CN113097959A - 一种基于漂浮体队列的输电系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于漂浮体队列的输电系统。本发明涉及一种海洋电力传输方案,现有一列漂浮体,该队列首尾的漂浮体被系泊,该队列中,相邻漂浮体之间用绳子连接;队列中,有的漂浮体为波浪发电机的浮体,该波浪发电机的发电机引出来的电路钻出其浮体后,附在所述绳子上并沿其延伸,该漂浮体队列的电力传输系统,可以在海面上进行维护,基于现成的漂浮体队列,成本低,防弯曲破坏能力强。
Description
技术领域
本公开涉及一种海洋电力传输方案,属于海洋发电领域。
背景技术
现在海洋电力的传输,主要采取的是海底电缆,这种方式成本太高,而且维护也比较困难。
发明内容
本公开的目的是提供一种基于漂浮体队列的电力传输系统,可以在海面上进行维护,维护成本低,防弯曲断裂能力强。
本发明的技术方案:
一种基于水面浮体队列的输电系统:海面上现有一列漂浮体,该队列首尾的漂浮体被系泊,该队列中,相邻漂浮体之间用绳子连接,也就是说整列漂浮体被多根绳子串联成一串;队列中,有的漂浮体为波浪发电机的浮体,该波浪发电机的发电机引出来的电路钻出其浮体后,附在所述绳子上并沿其延伸,以上为电力传输方案X。
对于电力传输方案X优选的有方案X-1:所述电路的一部分为一段电缆,该电缆螺旋的缠绕在所述绳子,或该电缆为套在所述绳子上的螺旋电缆。
对于电力传输方案X,优选的有方案X-2:所述电路在钻出所述浮体处通过了万向节/球铰式电路连接器;具体为:作为所述电路的一部分,由所述发电机的其中一个电极引出来的单芯电缆,连接一万向节/球铰式电路连接器的一个端(标识为A端),该端固定在所述浮体外壳上(如果浮体外壳导电,则A端应与浮体外壳间绝缘,例如可以绝缘垫片隔开A端与浮体外壳,用螺栓固定A端时,用绝缘垫片隔开螺栓螺母与A端),而该电路连接器的另一端(标识为B端)在浮体外部,并连接一沿所述绳子延伸的单芯电缆(即所述电路的另一部分)的一端。
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、及其与所述电缆连接处密封在所述浮体外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封。进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并与绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述B端连接,该孔处要密封。
对于电力传输方案X,优选的有方案X-3:所述绳子中间系有重块,所述电路延伸途中通过该重块处的万向节/球铰式电路连接器,有两种设计方案:
1)某条所述漂浮体之间的绳子中间某点作为系点,通过短绳/锁链/连杆连接一重块;所述电路连接器的一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯的电缆(所述电路的一部分),其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯的电缆(所述电路的一部分);通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与万向节/球铰式电路连接器的中心重合。优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的孔处钻出,该孔处要做密封处理。
2)某条所述漂浮体之间的所述绳子在中间断开,断开后形成的两个端点分别连接所述电路连接器的两端(A、B),这两端分别连接其左右两侧的单芯电缆(所述电路的一部分),所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点(四选一)连接一重块;或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上连接一重块;或者所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上连接一重块。
优选的:用一柔性绝缘套(如橡胶套)将所述电路连接器以及其与所述电缆的连接处密封起来,以隔绝海水和防止漏电;所述绳子是通过绝缘连杆来连接所述电路连接器的两端(A、B)的,具体为:所述绳子在所述柔性绝缘套外,并连接到所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述A、B端上,所述孔处要密封;所述重块可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述重块也可位于所述柔性绝缘套外,该重块与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
对于方案X,优选的有方案X-4:所述漂浮体中的某个,不是波浪发电机的浮体,在此命名为浮标,所述电路经过该浮标的方式有三种:
1)所述浮标左右两侧各安装一个万向节/球铰式电路连接器;左右两侧的电路连接器的安装方法一样,拿一侧的来做说明,具体为:所述电路连接器的A端固定在所述浮标外壳上(如果浮标外壳导电,则A端应与浮标外壳间绝缘,例如可以绝缘垫片隔开A端与浮标外壳,用螺栓固定A端时,用绝缘垫片隔开螺栓螺母与A端),该电路连接器的B端在所述浮标外部,并连接该侧的沿所述绳子延伸的单芯电缆(即所述电路的一部分)的一端;另外再增加一根单芯电缆将所述的两个电路连接器的A端连接。
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、及其与所述单芯电缆连接处密封在所述浮标外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;进一步优选的:所述绳子是通过绝缘连杆来连接所述浮标的,具体为:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并连接所述绝缘连杆的一端,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述电路连接器的B端连接,该孔处要密封。
2)浮体左右两侧的所述绳子先端部连接在一起,该连接点,命名为系点,所述浮标底部与该系点连接;一万向节/球铰式电路连接器的一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯的电缆(所述电路的一部分),其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯电缆(所述电路的一部分);通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线与万向节/球铰式电路连接器的中心重合。
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器,以及其与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的钻出的孔处要做密封处理。
3)所述浮标左侧的所述绳子的端点与左侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到一万向节/球铰式电路连接器的A端上,所述浮标右侧的所述绳子的端点与右侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到所述电路连接器的B端上;所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点与所述浮标连接;或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述浮标连接;或者所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述浮标连接。
优选的:用一柔性绝缘套(如橡胶套)将所述电路连接器,以及其与所述电缆的连接处密封起来,以隔绝海水和防止漏电。所述绳子是通过绝缘连杆连接所述A/B端的,具体为绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接在所述电路连接器的A/B端上,所述孔处要密封;所述浮标可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述浮标也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
对于方案X,优选的有方案X-5:所述漂浮体队列,排成环形(如钟表刻度)队列;为保持环形,其中部分漂浮体被锚系泊,该队列的漂浮体中有多个(≥3)波浪发电机的浮体,所述波浪发电机的发电机均为直流发电机,或者是输出经过整流的交流发电机,而且所述发电机的正负极输出电路分别向两个相反的方向从浮体内引钻出,并继续沿各自方向沿所述绳子延伸,按所述队列次序将波浪发电机的发电机通过所述电路串联起来,但第一个和最后一个波浪发电机的发电机之间不做直接连接,这样便形成一个总电源,输出电压等于各发电机的电压之和。
该方案优点是:所述电路可采用单芯电缆,能量汇总简单,自动升压,成本低。对于X-5,优选的:所述漂浮体之间的绳子中间安装有重块,所述电路在经过所述绳子中间所系的所述重块处时,采用X-3,所述电路沿所述绳子延伸时,采用方案X-1,所述电路从发电机到浮体外则采用方案X-2,所述电路在经过所述浮标(即非波浪发电机的浮体)时,则采用方案X-4。
