CN117307395A - 一种x型自平衡附体波浪能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及波浪能发电的技术领域,公开了一种X型自平衡附体波浪能发电装置,包括波浪能俘获浮子、能量转换系统和X型水下附体,其中X型水下附体为左右对称的结构,促使整个装置在不同波况下均可实现平衡;X型水下附体包括圆弧板状的上水下附体和下水下附体,上水下附体的外曲面的中轴线处与下水下附体的外曲面的中轴线处连接,X型水下附体的外形可以很好地配合波浪运动的特点,起到较好的聚波效果,波浪能俘获效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及波浪能发电的技术领域,尤其涉及一种X型自平衡附体波浪能发电装置。
背景技术
波浪能是一种绿色环保的可再生能源,其具有蕴藏丰富、分布广泛、全天候的特点。波浪能常见的利用方式有波浪发电、直接驱动设备等方式,其中波浪发电为通过在海洋中放置波浪能发电装置来俘获和转换波浪能为电能。
漂浮式波浪能发电装置是波浪能发电装置中最成熟的一种,它通过其动结构和静结构之间的相对运动,俘获波浪能后转换为动结构的机械能。由于漂浮式波浪能发电装置漂浮于海上,无固定支撑,只能通过外形设计,达到力学上的平衡,形成相对的“静结构”,增大动-静结构之间的相对运动幅度,实现波浪能俘获。但现有的漂浮式波浪能发电装置的外形设计没有配合波浪运动的特点,并不能起到较好的聚波效果,当波浪通过装置时,部分波浪能会被装置吸收或反射回海洋,波浪能俘获效率较低。
发明内容
本发明提供了一种X型自平衡附体波浪能发电装置,解决了现有的波浪能发电装置的波浪能俘获效率较低的技术问题。
本发明提供的一种X型自平衡附体波浪能发电装置,包括:波浪能俘获浮子、能量转换系统和X型水下附体;
所述波浪能俘获浮子为中空结构,所述波浪能俘获浮子底部的中心与所述能量转换系统的有杆端连接;
所述X型水下附体包括上水下附体和下水下附体;
所述上水下附体为圆弧板状,所述上水下附体的内曲面的中心与所述能量转换系统的无杆端连接;
所述下水下附体为圆弧板状,所述上水下附体的外曲面的中轴线处与所述下水下附体的外曲面的中轴线处连接。
可选地,所述上水下附体为圆弧板状的中空腔体;
所述下水下附体为圆弧板状的中空腔体。
可选地,所述上水下附体内的空腔和所述下水下附体内的空腔通过所述上水下附体和所述下水下附体的连接处连通。
可选地,所述上水下附体或所述下水下附体上设置有连通内部空腔的阀门。
可选地,所述上水下附体对应的弧心角的角度范围为(0°,180°);
所述下水下附体对应的弧心角的角度范围为(0°,180°)。
可选地,所述波浪能俘获浮子的上半部分为圆柱状,下半部分为倒圆台状。
可选地,所述能量转换系统包括液压缸、液压系统和发电系统;
所述液压缸包括所述有杆端和所述无杆端;
所述液压系统和所述发电系统分别设置于所述上水下附体的内曲面的中轴线的两侧;
所述液压系统通过管路分别与所述液压缸和所述发电系统连通。
可选地,所述液压系统和所述发电系统的重量相同;
所述液压系统和所述发电系统以所述上水下附体的内曲面的中轴线所处的垂直面为对称面,在上水下附体的内曲面上对称设置。
可选地,所述X型自平衡附体波浪能发电装置还包括多个锚块;
多个所述锚块分别与所述下水下附体连接。
可选地,多个所述锚块分别通过锚链与所述下水下附体的外曲面的四个角连接。
从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
本发明提供了一种X型自平衡附体波浪能发电装置,包括波浪能俘获浮子、能量转换系统和X型水下附体,其中X型水下附体为左右对称的结构,促使整个装置在不同波况下均可实现平衡;X型水下附体包括圆弧板状的上水下附体和下水下附体,上水下附体的外曲面的中轴线处与下水下附体的外曲面的中轴线处连接,X型水下附体的外形可以很好地配合波浪运动的特点,起到较好的聚波效果,波浪能俘获效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的X型自平衡附体波浪能发电装置的主视图;
