CN113864104A - 浮球海浪发电 - Google Patents
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Abstract
浮球海浪发电是一种设计为圆体型状的发电装置，漂浮在海面上，浮球周围设计安装若干杠杆浮力臂，利用杠杆浮力臂采集海浪上下波动起伏的动能，再通过杠杆浮力臂的阻力端齿轮滑板上下滑动作用，将海浪动能转换为机械动能，以“一心多点，九牛推磨”的机械系统传导动力、汇聚动力、定点动力，推动发电机高速转动，实现发电的目的。此设备无论是单机组或多机组合都具有产品的使用价值属性。是一次性投入，具有维护成本低、生产周期长、安装投入快、推广价值高的特点。
Description
一、浮球海浪发电技术领域。是一种利用海浪动能发电的设备装置。设计为圆体型的浮球，漂浮在海面上，浮球周围设计安装若干杠杆浮力臂，在每个杠杆浮力臂的杠杆阻力点上安装一套齿轮滑板，随着海浪波动杠杆浮力臂上下起伏，而杠杆阻力臂的齿轮滑板也产生上下滑动，将海浪动能转换为机械动能。通过机械系统传导动力，围绕一台发电机为中心，设置若干的力推动点，使发电机转动起来，达到发电的目的。无论是单机设备或是多机组合都具有产品的使用价值属性。浮球海浪发电是一次性投入，具有维护成本低、生产周期长、安装投入快、推广价值高的特点。
二、浮球海浪发电背景技术。当今时代研究开发可再生能源建设是人类社会发展的必然选择。风电、水电、光电与人们生活和社会生产息息相关，正方兴未艾、蓬勃发展。而资源丰富的海洋能源也在被人们关注，不断研究开发。广阔的海平面在阳光、风力的作用下，产生丰富强大的海浪和洋流动能。利用海浪和洋流动能发电已经有了初步成效，如：“海蛇”海浪发电、“帽贝”海浪发电、海岸固定式振荡水拄型发电；水流型发电；压力柔性袋型等装置发电等等。但是目前的状况是投入成本高、回报利润低，商用推广难。所以，研究开发海浪发电仍然是路途遥远，前景广阔的项目。
三、浮球海浪发电说明。
1、浮球海浪发电是一种设计为圆体型状的发电设备。漂浮在海面上，浮球周围设计安装若干杠杆浮力臂，利用杠杆浮力臂采集海浪上下波动的动能，再通过杠杆阻力端的齿轮滑板上下滑动作用将海浪动能转换为机械动能，以“一心多点，九牛推磨”的机械系统传导、聚集动力，推动发电机高速转动，实现发电的目的。
2、浮球设计原理和要求：浮球外观设计为椭圆体，整体分为三层结构。上层为防水罩，中间部分为设备台，下面部分为浮力平衡端，浮球周围有若干杠杆浮力臂。图1、图2。
图示介绍，每层的分配结构没有固定尺寸要求，高度最大值和水平最大直径也没有固定尺寸要求。
上层结构是防水罩：其作用是防雨水、防海浪，通风、透气、散热。其规格与整体一致即可。图3、图4。
中间层结构是设备台：圆周水平最大直径应重点考虑整体总重量与整体浮力的要求相适应。图5、图6、图7。
底部层结构是浮力平衡端。既要考虑整体浮力，又要考虑整体平衡倾斜度不大于35度。所以，在底部末端内设计安装一个固定的内圆圈，在圆圈内放入一个适当体重的实体圆球，圆球在圆圈内能自由滚动起平衡作用。使整体浮球在海面上能自由晃动成为一个不倒翁式的浮球整体。底部的高度可以通过平衡要求来调节。图8、图9、图 10。
3、海浪波动分析。海浪的波动形式是上下起伏产生大小不同的动能。波据的参数和浪高正负值大小都会产生不同的动能。图11.
