CN110195679A - 海洋聚能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋聚能发电装置。其包括：聚能筒、海浪集中板、水轮发电机、水管、连接件和固定基座。所述聚能筒呈喇叭形，小口端通过水管连通水轮发电机的进水口，大口端的两侧连接海浪集中板。所述海浪集中板呈八字型，小口端与聚能筒连接，大口端沿海浪的来向，所述海浪集中板和铁链的一端连接，所述铁链另一端与海床固定端固定，组成了海浪聚能系统。本发明通过将海浪集中板和聚能筒组成的聚能系统漂浮在海平面上，将海浪所具有的流动动能和上下运动的波能收集转化为一个方向的运动动能，从而获得更大的水流速度冲击水轮机，提高水轮机的转动速度，从而提高发电功率。

Description

海洋聚能发电装置
技术领域
本发明涉及海洋波浪能量转化领域，更具体地说，本发明涉及一种海洋聚能发电装置。
背景技术
面对日益严重的能源紧缺以及日趋严重的环境污染，人们对于开发可再生、洁净能源技术越来越关注，而海洋能给我们人类提供巨大的能源来源。为了保证人类所需的能源得到稳定而持久的供应，世界各国均在努力使能源结构从单一的常规能源向多种新能源过渡。广阔的海洋占了地球表面积的70％，集中了97％的水量，蕴藏着大量的能源。目前海洋能利用情况来看，虽然海洋能的能量非常大，但是能被人们所利用的却非常少，人们所设计的海洋能能量转换装置能有效发挥作用的不多，且投资成本高。
传统海浪发电技术都是利用浮体、叶片等等各种物体，在海浪波能的作用下，转换为自身的上下、摇摆、甚至翻滚的机械能的过程。想采用加大“拾能体”(如浮体、鸭头等)来增加发电功率，达到降低发电成本的目的，但结果往往是：投入激增，发电功率却增加的很少，难以实现。因为，一个拾能体(浮体、鸭头、叶片等等)在海浪中有时会同时受到海浪的上和下的作用，而相互抵消，我们就叫做制约，其发生的几率和拾能体的大小成正比，也就是说：拾能体越大，制约(抵消)的几率越多，拾能就少！这就不难解释目前国内外海浪发电技术的困境了。
虽然目前有研究通过收集海水重力势能转化为电能，比如申请号为201720608306.4一种聚能式海浪发电装置，其通过越浪板和浪能集中板将涨潮的海水收集到越浪蓄水池中，然后将收集的海水通过排水口冲击水轮发电机发电。但是越浪蓄水池由蓄水池浮体支撑漂浮在海面上，浪能集中板与铁链一端和越浪蓄水池相连接，所述铁链另一端通过海床固定端固定在海面上，因此导致越浪蓄水池和浪能集中板在海面上随着海面波浪运动只能收集到冲击起来的一部分海水，获得的海水量少，越浪蓄水池中水面与海平面的落差小，重力势能小，发电功率小。
发明内容
针对上述问题，本发明通过将海浪集中板和聚能筒组成的聚能系统漂浮在海平面上，将海浪所具有的流动动能和上下运动的波能收集转化为一个方向的运动动能，从而获得更大的水流速度冲击水轮发电机，提高水轮机发电机的转动速度，从而提高发电功率。
为了实现本发明的这些目的和其他优点，本发明海洋聚能发电装置，其包括：水轮发电机和由铁链的一端连接海浪集中板，另一端与海床固定端固定在海面上组成的海浪聚能系统，所述海浪聚能系统还包括喇叭形聚能筒，所述聚能筒的小口端连通水轮发电机的进水口，大口端的两侧连接海浪集中板，所述海浪集中板向大口端方向延伸。本发明通过大口端两侧连接的海浪集中板将海平面上的海浪收集到聚能筒的大口端，然后由聚能筒的大口端向小口端压缩流动，将海浪上下运动的波能转化为沿水轮发电机进水口方向流动的动能，再与海浪原来流动的动能叠加，可以有效提高水流动能，提高水轮发电机的转动速度，从而提高发电功率。
优选的是，所述水轮发电机设置在船体上，水轮发电机的排水口设置在船体外，水轮发电机的进水口高出船体吃水线8-20厘米。这样可以使海浪聚能系统和水轮发电机同步漂浮在海面上，不管在涨潮或退潮时，都能将海浪上下运动的波能转化为沿水轮发电机进水口方向流动的动能，再与海浪原来流动的动能叠加，可以有效提高水流动能，提高水轮发电机的转动速度，从而提高发电功率。
优选的是，所述聚能筒的小口端通过水管与水轮发电机的进水口连通。这样可以方便通过水管将聚能筒的小口端的水流引入水轮发电机的进水口。
