CN107448350A - 一种海浪浮箱式发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海浪浮箱式发电装置，包括浮在海面的浮箱，所述浮箱上方联接有一升降杆，所述升降杆上设置有一传动齿轮，所述传动齿轮与一转轴相联接，所述转轴与发电机组相联接，所述升降杆上设置有若干与传动齿轮配合的活动扣件，所述活动扣件一端与升降杆相连接，所述活动扣件另一端联接有一弹簧，所述升降杆上设置有一用于安装弹簧的凹槽，该发电装置利用潮汐、波浪和海面风力大的特性，三位一体，把这三种能源通过浮箱来实现能量的转化，实现环保型发电。

Description

一种海浪浮箱式发电装置
技术领域
本发明涉及一种海浪浮箱式发电装置。
背景技术
大家都知道海洋占地球总面积的71%，大海隐藏的潮汐能、波浪能、风能是无穷无尽的。近200年来世界各国投入了很大的力量进行不懈的探索和研究。目前已开发的有潮汐电站、风力发电和少量的波浪发电。海潮的特点是广阔无边，落差却很小，能量密度小，不利于开发利用。传统的围堰潮汐发电受潮差和场地的制约多，项目投资大；波浪能的开发技术复杂，成本高，目前还处于研发阶段；风电的缺点是风力不稳定，不可控，目前成本仍然很高。面对大海，略有所思。苦于不能通过实践的检验，只能停留在纸上的深度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种海浪浮箱式发电装置。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种海浪浮箱式发电装置，包括浮在海面的浮箱，所述浮箱上方联接有一升降杆，所述升降杆上设置有一传动齿轮，所述传动齿轮与一转轴相联接，所述转轴与发电机组相联接，所述升降杆上设置有若干与传动齿轮配合的活动扣件，所述活动扣件一端与升降杆相连接，所述活动扣件另一端联接有一弹簧，所述升降杆上设置有一用于安装弹簧的凹槽。
本发明实施例中，所述升降杆上设置有两排活动扣件组，分别位于传动齿轮的两旁；其中一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的上方；另一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的下方。
本发明实施例中，所述浮箱上方两旁设置有迎风板。
本发明实施例中，所述浮箱上设置有一滑轨，所述升降杆上设置有与滑轨相配合的滑轮。
本发明实施例中，所述转轴经一变速箱与发电机组相联接。
本发明实施例中，还包括一端固定在海底的支撑柱，所述支撑柱上设置有一安装平台，所述发电机组设置在安装平台上。
本发明的一种海浪浮箱式发电装置，具有如下有益效果：根据潮汐、波浪和海面风力大的特性，三位一体，把这三种能源通过浮箱来实现能量的转化。利用浮箱的波动作为动力源，在海里打桩构筑一个安装平台，安装平台用来固定发电机组用的发电装置，浮箱通过升降杆的升降带动传动齿轮单向转动来发电。采用分布式电站，化零为整进行能量的收集。支撑柱可以预制好，用打桩船直接打入海底，露出需要的高度，装上安装平台就可以了。水面原本是平的，受风吹才形成浪，通过在浮箱上装设迎风板，可放大浮箱的波动幅度。浮箱底部呈半圆球形，受风时摇摆，没风时受重心的作用有自动复位的功能。用缆绳对浮箱进行限位，但也不能影响浮箱的自由波动，升降杆与传动齿轮紧密联结，对浮箱也有限位的作用，同时设计的滑轮滑动方向与迎风板的受力方向相垂直，这样可以很好的包装活动扣件与传动齿轮的配合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明中升降杆与活动扣件的配合示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考说明书附图，一种海浪浮箱式发电装置，包括浮在海面的浮箱10，所述浮箱上方联接有一升降杆20，所述升降杆上设置有一传动齿轮30，所述传动齿轮与一转轴40相联接，所述转轴与发电机组50相联接，所述升降杆上设置有若干与传动齿轮配合的活动扣件60，所述活动扣件一端与升降杆相连接，所述活动扣件另一端联接有一弹簧61，所述升降杆上设置有一用于安装弹簧的凹槽21，一实施例中，活动扣件由一条状件折弯形成一齿轮状结构，凹槽也为一弧形状，方便活动扣件的收缩。
在一较佳实施例中，所述升降杆上设置有两排活动扣件组，分别位于传动齿轮的两旁；其中一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的上方；另一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的下方，这样确保了齿轮只往一个反向转动，也就是说，两排的活动组件组只有一排是与活动齿轮啮合工作的。
为了增加升降杆的升降，所述浮箱上方两旁设置有迎风板70，海浪吹响迎风板时，可以增加浮箱的摆动。
为了消除活动扣件与传动齿轮的应力，所述浮箱上设置有一滑轨11，所述升降杆上设置有与滑轨相配合的滑轮12，与迎风板受力方向相垂直的风吹向浮箱时，浮箱可以移动，但不影响传动齿轮与活动扣件的配合。
更具体的说：所述转轴经一变速箱41与发电机组相联接。还包括一端固定在海底的支撑柱80，所述支撑柱上设置有一安装平台81，所述发电机组设置在安装平台上。
本发明主要是通过传动齿轮带有单向转动装置，只允许一个方向的旋转。波浪上升时，左边的活动扣件组上升，左边活动扣件拉紧，向上带动传动齿轮，传动齿轮顺时针转动，参考说明书附图，同时右边的活动扣件组也同步上升，受到传动齿轮向下的压力和向下的转动力，右边的活动扣件组向外滑出，右边的活动扣件组不与传动齿轮配合；波浪下降时，右边的活动扣件组下降，右边活动扣件拉紧，向下带动齿轮，同时左边的活动扣件组下降，左边的活动扣件受到齿轮的向上压力和向上的转动力向外滑出，左边的活动扣件组不与传动齿轮配合。这样只要有风就有浪，发电机组就可不停的转动，不停的发电。海浪的方向不可控，浮箱除了上下波动，还会前后左右移动，由于升降杆与传动齿轮紧密咬合，升降杆相对传动齿轮左右摇摆时不影响齿轮工作；升降杆相对传动齿轮前后摇摆时，会对齿轮产生一个侧应力，这是有害应力。为消除这个侧应力，使升降杆与传动齿轮保持在一个平面上，可在浮箱上装设滑轨与滑轮，让浮箱相对升降杆前后移动，以消除浮箱前后摇摆造成的影响。