4、海浪动能采集。在浮球周围设计安装若干杠杆浮力臂，其杠杆浮力臂需要设计多少应根据圆体周长计算，在条件许可的情况下杠杆浮力臂多比少好，才能采集海浪动能发挥最佳效果。
我们了解到海浪无论是向上或是向下波动，都存在一定的动能，当我们设计安装的杠杆浮力臂随着海浪波动，带动了杠杆阻力臂上下起伏，而在杠杆阻力臂端设计安装的齿轮滑板也会产生上下滑动，将海浪动能转换为机械动能。每台阻力臂都安装上下齿轮滑板，其俩测都有动力齿轮组合，所以每组杠杆浮力臂共有四个机械动力点设置。每台浮球海浪发电机是根据发电机的功率大小和浮球周长确定杠杆浮力臂的配置多少，假如设计为16组杠杆浮力臂，那么就有64个机械动力点产生。这好比一台磨共有64个人同时推它，是围绕发电机的转子为中心，周围设置了若干的动力点，多点齐发就能产生强大的动力。这是“一心多点、九牛推磨”的机械系统推动发电机的转子高速旋转。这64个力点并不是均衡一致的，但是，可以通过单向齿轮机械原理解决彼此相互不受干扰的问题。同时要在每个杠杆浮力臂上安装防水设备，预防海水渗人。图12、图13、图14、图15。
5、动力传导原理：当海浪动能转换为机械动能后。再通过机械系统完成动力传导、动力汇总、动力定点。在每个杠杆浮力臂上设计安装一套机械传导系统，主要由定向齿轮、伞型齿轮和转动轴组成。通过“四点汇一”的机械系统实现动力汇聚。“四点汇一”是将每组杠杆浮力臂的四个力点，通过机械系统汇聚成一个力点，这属于上位技术领域，这里就不再说明介绍了。图16、图17、图18。
6、动力汇总。浮球海浪发电设计为圆体型，就是考虑到漂浮物在海水中自由晃动不存在有方位上的任何障碍，同时设计为“一点多心、九牛推磨”的机械动力系统，实现推动力的最佳组合。图19、图20。
7、发电机配置：一台浮球海浪发电设备只安装一台发电机，根据需求可以考虑发电机的功率大小，安装在浮球中心位置，发电机的定子固定在浮球座盘上，转子安装在大齿轮转盘的中心，通过内心齿轮作用使发电机高速旋转，达到发电的目的。图21、图22、图23。
8、浮球下端设计：整个浮球在海水平面上漂浮着，在海浪和洋流的作用下会产生严重移位，所以需要在浮球下端设计安装牵引固定装置，同时要考虑到浮球需要自由晃动和自由旋转不受干扰，应在浮球下端设计安装一个能旋转360度的活动接口，达到即能旋转又能牵引的目的。图24、图25、图26。
9、线路设计提示、：总体线路设计为输入线路和输出线路，俩套线路都可以通过固定装置的牵引路径布设，同时还可以在旋转接口处安装碳刷解决输电系统因旋转接口旋转而不受影响。
10、电控装置提示：这是一个必备要求，可以利用自供电，也可以使用外供电。电控至少需要俩套系统：第一套电控系统是输出电控制系统，确保发电输出平稳。另一套电控系统是机械电控系统，调节机械运转状况，方便待机检修、维护机械故障。
11、多机组合：以上介绍的是单机组设计，在风浪大的海区可以利用浮管连接建立多机组合，实现发电并网商用的目的。无论是单机组或是多机组合都具有产品的使用价值属性。图27。
12、该项发明的技术难题是防水处理和防水部件的维护。
13、选材要求：应考虑轻型、坚固、耐腐蚀、抗老化。
四、浮球海浪发电附图说明：
图1是浮球结构原理主视图：A为浮球上层结构。B为浮球中层结构。C为浮球底层结构。D为实体圆球。E为杠杆浮力臂浮球。F为浮球底层内圆圈。
图2是浮球结构原理俯视图：E为杠杆浮力臂浮球。H为单立式发电机。G为杠杆浮力臂。
图3是浮球防水罩结构原理主视图：A为通风、透气、散热通道。