优选的是，所述海浪集中板由上板体和下板体组成，上板体中均匀间隔设置有多个浮体，总浮体与上板体的体积为7-8:10，上板体的平均密度是空气密度的5-10倍，下板体的平均密度是海水密度的4-8倍。这样使得海浪集中板能更稳定地与海面保持垂直状态，在海浪拍打时不容易摆动。
优选的是，所述聚能筒大口端两侧连接的海浪集中板形成八字形，八字形内侧为光滑面，浮体置于八字形外侧。这样可以减少聚能筒内壁对海浪的流动产生阻力。
优选的是，所述水轮发电机替换为水轮机和发电机组成的发电系统，所述发电系统包括：
带齿轮的履带，其为履带上设置有凸起的轮齿，在履带的两头套装有行走轮；
同轴齿轮组，其为同一轴上设置有一大一小齿轮，分别为同轴大齿轮和同轴小齿轮，同轴小齿轮与履带的轮齿齿合；
发电机，其转轴的一端设置有第一齿轮，第一齿轮与同轴大齿轮齿合；
多个水轮机，其转动输出轴的转动方向相同，且转动输出轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与履带的轮齿齿合；
与水轮机对应的多个海浪聚能系统，其聚能筒的小口端通过水管与水轮机的进水口连通，给水轮机提供水流动力；
其中，多个海浪聚能系统同时收集海浪能转化为水流动能，水流通过水轮机进水口冲击水轮机的叶片使水轮机输出轴转动，带动履带转动，再带动同轴齿轮组转动，使发电机的转轴转动而发电。这样通过多个水轮机和与水轮机对应的多个海浪聚能系统配合，可以提高履带的动能。如果将多个水轮机和与水轮机对应的多个海浪聚能系统按海浪流动方向依次排列，将有助于使履带保持一直转动，因为多个水轮机和与水轮机对应的多个海浪聚能系统会依次收集浪头，转化为水流速度，使履带一直保持一定的转动，提高发电功率。
本发明至少包括以下有益效果：本发明通过将海浪集中板和聚能筒组成的聚能系统漂浮在海平面上，将海浪所具有的流动动能和上下运动的波能收集转化为一个方向的运动动能，从而获得更大的水流速度冲击水轮机，提高水轮机的转动速度，从而提高发电功率。
附图说明
图1是本发明海洋聚能发电装置的一种实现形式的结构示意图；
图2是本发明海洋聚能发电装置的另一种实现形式的结构示意图；
图3是图2侧表面结构示意图；
图4是本发明海洋聚能发电装置的第三种实现形式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的方法是经过多次试验分析得到，以下通过多个实现形式进行说明，以便于本领域技术人员的理解。
图1示出了本发明海洋聚能发电装置的一种实现形式，其包括：水轮发电机2和由铁链6的一端连接海浪集中板(由上板4和下板5共同组成)，另一端与海床固定端7固定在海面上组成的海浪聚能系统，所述海浪聚能系统还包括喇叭形聚能筒3，所述聚能筒3的小口端连通水轮发电机2的进水口，大口端的两侧连接海浪集中板，所述海浪集中板向大口端方向延伸，这样通过铁链牵引着海浪聚能系统，可以使得海浪集中板大口端迎着海浪的来向。
本发明的实现过程为：通过海浪集中板大口端迎着海浪的来向，将海平面上的海浪收集到聚能筒3的大口端，然后由聚能筒3的大口端向小口端压缩流动，将海浪上下运动的波能转化为沿水轮发电机2进水口方向流动的动能，再与海浪原来流动的动能叠加，可以有效提高水流动能，提高水轮发电机2的转动速度，从而提高发电功率。
上述实现形式的水轮发电机2可以固定在海平面上，或者设置在浮体上，图1示出水轮发电机2设置在船体1上，水轮发电机2的排水口9设置在船体1外，并且低于水轮发电机2的进水口，水轮发电机2的进水口高出船体1吃水线8-20厘米，这样可以使海浪聚能系统和水轮发电,2同步漂浮在海面上，不管在涨潮或退潮时，都能将海浪上下运动的波能转化为沿水轮发电机2进水口方向流动的动能，再与海浪原来流动的动能叠加，可以有效提高水流动能，提高水轮发电机的转动速度，从而提高发电功率。
图2和图3示出了本发明海洋聚能发电装置的另一种实现形式，所述聚能筒3的小口端通过水管19与水轮发电机2的进水口连通，这样可以方便通过水管19将聚能筒3的小口端的水流引入水轮发电机2的进水口，也方便不同位置的平缓对接，可以将水管19设置为弧形状弯曲，减少水流阻力。
