CN1075600C - 波能装置 - Google Patents
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Abstract
本波能装置连接机构的上立柱6的球状顶端位于浮体1上的锥形孔内，下端与支柱7刚性连接，支柱7下端的扇形齿轮10与固定在底盘12上的下立柱11齿条啮合，底盘12悬浮在深水之中，浮体1上设有缸套活塞连杆机构4，连杆的一端与横臂5的一端铰接，横臂5的扇形齿轮端与上立柱6的齿条啮合，其扇形齿轮轴心与支柱8的上端铰接。可利用波能形成高压液流，驱动涡轮发电机发电，有一定的漂移自由度，可以缓解大风浪的冲击破坏作用。
Description
本发明属于液力机械技术领域，尤其涉及一种利用海洋波浪发电的波能装置。
海洋波浪动能是一种丰富的能源，具有不污染环境不消耗燃料等优点。长期以来人们对如何利用海洋波能进行了大量的研究和开发，提出了不少的技术方案，但是真正适于实际应用的并不多。一般来说许多波能装置主要由两个构件组成，一个受波构件漂浮在水面之上，另一个构件至少在一个位置相对海底或海岸固定因此可以利用受波构件和另一固定构件之间的相对运动来驱动有关机械来实现能量形式的转换，例如美国4627240号专利揭示的就是这样一种方案。但是，将波能装置的构件固定到海底或海岸，其施工难度和工作量之大是不言而喻的。另外，由于把构件固定到海底或海岸，在天气恶劣时，巨大的风浪冲击可能使波能装置受到严重破坏。
本发明的目的就是要克服上述现有技术之不足，提供一种底部构件悬浮在海水之中，可以缓解大风浪的冲击破坏作用且易于施工的新型波能装置。
本发明的目的是这样实现的：一种波能装置，包括浮体1、底盘12、连接机构、以及缸套活塞连杆机构3和4，其特征在于连接机构的上立柱6的球状顶端位于浮体1上的锥形孔内，在孔的上面装有压盖2，上立柱6的下端与至少两根对称的支柱7刚性连接，安装在支柱7下端可转动的扇形齿轮10与固定在底盘12上的下立柱11的齿条啮合，弹簧9的两端分别固定在下立柱7的顶端和扇形齿轮10的中部，底盘12采用钢骨架与轻型材料相结合的结构，其总体密度略小于海水密度，至少两个缸套3对称固定在浮体1上，其内设有活塞连杆机构4，连杆的一端与横臂5的一端铰接，横臂5的扇形齿轮端与上立柱6的齿条啮合，其扇形齿轮轴心与固定在底盘12上的支柱8的上端铰接。
本发明的较好方案是至少四个互相对称的缸套活塞连杆机构3和4组成一个缸套活塞组。
本发明的较好方案是一个圆盘形浮体1上至少设有三个均匀分布的缸套活塞组3和4。
本发明的较好方案是三套浮体底盘1和12为一组，各浮体1对应的底盘12相邻之间用刚性材料14连接。
由于本发明的波能装置浮在海面上，只是在海底用钢索和锚将其牵住，因而具有一定范围的漂移自由度，可以缓解风浪的冲击破坏作用。
由于本发明的波能装置把多套浮体底盘组合在一起，而且在每个浮体上又设有多个互相对称的缸套活塞组，因而其浮体在风浪中摆幅相对减小，上升下降速度趋向平稳，因而安全可靠性大大提高。
由于本发明的波能装置无须将底盘固定在海底或海岸，因而大大降低了施工难度，减少了工作量。
据《能源》一书(严家其等，科学出版社，1986年)介绍，海洋波浪运动的能量，单位面积可发电的功率为0.2Kw/m2。采用本发明的波能装置，如果一个浮体的直径为30m，则面积为707m2，一年发电量可达122.6万Kwh。而且，这种装置不消耗燃料，不污染环境，其经济效益和社会效益相当可观。
图1为本发明实施例的基本结构示意图。
图2为本发明实施例的缸套活塞组示意图。
图3为本发明实施例的浮体底盘组示意图。
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