在具体的使用过程中：海潮落差约4~8米，浪高0.5~2米，波浪周期4~8S。假设浪高1米，一个来回行程2米，波浪周期5秒，每分钟有60/5=12个周期，每分钟行程就是2*12=24米。如果发电机传动齿轮直径为0.1米，周长=2 ，那么每分钟转动24÷0.314=76周。假设浪高0.2米，一个来回行程0.4米，波浪周期1.5秒，每分钟有60/1.5=40个周期，每分钟行程就是0.4*40=16米，16÷0.314=51周。也就是不变速时波浪带动传动齿轮的转速可达到50~100转/分钟。由于风力的大小和方向经常变化着，浪有大有小，这使转速不稳定，所以在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，通过变速装置，可获得想要的转速，比如750转/分钟。再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。功率计算：为便于计算，假设浮箱为长方体，长*宽*高为8*8* 2米，沉入水下部分高度h=0.5米，浪高s=1米，潮差4米，波浪周期5秒，F浮=ρ液gV排，海水的密度通常为1.03*103千克/立方米，全程分为上升和下降过程。 F上=1.03*103千克/立方米*9.8牛/ 千克 *(2-0.5)米 *64平方米=969024牛；F下= F浮=1.03*103千克/立方米*9.8牛/ 千克 *0.5米 *64平方米=323008 牛。波浪产生的功率：P上= W上/t =F上S/t=969024牛*1米/2.5秒=387609.6瓦； P下=W下/t =F下S/t =323008牛*1 米/2.5秒=129203.2瓦。P波=（P上+P下）/2=（387609.6瓦+129203.2瓦）/2=258406.4瓦。也就是一块8*8*2米的浮箱，浪高1米时波浪产生的功率理论上可达258.4千瓦。潮汐产生的功率： P上=W上/t=F上s/t=969024 牛*4（米/次）*2次/12*60*60秒（半天）=179.4瓦。P下=F下s/t=323008 牛*4(米/次)*2次/12*60*60秒（半天）=59.8瓦。P潮=（P上+P下）/2=（179.4瓦+59.8瓦）/2=119.6瓦=0.12千瓦。相比波浪产生的功率，潮汐的功率小得多。
分布式浮箱可根据场地的大小灵活设置，配备相应容量的发电机。这种海浪浮箱电站适合建在海岸边，风大浪高的地方。高潮时水深大于6米的海域都可以兴建，很浅不适合，退潮时浮箱会搁浅，水深的地方风大浪急，有利于发电。相比传统的围堰潮汐发电，这种分布式浮箱发电比较灵活，把潮汐、波浪和风能结合在一起，充分利用潮汐和波浪的特性，发电效率更高，对环境的要求和影响最小；结构简单，方便建设和维护；单机投资小，利于投资兴建，便于推广。
本发明根据潮汐、波浪和海面风力大的特性，三位一体，把这三种能源通过浮箱来实现能量的转化。利用浮箱的波动作为动力源，在海里打桩构筑一个安装平台，安装平台用来固定发电机组用的发电装置，浮箱通过升降杆的升降带动传动齿轮单向转动来发电。采用分布式电站，化零为整进行能量的收集。支撑柱可以预制好，用打桩船直接打入海底，露出需要的高度，装上安装平台就可以了。水面原本是平的，受风吹才形成浪，通过在浮箱上装设迎风板，可放大浮箱的波动幅度。浮箱底部呈半圆球形，受风时摇摆，没风时受重心的作用有自动复位的功能。用缆绳对浮箱进行限位，但也不能影响浮箱的自由波动，升降杆与传动齿轮紧密联结，对浮箱也有限位的作用，同时设计的滑轮滑动方向与迎风板的受力方向相垂直，这样可以很好的包装活动扣件与传动齿轮的配合。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，包括浮在海面的浮箱，所述浮箱上方联接有一升降杆，所述升降杆上设置有一传动齿轮，所述传动齿轮与一转轴相联接，所述转轴与发电机组相联接，所述升降杆上设置有若干与传动齿轮配合的活动扣件，所述活动扣件一端与升降杆相连接，所述活动扣件另一端联接有一弹簧，所述升降杆上设置有一用于安装弹簧的凹槽。
2.根据权利要求1所述的一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，所述升降杆上设置有两排活动扣件组，分别位于传动齿轮的两旁；其中一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的上方；另一排的活动扣件组：其中的活动扣件一端位于另一端的下方。
3.根据权利要求2任一所述的一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，所述浮箱上方两旁设置有迎风板。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，所述浮箱上设置有一滑轨，所述升降杆上设置有与滑轨相配合的滑轮。
5.根据权利要求4所述的一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，所述转轴经一变速箱与发电机组相联接。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种海浪浮箱式发电装置，其特征在于，还包括一端固定在海底的支撑柱，所述支撑柱上设置有一安装平台，所述发电机组设置在安装平台上。
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