上述实现形式的海浪集中板由上板体4和下板体5组成，上板体4中均匀间隔设置有多个浮体8，浮体8的总体积与上板体4的体积为7-8:10，上板体4的平均密度是空气密度的5-10倍，下板体5的平均密度是海水密度的4-8倍。这样设置可以使得海浪集中板能更稳定地与海面保持垂直状态，在海浪拍打时不容易摆动。
图1-3示出聚能筒3大口端两侧连接的海浪集中板形成八字形，八字形内侧为光滑面，浮体8置于八字形外侧或者上板体4内部，这样可以减少聚能筒内壁对海浪的流动产生阻力。
图4示出了本发明海洋聚能发电装置的第三种实现形式，所述水轮发电机2替换为水轮机16和发电机10组成的发电系统，所述发电系统包括：
带齿轮的履带17，其为履带17上设置有凸起的轮齿，在履带17的两头套装有行走轮14；
同轴齿轮组，其为同一轴上设置有一大一小齿轮，分别为同轴大齿轮12和同轴小齿轮13，同轴小齿轮13与履带17的轮齿齿合；
发电机10，其转轴的一端设置有第一齿轮18，第一齿轮18与同轴大齿12轮齿合；
多个水轮机16，其转动输出轴15的转动方向相同，且转动输出轴15上设置有第二齿轮，第二齿轮与履带17的轮齿齿合；
与水轮机16对应的多个海浪聚能系统，其聚能筒3的小口端通过水管19与水轮机16的进水口连通，给水轮机16提供水流动力；
本发明第三个实现形式的实现过程为：多个海浪聚能系统同时收集海浪能转化为水流动能，水流通过水轮机16进水口冲击水轮机16的叶片使水轮机输出轴15转动，带动履带17转动，再带动同轴齿轮组的同轴小齿轮13和同轴大齿轮12转动，使发电机10的转轴11转动而发电。这样通过多个水轮机16和与水轮机对应的多个海浪聚能系统配合，可以提高履带17同一个方向转动的动能。如果将多个水轮机16和与水轮机对应的多个海浪聚能系统按海浪流动方向依次排列，将有助于使履带一直保持转动，因为多个水轮机16和与水轮机对应的多个海浪聚能系统会依次收集浪头，使履带17一直保持一定的转动速度，提高发电功率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.海洋聚能发电装置，其包括：水轮发电机和由铁链的一端连接海浪集中板，另一端与海床固定端固定在海面上组成的海浪聚能系统，其特征在于，所述海浪聚能系统还包括喇叭形聚能筒，所述聚能筒的小口端连通水轮发电机的进水口，大口端的两侧连接海浪集中板，所述海浪集中板向大口端方向延伸。
2.根据权利要求1所述的海洋聚能发电装置，其特征在于，所述水轮发电机设置在船体上，水轮发电机的排水口设置在船体外，水轮发电机的进水口高出船体吃水线8-20厘米。
3.根据权利要求1或2所述的海洋聚能发电装置，其特征在于，所述聚能筒的小口端通过水管与水轮发电机的进水口连通。
4.根据权利要求1所述的海洋聚能发电装置，其特征在于，所述海浪集中板由上板体和下板体组成，上板体中均匀间隔设置有多个浮体，总浮体与上板体的体积为7-8:10，上板体的平均密度是空气密度的5-10倍，下板体的平均密度是海水密度的4-8倍。
5.根据权利要求1所述的海洋聚能发电装置，其特征在于，所述聚能筒大口端两侧连接的海浪集中板形成八字形，八字形内侧为光滑面，浮体置于八字形外侧。
6.根据权利要求1-2或4-5任一项所述的海洋聚能发电装置，其特征在于，所述水轮发电机替换为水轮机和发电机组成的发电系统，所述发电系统包括：
带齿轮的履带，其为履带上设置有凸起的轮齿，在履带的两头套装有行走轮；
同轴齿轮组，其为同一轴上设置有一大一小齿轮，分别为同轴大齿轮和同轴小齿轮，同轴小齿轮与履带的轮齿齿合；
发电机，其转轴的一端设置有第一齿轮，第一齿轮与同轴大齿轮齿合；
多个水轮机，其转动输出轴的转动方向相同，且转动输出轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与履带的轮齿齿合；
与水轮机对应的多个海浪聚能系统，其聚能筒的小口端通过水管与水轮机的进水口连通，给水轮机提供水流动力；
其中，多个海浪聚能系统同时收集海浪能转化为水流动能，水流通过水轮机进水口冲击水轮机的叶片使水轮机输出轴转动，带动履带转动，再带动同轴齿轮组转动，使发电机的转轴转动而发电。
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