CN109931205A - 自由浮体式波浪能转换装置 - Google Patents

Abstract

自由浮体式波浪能转换装置属于波浪能转换装置制造领域，其由安置于海面上的独立浮体通过连杆连接，连杆包括伸缩和不可伸缩两种，连杆至少一端安装转换件，一端至少安装两组转换件，连杆、转换件、独立浮体形成一边或两边可伸缩三角形结构，相邻的两组转换件组装形成15度到120度的夹角，并使用限位钢索链和连杆控制独立浮体产生直接碰撞，形成大面积成片波浪能转换体，其将波浪能转化成独立浮体的上下、左右、前后运动和扭动，产生的能量大部分被转换件捕获，转换为液压能和电能，降低了极端海况下海浪对装置的硬冲击，提高了装置本身的安全性和高效性。

Description

自由浮体式波浪能转换装置

技术领域：

本发明涉及波浪能转换装置制造领域，特别涉及一种自由浮体式波浪能转换装置。

技术背景：

波浪能是地球上已知的蕴藏最为丰富的绿色能源之一，但由于其环境变化的剧烈性，一级、二级波浪能俘获能力和转换效率的不稳定，阻碍了波浪能转换装置的规模化、商业化应用，已知的摇臂式、筏式、鸭头式、震荡水柱式、叶轮式、浮漂式等众多的波浪能转换装置，皆有待改进和发展，全球目前有众多的波浪能转换装置在研究和海况试验中。

应对剧烈变化的海浪，现有技术除了使用表面防腐蚀涂料外，难以使用防海水腐蚀材料制造浮体本体，且难以有效降低极端海浪对装置的硬冲击。

同时需要提高现有装备的一、二级效率，提高装置俘获转换波浪能的能力，在保证安全的前提下低成本的提高装置的俘获面积。

发明内容：

本发明旨在提供一种自由浮体式波浪能转换装置，意在解决极端气候下海浪对独立浮体产生的硬冲击，同时有效提高做工面积，提高一、二级效率，尽最大可能俘获转换波浪能。

自由浮体式波浪能转换装置，其包括至少两个以上独立浮体以串连和阵列两种方式通过连杆活动连接，连杆和独立浮体分别活动连接转换件的两端，连杆和转换件及两者在独立浮体上的底端连线形成一边或两边可伸缩的三角形形状，连杆一端活动连接至少两组转换件，连杆同一端相邻的两组转换件以自身延长线的交点为顶点形成5度至120度之间的夹角，相邻的另一个独立浮体以相同方式活动连接连杆和转换件或单独活动连接连杆，两种组合方式中，以阵列方式组合可以增加俘获面积，提高单机功率，以串联组合则方便灵活；连杆包括两种，一种是固定连杆，当独立浮体串联组合时，海浪对独立浮体的横向冲击可以转化为浮体的扭动，无需应对浮体距离的变化，可以使用廉价且固定长度的连杆活动连接，降低成本的同时增加使用时间，第二种是可伸缩连杆，可伸缩连杆包括三种，第一种是一端或两端安装有活塞杆的加长缸体的伸缩液压缸，第二种是可伸缩且仅能轴向伸缩的连杆，顶端两段可轴向伸缩的杆上分别固接液压缸的两端，第二种伸缩连杆旨在降低液压油缸的接触面磨损，以上两种可伸缩连杆，应对转换装置以阵列方式组合时，极端海况浪较高波峰较陡的区域，以增加相邻浮体间的距离，同时浮体的上下运动使相邻的浮体间距发生变化，需要连杆较长且能伸缩，保证独立浮体在波浪作用下的自由运动同时避免碰撞，第三种是至少三个转换件直接组成可伸缩连杆或将其中一个视为伸缩连杆，应对极端波浪较小，或浮体串联组合且浮体的形状能够避免浮体产生碰撞的环境；转换件包括两种，第一种是独立浮体和连杆外壁活动连接的液压油缸，液压油缸连接油管和单向阀及液压泵，液压泵连接发电机，也可以连接其他负载，第二种是在独立浮体和连杆上活动连接的直线发电机，直线发电机旨在减少转换结构，提高转换效率；上述活动连接是指采用万向节活动连接，包括十字轴万向节。

自由浮体式波浪能转换装置，其可伸缩连杆的伸缩接触端端面安装弹性垫。

自由浮体式波浪能转换装置，其静态相邻独立浮体间的连杆压缩后长度是独立浮体高度的五分之一到五倍之间。

自由浮体式波浪能转换装置，其相邻的两个独立浮体上固定连接多根限位钢索链，钢索链两端分别对向固定连接在相邻的两个独立浮体上；独立浮体阵列组合时，固定连接限位钢索链和活动连接可伸缩连杆；独立浮体串联组合时，限位钢索链和可伸缩连杆是可选择安装结构；

自由浮体式波浪能转换装置，其第三种可伸缩连杆由三个以上转换件直接组成，相邻的转换件以自身延长线的交点为顶点在5度至120之间的夹角内各自连接在相邻的独立浮体上安装的万向节上。