方案X、X-1、X-2、X-3、X-4、X-5可根据需要随意组合使用,方案X及其从属方案(X-1、X-2等)适用于本说明书提到的各种波浪发电机。
对于前述中的漂浮体队列,其中有的漂浮体为波浪发电机的浮体,其队列前后为浮标(不是波浪发电机的浮体),波浪发电机可采用吊锚技术,简单介绍一下。吊锚即被悬吊在水中的重力锚,祥见专利申请CN107255060A,这里简单介绍一下吊锚方案,如下:
1)直连吊锚:相隔一定距离系泊的海面上两浮标分别系一根缆绳,这两根缆绳的另一端连接到WECS的水下之相对运动参照物即重力锚上,并将其悬吊在水中,WECS的浮体处于所述两浮标中间位置;
2)滑轮吊锚:一根缆绳的两端分别系在相隔一定距离系泊的海面上两浮标上,这根缆绳的中部绕过一个靠近WECS的水下之相对运动参照物即重力锚的滑轮,该滑轮的滑轮架底端与所述重力锚顶面连接,所述缆绳将该重力锚悬吊在水中,从上方下来的本来要连接重力锚的采能索,改为连接到所述滑轮架顶端,WECS的浮体处于所述两浮标的中间位置。
3)双索道吊锚:WECS的水下之相对运动参照物即重力锚是平放的长方体,该重力锚顶面四顶点分别安装一滑轮,这样重力锚顶面的两对边各有两滑轮,每个对边的滑轮(两个)各在一根索道上滚动,两根索道在重力锚左侧合为一股,并绕一滑轮,该滑轮的滑轮架与左侧用于悬吊重力锚的缆绳连接,同样右侧也是这样,左右对称。两侧滑轮将浮标对缆绳上的拉力均分到两索道上,两索道对其所穿过的、安装在重力锚顶点的滑轮提供向上拉力,从而将重力锚悬吊在水中。
4)侧绕吊锚:WECS的水下之相对运动参照物即重力锚为平放的长方体,该重力锚前后两侧面上部各安装一导缆器,在重力锚的右侧两竖直棱边上安装两导向滑轮,缆绳依次穿过后导缆器、绕过右后棱边的导向滑轮、右前棱边的导向滑轮、穿过前导缆器,两导缆器及两导向滑轮与重力锚顶面距离相等。悬吊缆绳相当于从重力锚一侧绕过,力作用点是在两侧的导缆器上。很显然,借助于导缆器、导向滑轮,该重力锚可以沿所述缆绳滑动。
5)担架吊锚:两根硬直杆平行、端面对齐的分别穿过WECS的水下之相对运动参照物(即重力锚)上的两个相隔一定距离的贯穿横向通孔,两根硬直杆的左端与一钢架固接,两根硬直杆的右端与另一钢架固接,两侧的悬吊缆绳分别通过V形绳索与两侧钢架连接,即V形绳索的两个顶点连接钢架两端,V形绳索的底端连接悬吊缆绳。两侧的悬吊缆绳对两根硬直杆提供了向上的拉力,硬直杆则给与重力锚向上的托举力,类似担架,该重力锚可以以硬直杆做导轨左右滑动。
上面3)、4)、5)三种吊锚方案,所述重力锚两侧的悬吊缆绳的另一端分别连接水面上的相隔一定距离系泊的两浮标,而波浪发电机的浮体则处于在两浮标中间。
优选的:以上各种吊锚方案,所述浮体分别与其左右两侧的所述两浮标之间都用绳子连接。进一步优选的:在所述绳子中间系上重块,以提供缓冲。
优选的:该悬吊的重力锚底部与一水平放置的阻尼板固接,所述重力锚处于阻尼板的中央上方处;
优选的:在所述重力锚与所述浮标之间的悬吊缆绳的中段与一第二拉簧串接,即所述悬吊缆绳在中段断开,形成的两个端点分别连接所述第二拉簧的两端;进一步优选的,如所述吊锚为直连吊锚,则该重力锚两侧的悬吊缆绳上均串接有第二拉簧;
优选的:悬吊重力锚的所述浮标为细长胶囊外形,轴线竖立,所述悬吊缆绳的连接在该胶囊形浮标的底端中心。
这里简单介绍可采用上述基于漂浮体队列的输电技术的波浪发电机—利用浮力单向做功(利用波浪浮力的单向做功)的波浪发电机,包括波浪能采集转换系统(简称WECS),该波浪能采集转换系统包括海面组件、采能索、水下之相对运动参照物;
所述海面组件是指:波浪能采集转换系统的,接近水面的、将波浪能采集转换成电能的最基本的那部分(不包括控绳装置),包括浮体、相对浮体运动之构件、液压系统及发电机;海面组件分为单浮体弹簧复位型、单浮体压差复位型(A和B)和双浮体重力复位型(A和B);
关于采能索的定义:连接所述“相对浮体运动之构件”与所述水下之相对运动参照物的细长的挠性传递拉力元件(如绳索/锁链/O形传动带,最好是超高分子聚乙烯绳缆),承受脉冲拉力,是采集波浪能的关键传力部件;另外如果有控绳装置,则采能索为控绳装置的一部分,所述相对浮体运动之构件是通过控绳装置的采能索间接连接水下之相对运动参照物。
所述水下之相对运动参照物:是指为所述浮体提供相对运动参照的固体,如吊锚(悬吊在水中的重力锚)或海床上的重力锚,或插在海床上的摩擦桩/吸力锚。
所述相对浮体运动之构件:与浮体构成一对相对运动的机构,波浪浮力向上作用于浮体,而采能索拉力向下作用于该构件,以驱动连接二者的液压系统的液压缸,输出高压液压油。所述液压系统分为闭式循环/开式循环,闭式循环路线为:液压缸、准出单向阀、高压蓄能器、液压马达、低压蓄能器、准入单向阀;开式循环路线为:液压缸、准出单向阀、高压蓄能器、液压马达、油箱、准入单向阀:所述液压马达带动发电机发电。
关于几种已公开的WECS海面组件技术,请详见CN 107255060A。
这里介绍一种新的WECS海面组件,属于单浮体压差复位B型,即有方案VIII:该海面组件具体结构为:一浮体,结构可理解为:一封闭壳体,中心贯穿一竖直的直管,然后去除直管内的壳体部分,形成一个中心有通孔的全封闭壳体;一倒L刚架的竖边为方管或细长方体的长直杆,该竖边从安装在所述通孔中的上下两个间隔一定距离的四滚柱导缆器中穿过,并且其四个侧面与所述四滚柱导缆器的四个滚柱分别一一紧贴,所述两个四滚柱导缆器也可替换为上下两段引导倒L刚架上下运动的导轨;倒L刚架的横边在所述浮体之上,该横边与一竖直/倾斜(最好是在倒L刚架所在的平面内倾斜)的柱塞缸的柱塞杆柄连接,该柱塞缸的缸体后端与所述浮体顶面连接,所述柱塞缸也可倒置连接,即:其柱塞缸缸体后端与所述倒L刚架的横边连接,其柱塞杆柄与所述浮体顶面连接;所述柱塞缸与其他构件(所述浮体/倒L刚架)的所述连接为固接/铰轴/耳环方式(如果柱塞缸是倾斜的,则不适用固定连接,即固接,包括法兰连接/螺纹连接);倒L刚架底端与所述采能索一端连接,该采能索另一端与所述水下之相对运动参照物连接;或所述倒L刚架底端先与控绳机构顶端连接,该控绳机构的采能索的底端与所述水下之相对运动参照物连接,所述倒L刚架与控绳机构顶端的连接方式为固接/活动连接(优选挠性/万向连接,比如双锁环/十字万向连接)。
液压系统为闭式循环,循环路线是所述柱塞缸腔、准出单向阀(相对于柱塞缸)、高压蓄能器、液压马达、低压蓄能器、准入单向阀(相对于柱塞缸),所述液压马达带动发电机发电;优选的:所述柱塞缸的进出油口(非泄油处)所接的液压管从所述浮体顶盖钻入,钻入处要做密封处理,优选的:所述发电机以及除柱塞缸外的液压系统均在浮体腔内;
另外所述两导缆器/导轨中下面的那个,也可以安装在一竖立直筒内的底部。具体为:增加一竖立直筒,该直筒顶端与所述浮体底面固接,该直筒轴线与所述通孔轴线重合,该直筒内径大于所述通孔,或其内径小于所述通孔但其顶端固接一法兰,通过该法兰与所述浮体底面固接;所述的两个导缆器/导轨中的下面的那个,下移安装到所述直筒内的底部,而上面的那个导缆器/导轨安装在所述浮体通孔内的上部,以上内容为方案VIII。
对于方案VIII,优选的有方案VIII-1:在所述闭式液压系统中,串接一滤油器,该滤油器处于所述准入单向阀与所述低压蓄能器之间;对于方案VIII,优选的有方案VIII-2:所述发电机为无刷永磁的交流或直流发电机;
对于方案VIII,优选的有方案VIII-3:所述马达为端面配流的轴向柱塞马达
对于方案VIII,优选的有方案VIII-4:所述柱塞缸缸体在下、柱塞杆朝上放置,所述柱塞缸的缸体顶端增加一个罩,该罩与所述柱塞缸缸体顶面之间形成一个收集柱塞杆出头处泄油的密封腔,所述柱塞杆从该腔顶面孔处的密封圈中穿出,一泄油管从所述密封腔中引出,然后向下延伸,从所述浮体顶盖钻入腔内,钻入处要做密封处理,不破坏浮体的全封闭性,所述泄油管最后进入所述一油箱;优选的:所述液压马达的泄油管也延伸进入到所述油箱;
对于方案VIII-4,优选的有方案VIII-4-1:一电动补油泵从所述油箱中抽取液压油,注入到所述闭式循环液压系统中。进一步优选的:注入位置为紧挨所述低压蓄能器的管路处。进一步优选的:所述电动补油泵采用电机驱动的摆线泵。
对于方案VIII-4-1,优选的:增加一单片机模块及附属供电电路,该单片机根据所述油箱的液位传感器或闭式循环液压系统的液压传感器发的数据,对所述电动补油泵进行启停控制。
对于方案VIII,优选的有方案VIII-5:所述浮体的结构为:轴线有通孔的圆柱体外形,全封闭壳体;进一步优选的,该浮体材质为钢制/高密度聚乙烯/聚氨酯/玻璃钢/聚脲。
对于方案VIII,优选的有方案VIII-6:所述柱塞杆外套防护罩(最好为软橡胶材质),该防护罩一端与柱塞杆柄对接密封,另一端与所述柱塞缸缸体外侧对接密封;
对于方案VIII,优选的有方案VIII-7:所述倒L刚架、直筒是刚性构件;
对于方案VIII,优选的有方案VIII-8:所述直筒为圆管形,该直筒与所述浮体的固接为焊接/法兰式连接。
对于方案VIII,优选的有方案VIII-9:优选的:控绳装置的电缆从浮体腔内出发,向上从浮体顶面钻出,然后变为螺旋形状向上延伸,最后钻入一水平钢管,该钢管与倒L刚架竖边的侧面焊接且二者管腔相通,所述电缆沿所述钢管水平延伸,进入倒L刚架的竖边方管后向下延伸;如果倒L刚架与所述控绳机构顶面的连接是活动连接,则所述电缆从倒L刚架底端侧面钻出,最终进入控绳机架机壳内;如果所述倒L刚架与所述控绳机构机壳是固接,则所述电缆可直接从所述倒L刚架底端出口进入所述控绳机架机壳内,但入口处要密封;或者,所述倒L刚架本身就是一倒L形方钢管,所述电缆改为从其横边管口进入,从竖边底端管口钻出,然后再进入所述控绳机构腔内。