图4是浮球外观俯视图：B为杠杆浮力臂浮球。
图5是浮球中层结构原理外观主视图：A为浮球的中层设备台。 B为杠杆浮力臂浮球。
图6是浮球外观结构原理主视图：A为浮球上层防水罩。B为杠杆浮力臂浮球。C为浮球的中层设备台。D为浮球底层。E为浮球底部平衡端内圆圈。F为实体圆球。
图7是浮球结构原理俯视图：A为杠杆浮力臂浮球。B为单立式发电机。
图8是浮球外观主视图。
图9是浮球外观侧视图。
图10是浮球结构俯视图：A为发电机转子。B为发电机定子。C 为杠杆浮力臂。
图11是海水波浪示意图：A、C为海浪高点。B、D为海浪低点。
图12是杠杆浮力臂示意图一：A为杠杆浮力臂齿轮滑板。B为杠杆浮力臂在水平状态。
图13是杠杆浮力臂示意图二：A为杠杆浮力臂齿轮滑板。B为杠杆浮力臂在水平下状态。
图14是杠杆浮力臂示意图三：A为杠杆浮力臂齿轮滑板。B为杠杆浮力臂在水平上状态。
图15是齿轮滑板主视图：A为杠杆浮力臂齿轮滑板。B为单向动力齿轮。
图16是单向动力齿轮。
图17是伞形转动轴。
图18是伞形齿轮。
图19是动力转盘结构俯视图：A为发电机转子。B为发电机定子。 C为以发电机为中心的转盘。D为推动力单向齿轮。
图20是发电机结构原理主视图一：A为发电机转子。B为发电机定子。C为以发电机为中心的转盘。D为推动力单向齿轮。
图21是发电机结构原理主视图二：A为发电机转子。B为发电机定子。C为推动力单向齿轮。
图22是发电机结构原理主视图三：A为单立式发电机。B为以发电机为中心的转盘。C为推动力单向齿轮。
图23是发电机动力转盘结构原理示意图：A为发电机转子齿轮。 B为高速齿轮。C为变速齿轮。D为推动力单向齿轮。
图24是浮球牵引结构原理主视图：A为浮球底部。B为浮球底部的内圆圈。C为实体圆球。D为牵引链条。E为能360度旋转的活动接口。F为输入、输出电缆线。G为牵引固定点。
图25是浮球牵引结构原理侧视图。
图26是浮球牵引结构原理俯视图：A为实体圆球。B为浮球底部的内圆圈。C为浮球底部。
图27是浮球多机组合示意图：A为浮球海浪发电机。B为浮管。
五、浮球海浪发电具体实施方式
1、生产图设计：首先应确定发电机的功率，根据发电机部件参数和其他所有部件参数计算总重量，设计符合浮力要求的外壳生产图。再对每个部件要求设计出部件生产图。
2、按图生产出每个部件。
3、现场组装、调试。
4、试运行调试，合格后交付使用。
5、指导维护与售后服务。
Claims (5)
1.浮球海浪发电设备的外观设计：圆体型浮球。
2.浮球海浪发电的不倒翁浮球设计：在浮球下端设计安装一个固定的内园，内园中放入一个适当体重的实心物体并能自由滚动，使浮球在海面上自由晃动，成为一个不倒翁式的浮球物体。
3.海浪动能采集设计：在浮球周围设计安装若干杠杆浮力臂采集海浪动能，杠杆浮力臂随着海浪波动而上下起伏产生动能。
4.浮球海浪发电的动能转换设计：在若干杠杆浮力臂的阻力端设计安装齿轮滑板，通过滑板的上下滑动将海浪动能转换为机械动能，通过机械系统的动力推动发电机转动，实现海浪发电的目的。
5.浮球海浪发电的“一心多点、九牛推磨”机械系统动力设计：以发电机的转子为中心设计安装发电机转子转盘，利用浮球圆体型的特点，通过浮球周围若干杠杆浮力臂采集海浪动能，再通过杠杆阻力臂的齿轮滑板上下滑动作用将海浪动能转换为机械动能。在发电机转子转盘的周围产生若干动力点推动发电机转子转盘旋转，实现发电的目的。
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