本发明的有益效果：1、对独立浮体主体的材料要求低，只要有足够浮力、有一定重量、刚性就能达到目的，因此为制造大面积低成本浮体提供众多选择；同时除了连杆和转换材料，绝大部分成本都用在制作和提高做工面积上。2、组合灵活，可根据需要既可以串联，也可以阵列式组合，三种伸缩连杆可适应不同的极端海况。3、因为结构简单巧妙，转换并降低了海浪对浮体的直接冲击，维修保养相应变的简单。4、即可以将波浪能转换为电能也可以转换为其他形式的能量。

附图说明：

图1、自由浮体式波浪能转换装置俯视图

图2、加长缸体的液压缸式可伸缩连杆示意图

图3、分段式可伸缩连杆示意图

图4、多液压缸式可伸缩连杆示意图

图中：1、独立浮体 2、连杆 3、转换件 4、相邻独立浮体的立面 5、一端安装有活塞杆的加长缸体的液压缸 6、固接头液压缸 7、十字轴万向节 8、轴向伸缩连杆 9、钢索链 10弹性垫

实施方式：

优选的具体实施方式如附图1所示，与最相似的波浪能转换电能装置如筏式海浪发电机的区别在于，阀式海浪发电机的俘获结构采用浮体的铰接，只能使浮体上下运动，俘获效率低下，并且只能串联，不能大面积阵列组合，而如副图1所示的自由浮体式波浪能转换装置，即能串联也能阵列式组合，图中阵列组合的独立浮体1通过连杆2活动连接，连杆2的一端或两端活动连接两个以上转换件3，相邻的独立浮体对向固定连接钢索链9的两端，图中连杆2的长度是独立浮体1高度的五分之一到五倍之间，相邻转换件之间的夹角在5度至120度内；为应对不同的环境、降低成本、提高使用寿命、提高效率等所产生的不同技术问题，本发明提供了不同的技术方案，除不同的组合方式外，提供了两种转换件，并提供了图2、图3、图4三种可伸缩连杆，如图2所示，是一种加长缸体的液压缸式可伸缩连杆示意图，是第一种可伸缩连杆，图中一端安装有活塞杆的加长缸体的液压杆5的两端，通过十字轴万向节7活动安装在相邻独立浮体的立面4上，缸体同一端相邻的两组转换件3以自身延长线的交点为顶点形成5度至120度之间的夹角活动安装；如图3所示，是一种分段式可伸缩连杆示意图，是第二种可伸缩连杆，顶端两段可以轴向伸缩连杆8上固定安装固接头液压缸6，其可伸缩连杆的伸缩接触端端面安装弹性垫10，包括顶端和底端；如图4所示，是一种多液压缸式可伸缩连杆示意图，是第三种可伸缩连杆，图中四组转换件3的两端分别活动连接在相邻的独立浮体上，并相互形成5度至120度之间的夹角。在具体实施时，还可以充分利用浮体的空间，以及利用浮体阻拦海流的作用附加养殖设施进行深海养殖。

图示说明不用于限制本发明的范围，因为其实施方式有多种，相关技术人员可以对本发明作各种改动特别是外型修改，尤其是第二种可伸缩连杆，可以是平板式、箱梁式、船体式，这些等价形式等同于本申请所附权利要求的所述范围。

Claims (5)

1.自由浮体式波浪能转换装置，其特征在于：其包括至少两个以上独立浮体以串连或阵列两种方式通过连杆活动连接，连杆和独立浮体分别活动连接转换件的两端，连杆和转换件及两者在独立浮体上的底端连线形成一边或两边可伸缩的三角形形状，连杆一端活动连接至少两组转换件，连杆同一端相邻的两组转换件以自身延长线的交点为顶点形成5度至120度之间的夹角，相邻的另一个独立浮体以相同方式活动连接连杆和转换件或单独活动连接连杆；连杆包括两种，一种是固定连杆，第二种是可伸缩连杆，可伸缩连杆包括三种，第一种是一端或两端安装有活塞杆的加长缸体的伸缩液压缸，第二种是可伸缩且仅能轴向伸缩的连杆，顶端两段可轴向伸缩的杆上分别固接液压缸的两端，第三种是至少三个转换件直接组成可伸缩连杆；转换件包括两种，第一种是独立浮体和连杆外壁活动连接的液压油缸，液压油缸连接油管和单向阀及液压泵，液压泵连接发电机，第二种是在独立浮体和连杆上活动连接的直线发电机；上述活动连接是指采用万向节活动连接，包括十字轴万向节。

2.按照权利要求1所述的自由浮体式波浪能转换装置，其特征在于：可伸缩连杆的伸缩接触端端面安装弹性垫。

3.按照权利要求1所述的自由浮体式波浪能转换装置，其特征在于：相邻独立浮体间的连杆压缩后长度是独立浮体高度的五分之一到五倍之间。

4.按照权利要求1所述的自由浮体式波浪能转换装置，其特征在于：相邻的两个独立浮体上固定连接多根限位钢索链，钢索链两端分别对向固定连接在相邻的两个独立浮体上；独立浮体阵列组合时，固定连接限位钢索链和活动连接可伸缩连杆；独立浮体串联组合时，限位钢索链和可伸缩连杆是可选择安装结构。

5.按照权利要求1所述的自由浮体式波浪能转换装置，其特征在于：第三种可伸缩连杆由三个以上转换件直接组成，相邻的转换件以自身延长线的交点为顶点在5度至120之间的夹角内各自连接在相邻的独立浮体上安装的万向节上。