对于前述的一种基于水面浮体队列的电力传输方案X:再补充一套优化方案如下:
对于电力传输方案X优选的有方案X2-1:所述电路的一部分为一段电缆,结构可选如下之一:1)该电缆被多个间隔开来的细绳拴在所述绳子上,所述细绳一端系在所述绳子上,另一端系在所述电缆上,每两根所述细绳之间,所述电缆的长度比所述绳子长;2)所述电缆螺旋的缠绕在所述绳子上;3)所述电缆为套在所述绳子上的螺旋电缆。
对于电力传输方案X,优选的有方案X2-2:所述电路在钻出所述浮体处通过了万向节/球铰式电路连接器;具体为:作为所述电路的一部分,由所述发电机的其中一个电极引出来的单芯电缆,连接一万向节/球铰式电路连接器的A端;其A端固定在所述浮体外壳上;另外,如果所述浮体外壳导电,则A端应与浮体外壳间绝缘(例如可以绝缘垫片隔开A端与浮体外壳;如果用螺栓固定A端,可用绝缘垫片隔开螺栓螺母与A端),而该电路连接器的B端在浮体外部,并连接一此处的沿所述绳子延伸的单芯电缆(所述电路的另一部分)的一端。
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器密封在所述浮体外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封。进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述B端连接,该孔处要密封。
对于电力传输方案X,优选的有方案X2-3:所述绳子中间设有重块,所述电路延伸途中通过该重块处的电路连接器,有两种设计方案:
1)某条所述漂浮体之间的绳子中间某点作为系点,通过短绳/锁链/连杆连接所述重块;所述电路连接器为旋转/万向节/球铰式,其一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯电缆(所述电路的一部分),其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯电缆(所述电路的一部分);通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与所述旋转式电路连接器的轴线重合,或与万向节/球铰式电路连接器的中心重合。优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的孔处钻出,该孔处要做密封处理。
2)某条所述漂浮体之间的所述绳子在所述重块处断开,断开后形成断点处的左右两侧绳子:该两侧绳子与所述电路连接器的连接方法,具体分为两种:
(1)所述电路连接器是万向节/球铰式,所述重块左侧的所述绳子与左侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到所述电路连接器的A端上,所述重块右侧的所述绳子与右侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到所述电路连接器的B端上;关于所述重块与所述电路连接器的连接是这样的:所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点(四选一)与所述重块连接,或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述重块连接,或所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述重块连接;本段为方案X2-3-2-1。
优选的:所述十字架端/钟形罩外表/球座与所述重块采用活动连接;
(2)所述电路连接器是旋转式的:本段说明一下本说明书提到的旋转式电路连接器的结构:一直的圆管(也叫内管,A端)的外面,套上一个比它短的直的第二圆管(也叫外管,B端),所述外管内壁紧贴所述内管外表面,但二者为间隙配合,即所述内管可在所述外管内自由转动(优选的:在所述外管内固接导电的弹片,该弹片压在所述内管上,电流可从外管流到内管)。
所述旋转式电路连接器的外管中部与一直的连杆的一端固接,形成T字结构,该连杆是导体并与外管电导通,该连杆末端(即T字底端)作为该电路连接器与外部的第一机械&电路连接点,连接所述重块某一侧的所述绳子和单芯电缆(所述电路的一部分);所述内管的两端分别固定在一第一U形架的左右两端的孔中,该第一U形架是导体且与内管导通,该第一U形架中部外侧作为该电路连接器与外部的第二机械&电路连接点,与所述重块另一侧的所述绳子和单芯电缆(所述电路的一部分)连接;在所述内管中又插入一比它长的心轴,该心轴与所述内管间隙配合,其两端分别固定在第二U形架左右两端的孔中,该第二U形架(C端)中部外侧作为第三机械连接点,与所述重块连接,本段为方案X2-3-2-2。
对于方案X2-3-2-1和X2-3-2-2,优选的:用一柔性绝缘套(如橡胶套)将所述电路连接器、所述第一U形架、与所述外管所固接的连杆密封起来,以隔绝海水和防止漏电,而且所述绳子是通过绝缘连杆连接所述电路连接器的,具体为:所述绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述电路连接器的A、B端或第一、第二机械&电路连接点,所述孔处要密封;所述重块可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述重块也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
补充一下:本说明书提到的万向节(包括十字式和球笼式)/球铰式电路连接器,其结构与机械领域的万向节/球铰一样。对于万向节式,任选一端作A端,另一端为B端,优选其两头作为机械连接点。对于球铰式,其球头/球座任选一个作A端,另一个为B端,为利于安装和增大力矩,优选的:在所述球头固接一支臂的一端,球座固接了另一支臂的一端,所述支臂呈杆形,所述两支臂末端(非连接球头或球座的那一端)作为与外界的机械连接点。对于所述万向节/球铰式电路连接器,优选的:两端的机械连接点离中心的距离足够长,从而使其力臂更大,使得该万向节/球铰更易随拉力变向。本说明书所提到的旋转式电路连接器的内管和外管、万向节(十字万向式和球笼式)电路连接器的整体、球铰式电路连接器的球头和球座(以及上段落提及的支臂),均由导体材料制成,由于其各零件彼此接触,电流可从一端流向另一端,所述旋转/万向节/球铰式电路连接器的两端(A和B)可作为与外界的电路连接端。优选的:在所述旋转/万向节/球铰式电路连接器内部的运动副的其中一个接触面上嵌有石墨,既能润滑又增强导电性(如所述球铰的球面副的球碗内可以嵌入石墨)。
对于方案X,优选的有方案X2-4:所述漂浮体中的某个,不是波浪发电机的浮体,在此命名为浮标,所述电路经过该浮标的方式有三种:
1)所述浮标左右两侧各安装一个万向节/球铰式电路连接器;左右两侧的电路连接器的安装方法与方案X2-2一样,拿一侧来做具体说明:所述电路连接器的一个端(A端)固定在所述浮标外壳上,如果浮标外壳导电,则A端应与浮标外壳间绝缘(例如可以绝缘垫片隔开A端与浮标外壳,用螺栓固定A端时,用绝缘垫片隔开螺栓螺母与A端),该电路连接器的另一端(B端)位于所述浮标外部,并连接此处的沿所述绳子延伸的单芯电缆(即所述电路的一部分)的一端;另外再增加一根单芯电缆将所述的左右两侧的电路连接器的A端连接。
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、与所述单芯电缆连接处密封在所述浮标外壳上,以避免其接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述电路连接器的B端连接,该孔处要密封。
2)所述浮标左右两侧的所述绳子先端部连接在一起,该连接点,命名为系点,所述浮标底部与该系点连接;一旋转/万向节/球铰式电路连接器的A端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯的电缆(所述电路的一部分),其B端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯电缆(所述电路的一部分);通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与所述旋转式电路连接器的轴线重合,或与万向节/球铰式电路连接器的中心重合。
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器,以及其与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的钻出的孔处要做密封处理。
3)所述电路连接器是万向节/球铰式,所述浮标左侧的所述绳子与左侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到所述电路连接器的A端上,所述浮标右侧的所述绳子与右侧的单芯电缆(所述电路的一部分)均连接到所述电路连接器的B端上;另外,关于所述电路连接器与所述浮标的连接是这样的:所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点(四选一)与所述浮标连接,或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述浮标连接,或所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述浮标连接,以上为方案X2-4-3-1。所述十字架某端/钟形罩外表/球座与所述浮标的连接优选的是采用活动连接。
