CN108518298B - 一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，它解决了现有技术中振荡水柱式波浪发电装置结构固定、无法实时调节坡角的问题，具有通过实时调节底坡坡角，改变气室体积，以应对水深、入射波周期、波高变化，从而保证发电装置获得最优的波能转换效率的效果；其技术方案为：包括气室，气室的底部设有与其转动连接的底坡腔体，所述底坡腔体的内部具有与其滑动连接的平板；平板的一端通过伸缩装置与底坡腔体相连，平板的另一端连接提升机构且通过多个滚轮与气室内壁接触；提升机构带动平板沿气室内壁移动，底坡腔体随平板的移动而发生坡角变化。

Description

一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置
技术领域
本发明涉及一种波浪发电装置，尤其涉及一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置。
背景技术
振荡水柱式波浪发电装置是目前应用较为广泛的一种波浪发电装置。振荡水柱式波浪发电装置的波能俘获能力跟很多因素有关，如，发电装置处的水深、入射波周期、波高、气室体积、底坡坡角等。
但是，目前应用的振荡水柱式波浪发电装置其结构形式、尺寸都是固定的，特别是底坡坡角无法实时调节，这就导致了无法应对由于潮汐、天气因素等影响的水深变化、入射波周期、波高变化，也就不能保证发电装置获得最优的波能转换效率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其具有通过实时调节底坡坡角，改变气室体积，以应对水深、入射波周期、波高变化，从而保证发电装置获得最优的波能转换效率的效果。
本发明采用下述技术方案：
一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，包括气室，气室的底部设有与其转动连接的底坡腔体，所述底坡腔体的内部具有与其滑动连接的平板；
平板的一端通过伸缩装置与底坡腔体相连，平板的另一端连接提升机构且通过多个滚轮与气室内壁接触；提升机构带动平板沿气室内壁移动，底坡腔体随平板的移动而发生坡角变化。
进一步的，所述底坡腔体为内部中空且一端开口的长方体结构，底坡腔体的两侧分别设有第一导轨组件。
进一步的，所述伸缩装置包括多根弹簧，弹簧的一端与底坡腔体内壁固定连接，弹簧的另一端与平板固定连接。
进一步的，所述平板的两侧具有与第一导轨组件相配合的第二导轨组件。
进一步的，所述提升机构包括与平板相连的牵引绳和设于气室外部的卷扬机。
进一步的，所述气室的顶部具有用于牵引绳穿过的导向孔。
进一步的，所述导向孔采用橡胶垫圈密封。
进一步的，所述底坡腔体的最小坡角为0°。
进一步的，所述底坡腔体通过铰链与气室底部相连。
进一步的，所述气室的顶部安装涡轮发电机组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过滑动连接的平板和底坡腔体实时调节底坡坡角、改变气室体积，以应对水深、入射波周期、波高变化，从而保证发电装置获得最优的波能转换效率；
(2)本发明的平板通过滚轮与气室侧壁相接触，可减小底坡腔体坡角调整时平板与气室内壁之间的摩擦力，提高坡角调整的准确性和流畅性；
(3)本发明的平板与底坡腔体之间设有弹簧，通过弹簧的伸缩性能保证坡角的双向调节，满足实时调节坡角的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的底坡腔体结构示意图；
图3为本发明的底坡腔体内置平板结构示意图；
图4为本发明的局部结构示意图；
其中，1-气室，2-涡轮发电机组，3-底坡腔体，4-卷扬机，5-平板，6-弹簧，7-铰链，8-第一导轨组件，9-第二导轨组件，10-牵引绳，11-滚轮，12-导向孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在振荡水柱式波浪发电装置结构固定、无法实时调节坡角的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提供了一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，包括气室1、涡轮发电机组2、提升机构、底坡腔体3和平板5，气室1由壳体与海水围合而成的，所述壳体的侧面底部不封闭，壳体的底部具有底板。
所述气室1的底部(底板)设有底坡腔体3，所述底坡腔体3为内部中空的长方体结构，且一端为封闭端，另一端为开口端。
所述底坡腔体3的封闭端与气室1底部通过铰链7连接，其开口端用于平板5穿过；底坡腔体3的开口端与气室1内壁间隔设定距离，便于平板5的移动。
所述底坡腔体3的两侧内壁分别安装有第一导轨组件8，所述平板5的两侧分别安装有与第一导轨组件8相配合的第二导轨组件9，所述第二导轨组件9与第一导轨组件8配合安装形成完成的导轨结构，例如：
第一导轨组件8为凹槽，第二导轨组件9为凸起，所述凸起可沿凹槽内上下移动；或者，所述第一导轨组件8为凸起的导轨，第二导轨组件9为具有凹槽的滑块。
所述平板5为长方体结构，其深入底坡腔体3的一端通过伸缩装置与底坡腔体3内壁相连；所述平板5伸出底坡腔体3的一端连接提升机构，且平板5伸出底坡腔体3的一端设有多个滚轮11，其通过滚轮11与气室1侧壁相接触，可减小底坡腔体3坡角调整时平板5与气室1内壁之间的摩擦力。