本实施例的波能装置主要由浮体1、底盘12、连接机构、以及缸套活塞连杆机构3和4组成。参看图1，连接机构把浮体1和底盘12连接在一起，它主要由上立柱6、支柱7、扇形齿轮10、弹簧9和下立柱11组成。在上、下立柱的四个侧面上分别设有齿条。上立柱6的球状顶端位于浮体1上的锥形孔内，在孔的上面装有压盖2。上立柱的6下端与四根对称的支柱7刚性连接。安装在支柱7下端可转动的扇形齿轮10与固定在底盘12上的下立柱11的齿条啮合。弹簧9的两端分别固定在下立柱11的顶端和扇形齿轮10的中部。在平衡状态下，弹簧9略受拉伸力，以抵消底盘12的上升力；当浮体1升降摆动时，浮体1与底盘12的距离发生变化。弹簧9受到的拉伸力有大有小，这一变化的拉伸力促使浮体1和底盘12趋向平衡位置。底盘12的平面采用型钢骨架、钢板与轻型材料例如充气塑料筒相结合的结构，其总体密度略小于海水密度，以便可以悬浮在深水之中。缸套3对称地固定在浮体1上，其内设有活塞连杆机构4，连杆的一端与横臂5的一端铰接，横臂5的扇形齿轮端与上立柱6的齿条啮合，其扇形齿轮轴心与固定在底盘12上的支柱8的上端铰接。
参看图2和图3，在本实施例的波能装置中有三个浮体1，它们是直径为30m的浮在海面上的三个圆形平底船，每个浮体1上设有三个均匀分布的缸套活塞组，而每个缸套活塞组和又是由四个互相对称的呈十字分布的缸套活塞连杆机构3和4组成的，各浮体1相应有一个直径为30m的圆形底盘12，底盘12相邻之间用型钢14刚性连接。用钢索和锚(图中未示出)将装置固定在一定的水域范围内。每个浮体1上都装有一个涡轮发电机组13，由缸套活塞组产生的高压液流来驱动，其具体结构在此不再赘述。
适当确定连接机构各部的尺寸，使底盘12悬浮在距海面约10m的深水之中，基本不受海面波浪的直接作用。当浮体1随海面波浪上下起浮时，底盘12在垂直方向会受到海水的阻力。这样，浮体1上升时，上立柱6就随之上升，浮体1下降时，上立柱6就随之下降，上立柱6上的齿条就会随浮体的上下浮动而带动横臂5绕支柱8上的支点转动，从而驱动活塞连杆机构4作功。下立柱11则起到导向定作用。由于浮体1和底盘12的面积都足够大，且三个底盘12相邻之间以用刚性连接，所以，三个浮体1在海面上的上下浮动不一致对底盘12的作用会互相抵消，因而底盘12在深水中比较稳定，基本没有垂直方向上的运动，从而支持活塞连杆机构4作功。
虽然本发明的说明书及其附图给出了有关实施例的具体细节，但是需要说明的是在不违背本发明的权利要求的主旨及范围的情况下，其具体构造是可以变化的。
Claims (4)
1、一种波能装置，包括浮体1、底盘12、连接机构、以及缸套活塞连杆机构3和4，其特征在于连接机构的上立柱6的球状顶端位于漂浮于水面的浮体1上的锥形孔内，孔的上面装有压盖2，上立柱6的下端与至少两根对称的支柱7刚性连接，安装在支柱7下端可转动的扇形齿轮10与固定在底盘12上的下立柱11齿条啮合，弹簧9的两端分别固定在下立柱11的顶端和扇形齿轮10的中部，底盘12采用钢骨架与轻型材料相结合的结构，其总体密度略小于海水密度，悬浮于深水中，至少两个缸套3对称固定在浮体1上，其内设有活塞连杆机构4，连杆的一端与横臂5的一端铰接，横臂5的扇形齿轮端与上立柱6的齿条啮合，其扇形齿轮轴心与固定在底盘12上的支柱8的上端铰接。
2、按照权利要求1所述的波能装置，其特征在于至少四个互相对称的缸套活塞连杆机构3和4成一个缸套活塞组。
3、按照权利要求2所述的波能装置，其特征在于一个圆盘形浮体1上至少设有三个均匀分布的缸套活塞组。
4、按照权利要求3所述的波能装置，其特征在于三套浮体底盘1和12为一组，各浮体对应的底盘相邻之间用刚性材料14连接。
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