或者所述电路连接器是旋转式的,其外管中部与一直的连杆的一端固接,形成T字结构,该连杆是导体并与外管电导通,该连杆末端(即T字底端)作为该电路连接器与外部的第一机械&电路连接点,连接所述浮标某一侧的所述绳子和单芯电缆(所述电路的一部分);所述电路连接器的内管的两端分别固定在一第一U形架的左右两端的孔中,该第一U形架是导体且与内管导通,该第一U形架中部外侧作为该电路连接器与外部的第二机械&电路连接点,与所述浮标另一侧的所述绳子和单芯电缆(所述电路的一部分)连接;在所述内管中又插入一比它长的心轴,该心轴与所述内管间隙配合,其两端分别固定在第二U形架左右两端的孔中,该第二U形架(C端)中部外侧作为第三机械连接点,与所述浮标连接,以上为方案X2-4-3-2。
对于方案X2-4-3-1和X2-4-3-2,优选的:用一柔性绝缘套(如橡胶套)将所述电路连接器、所述第一U形架以及与所述外管所固接的连杆密封起来,以隔绝海水和防止漏电,而且所述绳子是通过绝缘连杆连接所述电路连接器的,具体为:所述绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接一绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述A端、B端,或第一、第二机械&电路连接点上,所述孔处要密封;所述浮标可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述浮标也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
对于方案X,优选的有方案X2-5:所述漂浮体队列,排成环形(如钟表刻度)队列;为保持环形,其中部分漂浮体被锚系泊,队列中有多个(≥3)波浪发电机的浮体,所述波浪发电机的发电机均为直流发电机,或者是输出经过整流的交流发电机,而且所述发电机的正负极输出电路分别向两个相反的方向从浮体内引钻出,并继续沿各自方向沿所述绳子延伸,按所述队列次序将波浪发电机的发电机通过所述电路串联起来,但第一个和最后一个波浪发电机的发电机之间不做直接连接,这样便形成一个总电源,输出电压等于各发电机的电压之和。
该方案优点是:所述电路可采用单芯电缆,能量汇总简单,自动升压,成本低。对于X2-5,优选的:所述漂浮体之间的绳子中间安装有重块,所述电路在经过所述绳子中间所系的所述重块处时,采用方案X2-3,所述电路沿所述绳子延伸时,采用方案X2-1,所述电路从发电机到浮体外则采用方案X2-2,所述电路在经过所述浮标时,则采用方案X2-4。
方案X、X2-1、X2-2、X2-3、X2-4、X2-5可根据需要随意组合使用。
本发明具有以下优点:
1)波浪发电机的电力传输方案中,电缆通过间隔开来的多根细绳的拴在所述绳子上、或螺旋缠绕在绳子上,或采用螺旋电缆的方案,保护了电缆能够适应绳子的伸缩,并且在海水冲击该电缆时,所述绳子能够提供支持力从而避免电缆被冲断。所述电缆延伸途中通过的旋转/万向节/球铰式电路连接器,避免了电缆的频繁弯曲导致的断裂;而波浪发电机的环形阵列串联方案,使得多个发电机的电能可采用单芯电缆汇总,省去了增压站,成本低。
2)本发明的对于吊锚技术的附加设计,如胶囊状浮标、在悬吊重力锚的缆绳中引入第二拉簧以及吊锚下方固接阻尼板的方案使得波浪发电机在保留了重力锚可随浮体偏移的性能、减少采能索长度等优点外,还能够使得重力锚比较稳定。
3)本发明的倒L型WECS波浪能采集转换组件,结构简单,易拆装、维护方便,倒L刚架与控绳机构顶端采用挠性/万向的连接方式,可减少采能索的磨损。
附图说明
图1:一列多波浪发电机工作时采用吊锚示意图(加了阻尼板或第二拉簧)
图2:吊锚系统与发电机串联结合的示意图(浮体间螺旋电缆+旋转/球铰式电路连接器)
图3:浮体壳上的十字万向节电路连接器安装示意图
图4:重块处的电路通过球铰式电路连接器的结构图
图5:重块处的电路通过旋转式电路连接器的结构图
图6:波浪发电机环形队列实现电能汇总
图7:倒L型波浪能采集转换系统示意图
1-浮体-钢制/玻璃钢/高密度聚乙烯/聚脲外壳;3-活塞杆或柱塞杆;10-防护罩:波纹管形状的可伸缩的橡胶管;11-导缆器;12-电缆:外包绝缘皮的单芯,例如软线RV或硬线BV;17-重力锚;19-倒L刚架;30-采能索;35-液压管;44-绳子;46-抓地锚;49-短绳;50-复位索51-重块:比重大于水;56-滑轮;57-缆绳;59-浮标:海面上的漂浮体,可提供一定浮力;63-直筒:内径比较大的笔直的管;材质可为碳钢/不锈钢/铝合金/玻璃钢;71-钢管;72-油箱;73-补油泵;79-控绳机构;84-挠性/万向连接:可以是锁链/绳,或双锁环(互相套住的一对环,两个环分别与欲连接的两构件固接),或十字万向节,或球铰等连接方式;允许互相连接的两部件有一定角度变化的连接方式。97-阻尼板;104-第二拉簧;106-限位块:突出固体,避免其所固接的构件的运动超过设计行程;115-泄油管;121-螺旋电缆:像拉簧,可弹性伸缩;138-柱塞缸;144-液位传感器;148-旋转式电路连接器;149-球铰式电路连接器:材料为导体(比如铜/铝);150-柔性绝缘套/罩:薄,密封用;151-十字万向节;152-浮体外壳;153-绝缘连杆:(也可以称为绝缘杆,用于绝缘的连接,可选的,如棒状绝缘子);154-固定架;
具体实施方式
下面结合附图来进一步进行说明,这里的所有实施方式都是为了帮助理解本发明的代表性个例,并非唯一形式,不旨在限制本发明的保护范围。
节I:基于水面浮体队列的输电方案
由于方案X-1、2、3、4、5与X2-1、2、3、4、5类似,所以在此只介绍一下基于水面浮体队列的电力传输方案X2系列的具体实施例。
方案X:海面上现有一列漂浮体,该队列首尾的漂浮体被系泊,该队列中,相邻漂浮体之间用绳子连接,也就是说整列漂浮体被多根绳子串联成一串;队列中,有的漂浮体为波浪发电机的浮体,该波浪发电机的发电机引出来的电路钻出其浮体后,附在所述绳子上并沿其延伸。
对于方案X优选的:见图2,从WECS的发电机引发出来的电缆12钻出浮体B、D后,附在绳子44上延伸;这条电路从图左一直到图右,两个发电机串联。附的形式有以下三种:1)浮体右侧的电缆通过多根间隔开来的细绳的拴在绳子上,细绳一端系在该电缆上,另一端系在所述绳子上,两个相邻的细绳之间的电缆长度要大于绳子;2)浮体B右侧的电缆12为螺旋的缠绕在绳子44上;3)浮体B左侧是套在绳子44上的螺旋电缆121。
原理:由于浮体之间的绳子在脉冲拉力下会伸缩,电缆12两端必须能够适应这种伸缩,螺旋电缆可满足该要求,而对于其他两种,电缆也应是宽松的。另外,在海水冲击电缆12时,绳子44可为电缆12提供支持力,避免其被冲弯冲断。
对于电力传输方案X,优选的:如图2浮体B,所述电路在钻出浮体处通过了万向节/球铰式电路连接器;再看图3:作为所述电路的一部分的,由所述发电机G引出来的单芯电缆12,连接一万向节式电路连接器151的A端,A端固定在浮体外壳152上(如果浮体外壳导电,则A端应与浮体外壳间作绝缘处理),而该万向节式电路连接器的另一B端连接一沿绳子44延伸的单芯电缆12的一端。
原理:浮体B在海边上随波起伏,导致其所连接的绳子44相对的做各种摆动,如果发电机的输出电缆简单的从浮体壳上钻出并延伸的话,那么很快将因为频繁的弯曲导致断裂。而借助于本方案中的万向节式电路连接器151的万向连接特性,可以消除该处的电缆12的弯曲运动,从而保护电缆。
优选的:用半球形柔性绝缘罩150将该电路连接器151、及其与所述电缆12连接处密封在浮体外壳152上,以避免其接触海水,连接B端的电缆12从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,孔处要密封。进一步优选的:所述绳子44通过绝缘连杆153连接在所述B端上。
原理:绳子44与电缆12的端部连接在同一位置,避免了绳子与电缆的相对运动,提高了可靠性。另外绝缘连杆153从所述绝缘罩150上的孔处穿过,孔处要作密封处理。
对于电力传输方案X,优选的:见图2浮体D和浮标C之间的重块51处,所述电路延伸途中通过了绳子44中间所系的重块处的球铰式电路连接器149,再看图4:某条所述漂浮体之间的绳子44中间,通过短绳49连接一重块51,由于重块重力的作用,所述短绳49与绳子44的连接点即系点处,所述绳子44会出现<180°夹角;一球铰式电路连接器的A端通过固定架154固定在所述系点左侧的所述绳子44上,并连接左侧的一段单芯的电缆12(所述电路的一部分),其另一B端通过另一固定架154固定到所述系点右侧的所述绳子44上,并连接右侧的一段单芯电缆12(所述电路的一部分);通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线OO’,该直线与球铰式电路连接器149的中心重合。
原理:系点两侧的绳子44、固定架154、A/B端好比分别在一个虚拟的合页的两面上,两面上的元件可绕00’相对旋转,实海况中绳子44的夹角不断变化,通过固定架154带动球铰式电路连接器做相应变化,在此过程中电缆12不会受力,不会与同侧的绳子44产生相对运动,从而避免了电缆12出现弯曲摆动。
优选的:用一柔性绝缘套150将球铰式电路连接器149及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防接触海水防漏电,所述固定架154是绝缘的,该固定架、所述电缆12在从所述柔性绝缘套150上的钻出的孔处要做密封处理。