所述底坡腔体3与气室1连接的底板垂直于与平板5通过滚轮11接触的侧壁。
所述伸缩装置包括多根弹簧6，弹簧6的一端与底坡腔体3内壁固定连接，弹簧6的另一端与平板5固定连接；通过弹簧6的伸缩性能保证坡角的双向调节，满足实时调节坡角的要求。
所述提升机构包括牵引绳10和卷扬机4，牵引绳10的一端与平板5固定连接，牵引绳10的另一端与安装在气室1外部的卷扬机4相连。
气室1的顶部具有用于牵引绳10穿过的导向孔12；通过卷扬机4带动牵引绳10拉动平板5的一端沿气室1侧壁移动，由于平板5与底坡腔体3通过相互配合的第二导轨组件9、第一导轨组件8以及弹簧6相连，则底坡腔体3随平板5一起向上或向下倾斜，达到改变坡角的目的。
所述导向孔12采用橡胶垫圈密封，避免气室1经由导向孔12漏气。
所述气室1的顶部或其他位置安装涡轮发电机组2，其发电方式为现有技术，此处不再赘述。
所述底坡腔体3的最小坡角为0°，坡角最大值与铰链7的位置、发电装置气室1的高度有关；通常来说，底坡腔体3坡角的变化范围可满足实际海况条件下波浪发电装置获得最优的波能转换效率。
为了避免海水腐蚀，浸入水下的组件，如底坡腔体3、平板5、弹簧6、铰链7、第一导轨组件8、第二导轨组件9、牵引绳10、滚轮11均为非金属材质。
为了保证本申请获得最优的波能转换效率，需要实时掌握振荡水柱式波浪发电装置处的水深、入射波周期、波高等信息，因此，本申请具有配套装置：水深测量仪器、波浪测量仪器等。
在设计阶段，通常需要通过软件或者编写程序分析在不同底坡坡角、水深、波浪要素等情况下，波能转换效率的变化规律；例如：固定某一水深、波浪要素，得到在不同底坡坡角情况下的不同波能转换效率，可以找到波能转换效率较优时对应的底坡坡角范围；换一组水深、波浪要素，同样可以得到在不同底坡坡角情况下的不同波能转换效率，也可以找到波能转换效率较优时对应的底坡坡角范围。这就为实际海况下寻找最优波能转换效率对应的底坡坡角提供依据。
工作时，由水深测量仪器测得本申请安装位置的实际水深，由波浪测量仪器测得入射波周期、波高；基于设计阶段的数值模拟，结合实际水深、波浪要素等信息，可以大致估算波能转换效率最优时的底坡坡角范围，因此，可以通过伸缩平板5调整底坡坡角，满足波能转换效率最优。
比如，根据测得的实际水深、波浪要素等信息，估算波能转换效率最优时的底坡坡角范围；如果发现需要增大底坡坡角，通过卷扬机4及牵引绳10缓慢提升平板5，底坡腔体3的一端也随着缓慢抬升，底坡坡角开始增大。
通过实时测得的发电输出电压信号峰值，判断最优的波能转换效率及此时对应的底坡坡角；当达到最优的波能转换效率时，停止卷扬机4，固定此时平板5的位置。
如果发现需要减小底坡坡角，此时通过卷扬机4及牵引绳10缓慢下放平板5，底坡腔体3的一端也随着缓慢下降，底坡坡角开始减小。
通过实时测得的发电输出电压信号峰值，判断最优的波能转换效率及此时对应的底坡坡角；当达到最优的波能转换效率时，停止卷扬机4，固定此时平板5的位置。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，包括气室，气室的底部设有与其转动连接的底坡腔体，所述底坡腔体的内部具有与其滑动连接的平板；
平板的一端通过伸缩装置与底坡腔体相连，平板的另一端连接提升机构且通过多个滚轮与气室内壁接触；提升机构带动平板沿气室内壁移动，底坡腔体随平板的移动而发生坡角变化；
所述底坡腔体为内部中空且一端开口的长方体结构；
所述伸缩装置包括多根弹簧，弹簧的一端与底坡腔体内壁固定连接，弹簧的另一端与平板固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述底坡腔体的两侧分别设有第一导轨组件。
3.根据权利要求2所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述平板的两侧具有与第一导轨组件相配合的第二导轨组件。
4.根据权利要求1所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述提升机构包括与平板相连的牵引绳和设于气室外部的卷扬机。
5.根据权利要求4所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述气室的顶部具有用于牵引绳穿过的导向孔。
6.根据权利要求5所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述导向孔采用橡胶垫圈密封。
7.根据权利要求1所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述底坡腔体的最小坡角为0°。
8.根据权利要求1所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述底坡腔体通过铰链与气室底部相连。
9.根据权利要求1所述的一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪发电装置，其特征在于，所述气室的顶部安装涡轮发电机组。
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