CN106677970A - 矩阵式波浪发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矩阵式波浪发电设备。本发明旨在提供一种高效率、低建造成本的波浪发电设备。其技术方案是：一种矩阵式波浪发电设备，包括单元、支架、支架浮体、做功浮体、能量转换装置、压重物。发电平台也叫矩阵，由n个单元组成；每个单元由支架、支架浮体、做功浮体、能量转换装置、压重物组成。这个平台由n个点式支架浮体支撑于水面；由于平台跨度大于一个波长，所以，不会随波浪上下起伏。而安装于单元中的做功浮体却可以随波浪起伏，通过能量转换装置，就可以产生电力。本发明波浪能转换率较高，几乎可以在任何海域使用，单位kw成本超低，具有很好的商业前景。

Description

矩阵式波浪发电设备

技术领域

本发明涉及利用海浪能的发电设备，特别涉及一种兼具高效率、具有强抗风浪能力、低成本的矩阵式波浪发电设备。

技术背景

目前波浪能发电装置在实际应用中存在以下问题：为稳定平台，两侧浮体做得很长，例如2013年10月30日公开的201320274905.9的一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台。这种装置的特点是浮体做得很长，大于一个波长很多，所以，平台相对于波浪比较平稳，可以给做功浮体提供足够的参考。但是，其两边的侧辅浮体实际上形成了一道屏障，使得中间的做功浮子工作在一个相对独立的水域中，这样：①当平台长条形方向正对波浪方向时，前面几个浮子就已经把波能吸收完了，后面的浮子没有可吸收的波能，导致后面的浮子几乎不动、不做功；②如果平台长条方向与波浪方向成90度，平台宽度又短于波长很多，整体就会一起随波浪起伏，浮子与平台就没有相对运动了，浮子同样不能做功；③平台长条方向与波浪方向成一定夹角，实验证明，它的侧辅浮体具有消波的作用，这样，它后面的做功浮子获得的波浪就会小很多了。从以上分析看，整体制造成本不高，但由于三种情况都令该发明效率达不到预期效果，所以输出功率不大，这样分摊到每kw的成本就不低了，大大超出预期成本。

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，才能充分利用波浪能，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发电设备。长条浮体是阻隔波浪的有效、简单的做法，而这恰恰无意被广泛利用了，导致在长条浮体里边、后面的浮子可以拾取的能量很少，这是其效率不高的原因。本发明解决了这个问题。

本发明的工作原理：

实践证明，大于一个波长的平台，基本上不会随波浪上下起伏；大于一个波长越多，其稳定性就越高，例如航空母舰。而安装在中间的短于一个波长很多的做功浮体，就会随波浪起伏，就会与平台形成一种相对运动，通过某种方式的转换，就可以把这种相对运动变成输出的电力，这就是波浪发电设备。

要使一个平台能立于水上，下面必须要有浮体来承载，这个浮体可以是一个连续体，更加可以是n个相对独立的小浮体。只要平台的跨度大于一个波长，无论承载其的浮体是连续体，还是断续的n个点，只要总浮力足够，平台都会相对平稳，不会随波浪起伏。

连续的浮体，对波浪有阻隔的作用，在连续浮体里边的波浪就会减小，安装在里边的做功浮体可吸收的波浪能就会减少，发电设备的输出功率就会减少。而点式浮体，对波浪没有阻隔，这样，安装在里边的浮体获得的波浪能就不会减少，发电设备的输出功率就不会减少。

这个平台可以由n个相对独立的小单元9通过螺栓、烧焊连接成一个较大的平台10，形成一个所谓的矩阵。当所有相同的小单元9可以浮于水面，里边的做功浮体可以随波浪起伏做功时，那么，整体的大平台10就可以由n个小单元9发电了，经过整合，就能输出较大的电力。

这个单元由支架、支架浮体、做功浮体、能量转换装置、压重物组成。

支架浮体2把支架1浮于水面，一个单元9时，由于其长度短于波长很多，会随波浪起伏；如果把n个单元9连接在一个，其长度6大于一个波长时，所有单元9就不会随波浪起伏了。做功浮体仍然随波浪起伏，带动能量转换装置运动，这样就产生电力。