对于电力传输方案X,优选的:如图2浮标A和浮体B之间绳子44中间设一重块51,所述电路延伸途中通过了该重块处的旋转式电路连接器148。此处可以理解为绳子44断开,断开后形成的两个端点分别通过绝缘连杆153连接所述旋转式电路连接器的两端,请看图5,该图右下角是旋转式电路连接器的+连杆+第一U形架+心轴+第二U形架的结构图,内管两端固定在U形架A的两端的孔中,U形架A中部外侧分别作为第一机械&电路连接点,连接左侧所述绳子44和单芯电缆12;所述内管其所套的外管中部固定一连杆B,该连杆B与所述外管的轴线垂直,形成T字,该连杆B末端作为第二机械&电路连接点,连接右侧所述绳子44和单芯电缆12;所述内管中的心轴159两端固定在U形架C的两端的孔中,U形架C中部外侧作为第三机械连接点通过绝缘连杆153与一重块51连接。A端U形架、B连杆都是导体,电流可从一端到另一端。
原理:在实海况下的海水海风冲击下,方案X中所述漂浮体之间的距离经常变化,导致两侧绳子44的夹角也经常变化,旋转式电路连接器的两端的夹角也跟随变化。旋转式电路连接器148同时承担了电路连接和绳子的连接,其两端跟随绳子44作相应摆动的同时,保持了电路连接,每一侧的电缆12与该侧的绳子44不发生相对运动,避免了电缆12频繁弯曲导致的损坏。
优选的(见图5):用一柔性绝缘套150(如橡胶套)将该电路连接器148以及能导电的U形架A、连杆B密封起来,以隔绝海水、防止漏电。绳子44所连接的绝缘连杆153从所述柔性绝缘套150的孔处穿过,该孔处要做密封处理,绝缘连杆153的另一端连接在连杆B末端/U形架A中部外侧。所述重块位于所述柔性绝缘套外,该重块与一绝缘连杆153的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套150上的孔处钻入,并连接所述U形架C,所述孔处要做密封防水处理。
对于方案X,优选的:所述漂浮体中的某个,不是波浪发电机的浮体,在此命名为浮标(如图2中的A、C、E),所述电路经过该浮标的方式有三种:
1)见图2,浮标C左右两侧各安装一个万向节式电路连接器151;左右两侧的电路连接器的安装方法与图3一样,只是将发电机G替换成了一根单芯电缆(图2浮标C内的虚线),将左右两侧的两个电路连接器的A端连接。
原理:浮标C在海浪中颠簸,左右两侧的绳子44相对于浮标C做各种摆动,所述绳子44上的电缆12也随之摆动,借助于电路连接器151的万向连接特性,浮标C内电缆可以与浮标C外部电缆12万向连接,从而避免了电缆的弯曲导致的损坏。
优选的(参考图3):用半球形柔性绝缘罩150将所述电路连接器151、及其与所述单芯电缆12连接处密封在所述浮标C外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;在图2中的浮标C的左侧,所述绳子44是通过绝缘连杆153来连接所述浮标C的,细节可参考图3:所述绳子44与所述绝缘连杆153的一端在所述半球形柔性绝缘罩150外连接,该绝缘连杆153的另一端从所述绝缘罩150上的孔钻入,并与所述电路连接器的B端连接,该孔处要密封。这样做的效果是左侧绳子44与左侧电缆12都连接到了左侧电路连接器的B端上,避免了绳子44与电缆12的相对运动,从而提高了可靠性。
2)见图2浮标E处,所述绳子与电路连接器是并联关系,细节可参考图4,但需将图4中的重块51设想成浮标,并将图4上下翻转。浮标E左右两侧的所述绳子44先端部连接在一起,该连接点O,命名为系点,所述浮标E底部与该系点O连接;由于浮标浮力的作用,所述系点O左右两侧的所述绳子会出现<180°夹角;球铰式电路连接器149的A端的支臂156通过固定架154固定在所述系点左侧的所述绳子44上,并连接左侧的一段单芯电缆12,其B端支臂通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子44上,并连接右侧的一段单芯电缆12;通过所述系点O且垂直于该系点两侧绳子44所在的平面作一直线,该直线应与所述球铰式电路连接器149的中心重合。
原理:借助于球铰式电路连接器154的万向连接特性,将系点两侧的电缆12连接起来。系点两侧的电缆12、固定架154、绳子44好比分别在一个虚拟合页的两面上,合页的轴就在OO’上,每一合页面上的电缆12、固定架154、绳子44,不会发生相对运动,从而避免了绳子44摆动时,电缆12出现弯曲损坏。
优选的:用一柔性绝缘套150将所述电路连接器149及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架154为绝缘的,所述固定架154、所述电缆12在从所述柔性绝缘套上的钻出的孔处要做密封处理。
3)见图2浮标A处,旋转式电路连接器148是串接在所述绳子44中,细节请参照图5,但要把图5中的重块51想象成浮标59,并将图5上下翻转。
原理:此例中,电路连接器既连接了绳子又连接了电缆。浮标A在海面上随波起伏,两侧绳子44的夹角经常变化,对于依附在所述绳子上的电缆12来说,如果两侧电缆直接连接,必定因为频繁弯曲而断裂,而有了旋转式电路连接器148后,两侧电缆12的夹角变化完全由电路连接器148完成,每一侧的电缆12与绳子44不会发生相对运动,从而保护了电缆。
优选的:用一柔性绝缘套150(如橡胶套)将所述电路连接器148以及其导电的U形架A、连杆B密封起来,以隔绝海水和防止漏电。所述浮标A位于所述柔性绝缘套150外(结合图2看),所连接的绝缘连杆153从所述柔性绝缘套150上的孔处钻入,该绝缘连杆的另一端连接到心轴159所固接的U形架C上,所述孔处要做密封防水处理。
对于方案X,优选的有:见图6,所述漂浮体队列,排成环形(例如钟表的数字)队列;为保持环形,部分漂浮体被抓地锚46(星形)系泊,队列中有多个波浪发电机的浮体,所述波浪发电机的发电机G均为直流发电机/输出经过整流的交流发电机,按队列次序,将所有的波浪发电机的发电机通过电路(虚线)串联起来,但第一个发电机G1和最后一个发电机G5之间不直接电连接,从而形成一个总电源,开环处的输出电压等于各发电机的电压之和。该方案优点是:可采用单芯电缆,能量汇总简单,免去了升压站,成本低。本实施例中,优选的:所述电路沿所述绳子44(黑实线)延伸时,采用方案X2-1,所述电路从发电机到浮体外则采用方案X2-2,所述电路在经过所述绳子中间所系的重块(黑正方形)处时,采用方案X2-3、所述电路在经过所述浮标(六边形)时,则采用方案X2-4。
节II:吊锚技术在CN107255060 A已有介绍,有以下几种:
1)直连吊锚:见图1,在浮体B的两侧各系泊一个浮标A、C,每个浮标各系一根缆绳57,这两根缆绳的另一端连接到该WECS的重力锚17上;图2中的浮体D下方的重力锚17也是直连吊锚。
2)滑轮吊锚:见图1,在浮体D两侧各系泊一个浮标59,一根缆绳57的两端分别系在这两个浮标59上,这根缆绳57的中部绕过一个靠近重力锚17的滑轮56,滑轮56的滑轮架底端与WECS的重力锚17顶面连接,从上方下来的本来要连接重力锚17的采能索30,改为连接到所述滑轮架56顶端,WECS浮体G下方的重力锚以及图2中的WECS浮体B下方的重力锚都是滑轮吊锚。
3)双索道吊锚:重力锚是平放立方体,其顶面四顶点分别安装一滑轮,这样重力锚顶面的两对边各有两滑轮,每个对边的滑轮(两个)各在一根索道上滚动,两根索道在重力锚左侧合为一股,并绕一滑轮,该滑轮的滑轮架与左侧用于悬吊重力锚的缆绳连接,同样右侧也是这样,左右对称。两侧滑轮将浮标对缆绳上的拉力均分到两索道上,两索道对其所穿过的、安装在重力锚两边的滑轮提供向上拉力,从而将重力锚悬吊在水中。
4)侧绕吊锚:重力锚为平放的立方体,重力锚前后两侧面上部各安装一导缆器,在重力锚的右侧两竖直棱边上安装两导向滑轮,缆绳依次穿过后导缆器、绕过右后棱边的导向滑轮、右前棱边的导向滑轮、穿过前导缆器,两导缆器及两导向滑轮与重力锚顶面距离相等。悬吊缆绳相当于从重力锚一侧绕过,力作用点是在两侧的导缆器上。很显然,借助于导缆器、导向滑轮,重力锚可以沿缆绳滑动。
5)担架吊锚:两根硬直杆平行、端面对齐的分别穿过重力锚两个相隔一定距离的贯穿横向通孔,两根硬直杆的左端与一钢架固接,两根硬直杆的右端与另一钢架固接,两侧的悬吊缆绳分别通过V形绳索与两侧钢架连接,即V形绳索的两个顶点连接钢架两端,V形绳索的底端连接悬吊缆绳。两侧的悬吊缆绳对两根硬直杆提供了向上的拉力,硬直杆则给与重力锚向上的托举力,类似担架。而重力锚可以以硬直杆做导轨左右滑动。
上面3)、4)、5)三种吊锚方案,重力锚两侧的悬吊缆绳的另一端分别连接水面上的相隔一定距离系泊的两浮标,而波浪发电机的浮体则处于在两浮标中间,这与1)、2)吊锚方案是一样的。对于上述五种吊锚方案,重力锚的湿重(重力减去浮力)要大于WECS做功时向上的拉力,而两浮标的最大可提供浮力大于重力锚湿重,最好还有足够的冗余储备浮力。
优选的:以上各种吊锚方案,所述浮体与所述浮标间用绳子44连接(如图1、2)。这样互为一个整体互相牵扯,当浮体移动时会被两侧浮标拉扯,从而避免浮体偏离太大。从而避免浮体下方的重力锚横纵跟随的运动到达极限。进一步优选的:在所述绳子44中间系上重块51以提供缓冲。
以上即为吊锚方案。对于WECS的预紧液压系统来说,作为水下之相对运动参照物的被悬吊重力锚,如果不稳定,将不利于WECS的预紧液压系统的MCU更好的判断WECS的工作状态,因为WECS浮体和重力锚都在动的这种相对运动要比只有WECS浮体在动而重力锚稳定的相对运动更复杂,例如有时候浮体随波浪在下落,而重力锚在以更快是速度下落,这时浮体其实是相对重力锚上升的,液压缸是处于做功状态的,此时MCU很难判定WECS是处于哪个状态了,所以让吊锚(被悬吊的重力锚)尽量保持稳定是必要的,下面是三种针对吊锚技术改进的具体措施。
