点头鸭装置在安装在其鸭头朝向是个重要的设计问题，他关乎到点头鸭装置所能够收集到的波浪能的多少。本发明创造将点头鸭装置的鸭头朝向设计成与定位扣和浮体中心点连线平行，使得点头鸭的鸭头能够一直正面迎向波浪，其设计原理是利用单独的定位装置锚和圆形设计的浮体。我们知道锚的作用是对浮体进行定位，但不是完全的定位，浮体可以在一定范围能移动，那么浮体移动的方向将决定点头鸭的朝向，进而影响点头鸭装置收集波浪能的效率。本申请将锚的一端固定设置在浮体边缘的下表面，在波浪的作用下，浮体必然会在波浪的作用下保持一个固定的方向，即以锚为方向，在浮体上的表现为，以定位扣为方向。进一步，为了保证浮体始终以定位扣为箭头朝向波浪，本申请将浮体设计成圆形结构。固定方向找到后，我们在设计点头鸭装置安装方向的时候就可以将点头鸭装置的鸭头朝向设置成与浮体中心点与定位扣连线的平行方向。
现有技术的波浪能发电装置，都面临着同一个问题，即潮汐影响。潮汐带来的海平面的涨幅是非常巨大的，目前的设计是将浮体设置在固定轴上，让浮体或波浪能收集装置能够在固定轴上上下浮动，以此来适应潮汐对海平面的影响。然后该设计成本非常高，需要大量的附加设备，例如固定轴，滑块等。这些设备都比较精细，并且这些设备长期在海水内浸泡，在海水的侵蚀下非常容易损坏。并且需要打桩机在海底进行打桩固定，成本高昂。
波浪能收集装置需要稳定的设置在海平面下方，既不能距离海平面太近，又不能距离海底太近。本申请将点头鸭装置固定设置在浮体下方，浮体的作用是提供浮力，使得整个波浪能发电装置能够漂浮在海面上。无论海水如何涨跌，将海平面看成固定不变相，只需要设置波浪能收集装置，即点头鸭装置距离海平面的距离，这样的设计将使得波浪能发电装置变得十分的简单，不再需要定位轴和滑块等比较容易损坏的装备。并且本申请使用的锚与船上用锚一样，无需在海底打桩，操作十分方便。
为了方便锚的收起和放下，在定位扣内部设置一个绞盘，让锚的锁链穿过定位扣连接至绞盘上。通过绞盘来收起或放下锚。
附图说明
图1为本申请的波浪能发电装置整体示意图。
图2为实施例1中的现有技术的点头鸭波浪能发电装置。
图3为本申请的波浪能发电装置的俯视图。
图4为本申请的波浪能发电装置的浮体底部弧形凹陷结构示意图。
图5为现有技术的点头鸭普遍安装示意图。
其中，1为浮体；2为点头鸭装置；3为固定柱；4为锚；5为支撑杆；6为水仓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1：设计一组现有技术的点头鸭波浪能发电装置。
一种波浪能发电装置，包括点头鸭装置，所述点头鸭装置设置在固定柱上。所述固定柱上设有浮体，所述浮体具有空腔，通过向空腔内注入海水能够控制浮体上升或下降。所述点头鸭装置固定设置在浮体上；所述固定柱使用打桩机固定建设置在海底。
实施例2：设计点头鸭装置安装在浮体下方，并使用锚对浮体进行定位。
一种波浪能发电装置，所述波浪能发电装置包括波浪能收集装置，即点头鸭装置；油压马达，用于将点头鸭装置收集转换的不规律机械能转换为规律的机械能，即油压马达的输出轴输出的转矩和转速，用来供发电机发电。
本实验主要是设计点头鸭装置的鸭头朝向，将点头鸭装置通过固定柱固定设置在浮体下方，并均匀规律排布，点头鸭装置的鸭头的安装方向与定位扣和浮体中心点之间的连线平行。本设计的波浪能发电装置对比现有技术实施例1的点头鸭波浪能发电装置效率平均高出12％。主要是其在收集波浪能的效率上高出现有技术。
实施例3：设计浮体下方正对点头鸭装置处设计弧形凹陷。
在实施例2的基础上，对浮体进行改进，在浮体的正下方，位于点头鸭装置的正上方的浮体表面设计成弧形凹陷结构。弧形凹陷结构能够有助于波浪通过波浪能发电装置，并且对波浪具有引导作用，其弧形凹陷结构的末端位于排列在其后的另一个点头鸭装置的鸭头的正上方。

Claims (3)

1.一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置包括点头鸭装置、浮体、油压马达、发电机和蓄电池组；所述点头鸭装置通过固定柱连接至浮体下方；所述浮体为波浪能发电装置提供浮力，使得波浪能发电装置能够漂浮在海面上；所述浮体为圆形设计；所述圆形浮体的外边缘的下部设有一定位扣；所述定位扣上设有锚；所述点头鸭装置用于收集波浪能，将波浪能装换为机械能；所述点头鸭装置的鸭头朝向与定位扣和浮体中心点的连线平行；所述油压马达与点头鸭装置机械连接，用于将点头鸭装置收集波浪能转换来的机械能转换为液压，驱动油压马达工作，再次转换为油压马达的输出轴的机械能；所述油压马达的输出轴与发电机机械连接，并为发电机提供其输出轴的机械能；所述发电机用于将油压马达输出的机械能转换为电能；所述发电机与蓄电池组电联接；所述蓄电池组用于储存发电机产生的电能;所述点头鸭装置距离浮体下表面 最低处距离为2-5米;所述浮体下方设有四根支撑杆， 所述支撑杆均匀的分布在浮体下表面四周，所述支撑杆的下端面超出点头鸭装置的下表面 1米；
所述浮体下表面正对点头鸭装置 的位置设有弧形凹陷，所述弧形凹陷表现为椭圆形结构，所述椭圆形结构的弧形凹陷的设 计方向与点头鸭装置一致。
2.根据权利要求1所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体中心点位置设有垂直向下的配重块。
3.根据权利要求1所述波浪能发电装置，其特征在于，所述浮体内部四周，沿浮体内壁设有水仓；所述水仓能够在水泵的作用下装水或排水；所述水仓装水后，能够使得波浪能发电装置沉入海水中；所述水仓排水后，能够使得波浪能发电装置升上水面。
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