本发明具有的有益效果：

1、利用点式浮体支撑平台，使得波浪不受阻隔就进入平台范围，让做功浮体获得几乎与平台范围外同样大的波浪能。

2、大大提高做功浮体的效率，从而增大输出功率。

附图说明

图1是n个单元连接后形成平台的正视图。

图2是一个单元正视图

图3是一个单元俯视图

图4支架正视图

图5支架俯视图

图6是支架浮体正视图

图7是支架浮体俯视图

图8是做功浮体正视图

图9是方形平台示意图

图10是三角形平台连接示意图

图11是长条平台斜对浪方向示意图

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。

如图1，本实施例由n个单元9组成平台10，或称为矩阵；单元9由支架1、支架浮体2、做功浮体3、能量转换装置4、压重物5组成，如图2、图3。

如图4、图5，支架1由支架上部101、支架下部102和支架四周103组成，支架上部101、支架下部102中间开孔，让做功浮体上轴303、下轴302可以穿过，并且可以上下随意移动。

如图6、图7，支架浮体2由浮体下部201、浮体上部203组成，水位线202；支架浮体2给支架1提供浮力，让支架1可以浮于水面；支架浮体下部201的直径或者边长或者对边距离205/高度206＜1，从投影面看，浮体下部201就成为点状，而不是条状了，这样对波浪几乎没有阻隔作用；支架浮体2围绕轴心204成对称分布，每个单元9的支架浮体2的数量在3-20个，本文显示4个。

如图8，做功浮体3由浮体301、下轴302、上轴303组成；下轴302安装在浮体301的中间，可以穿过支架下部102中间的孔，并可以上下移动；上轴303安装在浮体301的中间，可以穿过支架上部101中间的孔，并可以上下移动；上轴303可以是齿条，也可以是液压杆，更加可以是直线发电机的动子。

能量转换装置4安装在支架上部101处，它负责把上轴303的上下运动变成发电机的旋转运动，产生电力；也可以是直线发电机的定子，把上轴303动子的上下运动变成电力。

压重物5放置在支架上部101上，围绕轴心204成对称分布；可以是水箱，加水后就增加单元9的重量，从而满足做功浮体对重力的需要；排水后，单元9就会减轻而上浮，这样便于维修；由于不是一个单元放置在水面，而是数个单元9连成一个平台10，平台10就已经是一个躺倒的整体，这样就不用担心单元9头重脚轻，导致单元9翻转的事情发生。

N个单元9连接成一体，就形成了平台10，这个也可以称为矩阵。平台10的方式可以有方形，如图9；可以有三角形，如图10；更加可以有长条形，如图11；它们共同的特点是边长601、对边长度602必须＞当地海域的一个波长，否则形成的平台就会随波浪上下运动，不能给做功浮体3提供足够的静止参考，做功浮体3不能形成足够大的相对运动。如图11，7是波浪方向，当长条平台摆放与波浪方向成一定夹角时，平台10前端、后端与波浪方向7平行的对角距离603必须大于一个波长。

本发明不局限于上述具体的实施例或实施方式，只要平台10在一个波长内靠6-10000个点式支架浮体2支撑的波浪发电设备，就落入本方案的保护范围。至于平台10是一个整体建造，或者由n个单元9拼装成一个平台10等方式，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 (5)

1.一种矩阵式波浪发电设备，包括单元(9)、支架(1)、支架浮体(2)、做功浮体(3)、能量转换装置(4)、压重物(5)；其特征在于：

平台(10)由n个单元(9)组成；

每个单元(9)由支架(1)、支架浮体(2)、做功浮体(3)、能量转换装置(4)、压重物(5)组成；

支架(1)包括：支架上部(101)、支架下部(102)和支架四周(103)；

支架浮体(2)包括：浮体下部(201)、浮体上部(203)；

做功浮体(3)包括：浮体(301)、下轴(302)、上轴(303)。

2.根据权利要求1所述的矩阵式波浪发电设备，其特征在于：所述支架浮体下部(201)的直径或者边长或者对边距离(205)/高度(206)＜1。

3.根据权利要求1所述的矩阵式波浪发电设备，其特征在于：所述支架浮体(2)围绕轴心(204)成对称分布，每个单元(9)的支架浮体(2)的数量在3-20个。

4.根据权利要求1所述的矩阵式波浪发电设备，其特征在于：所述平台(10)在一个波长内的支架浮体(2)的数量在6-10000个。

5.根据权利要求1所述的矩阵式波浪发电设备，其特征在于：所述平台(10)由n个单元(9)组成所谓的矩阵结构，平台(10)的形状可以是方形、三角形、长条形等，它们共同的特点是边长(601)、对边距离(602)或者与波浪方向平行的对角距离(603)大于当地海域的一个波长。