对于吊锚方案,优选的:见图2,所述浮标(A、C、E)为细长胶囊外形,连接浮标的连接点位于胶囊的一端的外表中心点上。对于同样体积的细长胶囊形状和扁状的浮标,波浪上下起伏所引起的浮力变化,肯定是前者小。这样就使得吊锚能够更加的稳定。
优选的(见图1):吊锚系统中的重力锚17底部固接一水平阻尼板97,重力锚处于阻尼板的中央上方位置。作用是:利用阻尼板在水中运动遇到的水的阻力,来使得重力锚能够在竖直方向上比较稳定。
优选的:悬吊重力锚17的缆绳57中部替换为第二拉簧104(如图1、2),作用是:改变重力锚17与悬吊其的浮标59的联动运动特性,使得重力锚与悬吊浮标之间可以不同步,弹簧起到缓冲的作用。补充:如果悬吊缆绳本身弹性很好,比如尼龙绳,也可以等效为加了弹簧。
在只有阻尼板97而没有悬吊缆绳上的第二拉簧104缓冲的情况下,如果悬吊用的缆绳59刚性太强,那么因为加了阻尼板的重力锚的运动受到水的巨大阻力,而浮标在海面会受到波浪的冲击,这样就会导致悬吊缆绳上出现非常大的冲击力,为解决这个问题,进一步优选的:吊锚技术同时采用了前述的第二拉簧和阻尼板方案,这样可大大降低悬吊缆绳上的冲击力。
节III:利用波浪浮力单向做功的波浪发电机
下面介绍一下的利用波浪浮力单向做功的波浪发电机,是在波浪上升时利用波浪浮力做功发电,而在波浪下落时复位,核心是波浪能采集转换系统,即Wave EnergyConvert System简称WECS(不含控绳装置),其包括海面组件、采能索30、水下之相对运动参照物(如重力锚17/吊锚/真空吸力锚/桩),所述海面组件是指波浪发电机靠近海面的那一部分,是将相对运动转换成电能的部分,包括浮体、相对浮体运动之构件、液压系统及发电机,所述相对浮体运动之构件通过采能索与所述水下之相对运动参照物连接,或通过控绳装置79的采能索30连接。
倒L型WECS,确切来说,属于单浮体压差B型,见图7,包括浮体1、倒L刚架19、闭式液压系统、充当导轨作用的上下两个导缆器11。所述浮体1,其结构为轴线有通孔的圆柱体外形的全封闭空心壳体,其轴线的旋转剖面是矩形;一方管截面的倒L刚架19,其竖边从上下两个间隔一定距离的四滚柱导缆器11中穿过,其中上面的导缆器安装在通孔中的上端,下面的那个导缆器安装在一直筒63内的底部,该直筒63竖立,且顶端固定在浮体的底部,直筒63的内径大于(也可小于、等于)浮体上的通孔,且中心轴线与所述浮体的通孔轴线重合;所述倒L刚架的竖边的四个侧面分别与所述两个导缆器的四个滚柱一一紧贴。导缆器的作用如同引导倒L刚架19上下运动的导轨。这里的直筒63相当于支架,当然也可没有直筒63,下面的那个导缆器11安装在浮体1通孔中的底部。
倒L刚架19的横边末端与一竖直的柱塞缸的柱塞杆3的末端连接,可采用固接/铰轴/耳环方式,该柱塞缸138的后端与浮体1顶面连接,可采用固接/铰轴/耳环方式,当然,柱塞缸138也可以倒置,分别与倒L刚架横边末端和浮体1顶面连接;所述柱塞缸138也可有一定倾斜度,最好是在倒L刚架所在平面内;效果是:倒L刚架向下压液压缸时,做功末期比初期可驱动更高的液压缸内的压力,因为随着倒L刚架的下降,柱塞缸138的倾斜度会增大,压缩柱塞缸138在竖直方向上所需的分力减少,这样有利于更充分的利用波浪上升时,浮体1所受的剩余净浮力,当然对于柱塞缸138倾斜安装这种情况,其与倒L刚架和浮体1顶部的连接都不能采用固接方式。
优选的:倒L刚架19底端与控绳机构79的机壳连接,采用万向连接84,好处是,控绳机构79的机壳可以跟随采能索30的摆动而摆动,可以减少采能索30在控绳机构79上的导缆器11的压力,当采能索30在沿该导缆器底层的那一对滚柱的轴向摆动时,借助于控绳机构79的跟随运动性,可以大大减少采能索30在导缆器11上的磨损,优选的所述挠性/万向连接为十字万向节/双锁环连接,可阻止控绳机构79的转动,避免采能索与复位索的缠绕。
优选的:限位块106固定在倒L刚架的竖边上部,在柱塞杆3向下运动接近柱塞缸138底部时,限位块106先与浮体1顶面碰撞,从而保护柱塞缸138。
液压系统为闭式循环,循环路线是所述柱塞缸腔、准出单向阀、高压蓄能器、液压马达、低压蓄能器、准入单向阀、柱塞缸腔,所述液压马达带动发电机发电;柱塞缸138底端的进出油口所接的液压管从所述浮体顶盖钻入,钻入处要做密封处理,发电机以及除柱塞缸外的液压系统均在浮体腔内。
原理:与前述的单浮体压差复位B型的原理基本一样,在液压缸138的工作没有超出行程、不触发控绳装置的情况下,浮体1随波起伏,而倒L刚架底端与重力锚之间的绳索30长度被锁定,所以柱塞杆3顶端的最大高度也被锁定,而柱塞缸138缸体底端随着浮体1上下运动,当浮体1上升时,柱塞缸138被压缩,输出高压液压油,因为准入单向阀那里走不通,所以液压油只能经准出单向阀(相对于柱塞缸而言,只准出)到达高压蓄能器,高压蓄能器的压强>低压蓄能器的压强>大气压,在高压蓄能器-低压蓄能器的压差作用下,推动液压马达旋转,带动发电机发电,同时液压油也从高压蓄能器流到低压蓄能器中。当浮体1下落时,采能索30的拉力迅速降低,此时柱塞缸腔内的压力也迅速降低,这时在低压蓄能器-大气压的压差作用下,推动柱塞向上顶起,从而实现了柱塞缸的复位。优选的:增加滤油器5。
优选的:所述柱塞杆3外套防护罩10(最好为软橡胶材质),该防护罩10一端与柱塞杆柄对接密封,另一端与所述柱塞缸108缸体外侧对接密封。
优选的:所述发电机为无刷永磁发电机;优选的:在所述马达旁并联一溢流阀,一旦马达因某种原因停转,高压蓄能器的高压油可经溢流阀进入低压蓄能器,从而避免高压蓄能器中压力过高。优选的:所述马达为端面配流的轴向柱塞马达。
优选的,关于补油系统:柱塞缸138的缸体顶端增加一个罩,该罩与所述缸体顶面形成一个收集泄油的密封腔,柱塞杆3从该腔顶面孔处的密封圈中穿出,泄油管115从所述密封腔中引出,然后向下延伸,从所述浮体1顶盖钻入腔内(钻入处要做密封处理,不破坏浮体的全封闭性),最后进入一油箱。
优选的:由本波浪发电机发出的电驱动的电动补油泵73从所述油箱中抽取液压油,注入到所述闭式液压循环系统中;进一步优选的:增加一单片机及附属电源电路,该单片机根据油箱的液位传感器144/闭式循环液压系统上的液压传感器发来的信号,对该电动补油泵73进行启停控制,当液位传感器144监测到油箱里油过多或者是所述液压传感器监测到闭式液压循环系统中的压力过低,MCU会开动电机,带动补油泵从油箱抽油注入到闭式液压循环中去。
优选的:控绳装置的电缆12从浮体腔内出发,向上从浮体顶面钻出(出口要密封),然后变为螺旋形状向上延伸,最后钻入一水平钢管71,该钢管71与倒L刚架19的侧面焊接且二者管腔相通,所述电缆12沿所述钢管71水平延伸,进入倒L刚架的竖边方管内向下延伸,最后从倒L刚架底端侧面钻出,最终进入控绳机架机壳79内。如果倒L刚架19与控绳机构机壳79是固接,则电缆12可直接从倒L刚架底端出口进入控绳机架机壳内,但入口处要密封。功能:电缆12部分采用螺旋形状是为了适应倒L刚架与浮体顶面的相对距离变化,电缆12在倒L刚架方管内可以得到保护。
Claims (10)
1.一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:海面上现有一列漂浮体,该队列首尾的漂浮体被系泊,该队列中,相邻漂浮体之间用绳子连接,也就是说整列漂浮体被多根绳子串联成一串;队列中,有的漂浮体为波浪发电机的浮体,该波浪发电机的发电机引出来的电路钻出其浮体后,附在所述绳子上并沿其延伸。
2.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述漂浮体队列,排成环形队列;为保持环形,其中部分漂浮体被锚系泊,队列中有多个(≥3)波浪发电机的浮体,所述波浪发电机的发电机均为直流发电机,或者是输出经过整流的交流发电机,而且所述发电机的正负极输出电路分别向两个相反的方向从浮体内引钻出,并继续沿各自方向沿所述绳子延伸,按所述队列次序将波浪发电机的发电机通过所述电路串联起来,但第一个和最后一个波浪发电机的发电机之间不做直接连接,这样便形成一个总电源,输出电压等于各发电机的电压之和;
所述漂浮体之间的绳子中间安装有重块,所述电路在经过所述绳子中间所系的所述重块处时,采用方案X2-3,所述电路沿所述绳子延伸时,采用方案X2-1,所述电路从发电机到浮体外则采用方案X2-2,所述电路在经过浮标时,则采用方案X2-4;关于这几个方案,详解如下:
方案X2-1:所述电路的一部分为一段电缆,结构可选如下之一:1)该电缆被多个间隔开来的细绳拴在所述绳子上,所述细绳一端系在所述绳子上,另一端系在所述电缆上,每两根所述细绳之间,所述电缆的长度比所述绳子长;2)所述电缆螺旋的缠绕在所述绳子上;3)所述电缆为套在所述绳子上的螺旋电缆;
方案X2-2:所述电路在钻出所述浮体处通过了万向节/球铰式电路连接器;具体为:作为所述电路的一部分,由所述发电机的其中一个电极引出来的单芯电缆,连接一万向节/球铰式电路连接器的A端;其A端固定在所述浮体外壳上;另外,如果所述浮体外壳导电,则A端应与浮体外壳间绝缘,而该电路连接器的B端在浮体外部,并连接一此处的沿所述绳子延伸的作为所述电路的另一部分的单芯电缆的一端;
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器密封在所述浮体外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述B端连接,该孔处要密封;
方案X2-3:所述绳子中间设有重块,所述电路延伸途中通过该重块处的电路连接器,有两种设计方案:
1)某条所述漂浮体之间的绳子中间某点作为系点,通过短绳/锁链/连杆连接所述重块;所述电路连接器为旋转/万向节/球铰式,其一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段作为所述电路的一部分的单芯电缆,其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段作为所述电路的一部分的单芯电缆;通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与所述旋转式电路连接器的轴线重合,或与万向节/球铰式电路连接器的中心重合;
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的孔处钻出,该孔处要做密封处理;
2)某条所述漂浮体之间的所述绳子在所述重块处断开,断开后形成断点处的左右两侧绳子:该两侧绳子与所述电路连接器的连接方法,具体分为两种:
(1)所述电路连接器是万向节/球铰式,所述重块左侧的所述绳子与左侧的作为所述电路的一部分的单芯电缆均连接到所述电路连接器的A端上,所述重块右侧的所述绳子与右侧的作为所述电路的一部分的单芯电缆均连接到所述电路连接器的B端上;关于所述重块与所述电路连接器的连接是这样的:所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中某一个端点与所述重块连接,或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述重块连接,或所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述重块连接;本段为方案X2-3-2-1;
(2)所述电路连接器是旋转式的:旋转式电路连接器的结构为:一直的圆管,即内管、A端的外面,套上一个比它短的直的第二圆管即外管、B端,所述外管内壁紧贴所述内管外表面,但二者为间隙配合,即所述内管可在所述外管内自由转动,它们均为导体;
优选的:在所述外管内固接导电的弹片,该弹片压在所述内管上,电流可从外管流到内管;
所述旋转式电路连接器的外管中部与一直的连杆的一端固接,形成T字结构,该连杆是导体并与外管电导通,该连杆末端作为该电路连接器与外部的第一机械&电路连接点,连接所述重块某一侧的所述绳子和作为所述电路的一部分的单芯电缆;所述内管的两端分别固定在一第一U形架的左右两端的孔中,该第一U形架是导体且与内管导通,该第一U形架中部外侧作为该电路连接器与外部的第二机械&电路连接点,与所述重块另一侧的所述绳子和作为所述电路的一部分的单芯电缆连接;在所述内管中又插入一比它长的心轴,该心轴与所述内管间隙配合,其两端分别固定在第二U形架左右两端的孔中,该第二U形架中部外侧作为第三机械连接点,与所述重块连接,本段为方案X2-3-2-2;对于方案X2-3-2-1和X2-3-2-2,优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器、所述第一U形架、与所述外管所固接的连杆密封起来,以隔绝海水和防止漏电,而且所述绳子是通过绝缘连杆连接所述电路连接器的,具体为:所述绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述电路连接器的A、B端或第一、第二机械&电路连接点,所述孔处要密封;所述重块可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述重块也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理;
方案X2-4:所述漂浮体中的某个为浮标,所述电路经过该浮标的方式有三种:
1)所述浮标左右两侧各安装一个万向节/球铰式电路连接器;左右两侧的电路连接器的安装方法与方案X2-2一样,拿一侧来做具体说明:所述电路连接器的一个端固定在所述浮标外壳上,如果浮标外壳导电,则A端应与浮标外壳间绝缘,该电路连接器的B端位于所述浮标外部,并连接此处的沿所述绳子延伸的作为所述电路的一部分的单芯电缆的一端;另外再增加一根单芯电缆将所述的左右两侧的电路连接器的A端连接;
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、与所述单芯电缆连接处密封在所述浮标外壳上,以避免其接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述电路连接器的B端连接,该孔处要密封;
2)所述浮标左右两侧的所述绳子先端部连接在一起,该连接点,命名为系点,所述浮标底部与该系点连接;一旋转/万向节/球铰式电路连接器的A端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段作为所述电路的一部分的单芯电缆,其B端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段作为所述电路的一部分的单芯电缆;通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与所述旋转式电路连接器的轴线重合,或与万向节/球铰式电路连接器的中心重合;优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器,以及其与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的钻出的孔处要做密封处理;
3)所述电路连接器是万向节/球铰式,所述浮标左侧的所述绳子与左侧作为所述电路的一部分的单芯电缆均连接到所述电路连接器的A端上,所述浮标右侧的所述绳子与右侧的作为所述电路的一部分的单芯电缆均连接到所述电路连接器的B端上;另外,关于所述电路连接器与所述浮标的连接是这样的:所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中某一个端点与所述浮标连接,或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述浮标连接,或所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述浮标连接,以上为方案X2-4-3-1。所述十字架某端/钟形罩外表/球座与所述浮标的连接优选的是采用活动连接;
或者所述电路连接器是旋转式的,它的外管中部与一直的连杆的一端固接,形成T字结构,该连杆是导体并与外管电导通,该连杆末端作为该电路连接器与外部的第一机械&电路连接点,连接所述浮标某一侧的所述绳子和作为所述电路的一部分的单芯电缆;所述电路连接器的内管的两端分别固定在一第一U形架的左右两端的孔中,该第一U形架是导体且与内管导通,该第一U形架中部外侧作为该电路连接器与外部的第二机械&电路连接点,与所述浮标另一侧的所述绳子和作为所述电路的一部分单芯电缆连接;在所述内管中又插入一比它长的心轴,该心轴与所述内管间隙配合,其两端分别固定在第二U形架左右两端的孔中,该第二U形架中部外侧作为第三机械连接点,与所述浮标连接,以上为方案X2-4-3-2;
对于方案X2-4-3-1和X2-4-3-2,优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器、所述第一U形架以及与所述外管所固接的连杆密封起来,以隔绝海水和防止漏电,而且所述绳子是通过绝缘连杆连接所述电路连接器的,具体为:所述绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接一绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述A端、B端,或第一、第二机械&电路连接点上,所述孔处要密封;所述浮标可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述浮标也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述第三机械连接点/十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述电路的一部分为一段电缆,该电缆螺旋的缠绕在所述绳子,或该电缆为套在所述绳子上的螺旋电缆。
4.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述电路在钻出所述浮体处通过了万向节/球铰式电路连接器;具体为:作为所述电路的一部分,由所述发电机的其中一个电极引出来的单芯电缆,连接一万向节/球铰式电路连接器的A端,该端固定在所述浮体外壳上,如果浮体外壳导电,则A端应与浮体外壳间绝缘,而该电路连接器的另一B端在浮体外部,并连接一沿所述绳子延伸的单芯电缆;优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、及其与所述电缆连接处密封在所述浮体外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;进一步优选的:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并与绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述B端连接,该孔处要密封。
5.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述绳子中间系有重块,所述电路延伸途中通过该重块处的万向节/球铰式电路连接器,有两种设计方案:
1)某条所述漂浮体之间的绳子中间某点作为系点,通过短绳/锁链/连杆连接一重块;所述电路连接器的一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯的电缆,其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯的电缆;通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线应与万向节/球铰式电路连接器的中心重合;
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器及与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的孔处钻出,该孔处要做密封处理;
2)某条所述漂浮体之间的所述绳子在中间断开,断开后形成的两个端点分别连接所述电路连接器的两端,这两端分别连接其左右两侧的单芯电缆,所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点连接一重块;或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上连接一重块;或者所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上连接一重块;
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器以及其与所述电缆的连接处密封起来,以隔绝海水和防止漏电;所述绳子是通过绝缘连杆来连接所述电路连接器的两端的,具体为:所述绳子在所述柔性绝缘套外,并连接到所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接到所述A/B端上,所述孔处要密封;所述重块可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述重块也可位于所述柔性绝缘套外,该重块与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述漂浮体中的某个为浮标,所述电路经过该浮标的方式有三种:
1)所述浮标左右两侧各安装一个万向节/球铰式电路连接器;左右两侧的电路连接器的安装方法一样,拿一侧的来做说明,具体为:所述电路连接器的的A端固定在所述浮标外壳上,如果浮标外壳导电,则A端应与浮标外壳间绝缘,该电路连接器的B端在所述浮标外部,并连接该侧的沿所述绳子延伸的单芯电缆的一端;另外再增加一根单芯电缆将所述的两个电路连接器的A端连接;
优选的:用半球形柔性绝缘罩将所述电路连接器、及其与所述单芯电缆连接处密封在所述浮标外壳上,以避免接触海水,连接B端的电缆从所述柔性绝缘罩上的孔钻入,该孔处要密封;
进一步优选的:所述绳子是通过绝缘连杆来连接所述浮标的,具体为:所述绳子在所述半球形柔性绝缘罩外,并连接所述绝缘连杆的一端,该绝缘连杆的另一端从所述绝缘罩上的孔钻入,并与所述电路连接器的B端连接,该孔处要密封;
2)浮体左右两侧的所述绳子先端部连接在一起,该连接点,命名为系点,所述浮标底部与该系点连接;一万向节/球铰式电路连接器的一端通过固定架固定在所述系点左侧的所述绳子上,并连接左侧的一段单芯的电缆,其另一端通过另一固定架固定到所述系点右侧的所述绳子上,并连接右侧的一段单芯电缆;通过所述系点且垂直于该系点两侧绳子所在的平面作一直线,该直线与万向节/球铰式电路连接器的中心重合;
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器,以及其与所述电缆连接处整个包裹并密封住,以防水防漏电,所述固定架为绝缘的,所述固定架、所述电缆在从所述柔性绝缘套上的钻出的孔处要做密封处理;
3)所述浮标左侧的所述绳子的端点与左侧的单芯电缆均连接到一万向节/球铰式电路连接器的A端上,所述浮标右侧的所述绳子的端点与右侧的单芯电缆均连接到所述电路连接器的B端上;所述电路连接器是十字万向节式,其十字架的其中一个端点与所述浮标连接;或所述电路连接器是球笼万向节式,该万向节的钟形罩外表面上与所述浮标连接;
或者所述电路连接器是球铰式,该球铰的球座外表面上与所述浮标连接;
优选的:用一柔性绝缘套将所述电路连接器,以及其与所述电缆的连接处密封起来,以隔绝海水和防止漏电;所述绳子是通过绝缘连杆连接所述电路连接器的A/B端的,具体为绳子端点在所述柔性绝缘套外,并连接所述绝缘连杆一端,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔钻入其内,并连接在所述电路连接器的A/B端上,所述孔处要密封;所述浮标可位于所述柔性绝缘套内,其通过短绳/锁链/连杆与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,或直接连接;所述浮标也可位于所述柔性绝缘套外,并与一绝缘连杆的一端连接,该绝缘连杆另一端从所述柔性绝缘套上的孔处钻入,并与所述十字架某端/钟形罩外表面/球座外表面连接,所述孔处要做密封防水处理。
7.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述漂浮体队列,排成环形队列;为保持环形,其中部分漂浮体被锚系泊,该队列的漂浮体中有数量≥3的波浪发电机的浮体,所述波浪发电机的发电机均为直流发电机,或者是输出经过整流的交流发电机,而且所述发电机的正负极输出电路分别向两个相反的方向从浮体内引钻出,并继续沿各自方向沿所述绳子延伸,按所述队列次序将波浪发电机的发电机通过所述电路串联起来,但第一个和最后一个波浪发电机的发电机之间不做直接连接,这样便形成一个总电源,输出电压等于各发电机的电压之和。
8.根据权利要求7所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述漂浮体之间的绳子中间安装有重块,所述电路在经过所述绳子中间所系的所述重块处时,采用X-3,所述电路沿所述绳子延伸时,采用方案X-1,所述电路从发电机到浮体外则采用方案X-2,所述电路在经过所述浮标时,则采用方案X-4。
9.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述队列中,所述漂浮体中某个为波浪发电机的浮体,采用了吊锚方案,即:其两侧的漂浮体为浮标,两浮标通过缆绳将所述波浪发电机的重力锚悬吊在水中;所述浮体分别与其左右两侧的所述两浮标之间都用绳子连接;且在所述绳子中间系上重块;
优选的:该悬吊的重力锚底部与一水平放置的阻尼板固接,所述重力锚处于阻尼板的中央上方处;
优选的:在所述重力锚与所述浮标之间的悬吊缆绳的中段与一第二拉簧串接,即所述悬吊缆绳在中段断开,形成的两个端点分别连接所述第二拉簧的两端;进一步优选的,如所述吊锚为直连吊锚,则该重力锚两侧的悬吊缆绳上均串接有第二拉簧;
优选的:悬吊重力锚的所述浮标为细长胶囊外形,轴线竖立,所述悬吊缆绳的连接在该胶囊形浮标的底端中心。
10.根据权利要求1所述的一种基于漂浮体队列的输电系统,其特征在于:所述的波浪发电机,包括波浪能采集转换系统,该波浪能采集转换系统包括海面组件、采能索、水下之相对运动参照物,所述海面组件为单浮体压差复位型,具体为:
该波浪发电机的浮体,结构可理解为:一封闭壳体,中心贯穿一竖直的直管,然后去除直管内的壳体部分,形成一个中心有通孔的全封闭壳体;一倒L刚架的竖边为方管或细长方体的长直杆,该竖边从安装在所述通孔中的上下两个间隔一定距离的四滚柱导缆器中穿过,并且其四个侧面与所述四滚柱导缆器的四个滚柱分别一一紧贴,所述两个四滚柱导缆器也可替换为上下两段引导倒L刚架上下运动的导轨;倒L刚架的横边在所述浮体之上,该横边与一竖直/倾斜的柱塞缸的柱塞杆柄连接,该柱塞缸的缸体后端与所述浮体顶面连接,所述柱塞缸也可倒置连接,即:其柱塞缸缸体后端与所述倒L刚架的横边连接,其柱塞杆柄与所述浮体顶面连接;所述柱塞缸与其他构件的所述连接为固接/铰轴/耳环方式,但如果柱塞缸是倾斜的,则不适用固接;倒L刚架底端与所述采能索一端连接,该采能索另一端与所述水下之相对运动参照物连接,或所述倒L刚架底端先与控绳机构顶端连接,该控绳机构的采能索的底端与所述水下之相对运动参照物连接,所述倒L刚架与控绳机构顶端的连接方式为固接/活动连接,优选挠性/万向连接,比如双锁环/十字万向连接;
所述液压系统为闭式循环,循环路线是所述柱塞缸腔、准出单向阀、高压蓄能器、液压马达、低压蓄能器、准入单向阀,所述液压马达带动发电机发电;
另外所述两导缆器/导轨中下面的那个,也可以安装在一竖立直筒内的底部;具体为:增加一竖立直筒,该直筒顶端与所述浮体底面固接,该直筒轴线与所述通孔轴线重合,该直筒内径大于所述通孔,或内径小于所述通孔但顶端固接一法兰,通过该法兰与所述浮体底面固接;所述的两个导缆器/导轨中的下面的那个,下移安装到所述直筒内的底部,而上面的那个导缆器/导轨安装在所述浮体通孔内的上部。
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