图2为本发明实施例提供的X型自平衡附体波浪能发电装置的侧视图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种X型自平衡附体波浪能发电装置,用于解决现有的波浪能发电装置的波浪能俘获效率较低的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1和图2,图1为本发明实施例一提供的X型自平衡附体波浪能发电装置的主视图,图2为本发明实施例提供的X型自平衡附体波浪能发电装置的侧视图。
本发明实施例一提供的一种X型自平衡附体波浪能发电装置,包括:波浪能俘获浮子1、能量转换系统2和X型水下附体3;
波浪能俘获浮子1为中空结构,波浪能俘获浮子1底部的中心与能量转换系统2的有杆端连接;
X型水下附体3包括上水下附体31和下水下附体32;
上水下附体31为圆弧板状,上水下附体31的内曲面的中心与能量转换系统2的无杆端连接;
下水下附体32为圆弧板状,上水下附体31的外曲面的中轴线处与下水下附体32的外曲面的中轴线处连接。
需要说明的是,圆弧板指的是具有一定半径和弧长的弯板,圆弧板经拼接可组成圆柱、椭圆柱或其他柱体;圆弧板的内曲面指的是圆弧板面向弧心的一面,外曲面指的是背向弧心的一面。可参阅图1,X型水下附体3的正视图中上水下附体31和下水下附体32的弧形共同构成了X型形状;X型水下附体3以上水下附体31的内曲面的中轴线所处的垂直面为对称面,结构左右对称,可以让整个装置在不同波况下均能实现平衡。
能量转换系统2可以为任一种能将波浪能转换为机械能,再将机械能转换为电能的设备,其有杆端可以相对于无杆端发生运动,转换波浪能的部分可以采用液压缸、齿轮齿条或直驱电机等。
具体地,能量转换系统2可以包括液压缸21、液压系统22和发电系统23;液压缸21包括有杆端和无杆端;液压系统22和发电系统23分别设置于上水下附体31的内曲面的中轴线的两侧;液压系统22通过管路分别与液压缸21和发电系统23连通;液压缸21用于接受波浪的动力驱动,推动有杆端的活塞产生往复运动,将波浪能转换为液压能;液压系统22用于管理液压能量的流动,一般包括液压泵、控制阀和液压油管等;发电系统23用于利用液压将旋转机械能转换为电能。由于液压系统22和发电系统23设置于上水下附体31上,若液压系统22和发电系统23的重量或设置位置不合适,会导致整个X型水下附体3在水下难以保持平衡,发挥正常的聚波效果,因此可以根据液压系统22和发电系统23的重量,并参考杠杆原理去合理设置液压系统22和发电系统23的重量的位置;进一步地,液压系统22和发电系统23的重量优选为相同的,液压系统22和发电系统23以上水下附体31的内曲面的中轴线所处的垂直面为对称面,在上水下附体31的内曲面上对称设置。
可以理解的是,在本发明提供的X型自平衡附体波浪能发电装置投放完毕后,波浪能俘获浮子1垂直于中轴线的上半部分漂浮于水面,下半部分浸没于水面以下,整个能量转换系统2和X型水下附体3均浸没在水下。
当波浪的入射波波谷作用于波浪能俘获浮子1时,波浪能俘获浮子1随着波浪向下运动,并向下推动能量转换系统2的有杆端,将向下的波浪力传导给能量转换系统2后再传导给整个X型水下附体3;X型水下附体3中的上水下附体31的圆弧板状结构将水质点向下运动传递的能量进行聚集,水体产生向下的合力作用于波浪能俘获浮子1的中轴线延长线上,促使波浪能俘获浮子1向下运动的幅度加大;同时下水下附体32由于圆弧板状结构内存在很多水体,下水下附体32向下运动的趋势给了这些水体向下的力,使下水下附体32受到水体向上的反作用力,因此整个X型水下附体3可以在水下保持平衡。
当波浪的入射波波峰作用于波浪能俘获浮子1的时候,波浪能俘获浮子1向上运动将能量转换系统2的有杆端拉出,向上的波浪力传导给能量转换系统2后再传导给整个X型水下附体3,将波浪能转换为液压能;下水下附体32将水质点向上运动传递的能量聚集,水体产生向下的合力作用于波浪能俘获浮子1中轴线的延长线上,促使上水下附体31侧的水体向上推动波浪能俘获浮子1向上做更大幅度的回复运动;上水下附体31由于圆弧板状结构内存在很多水体,上水下附体31向上运动的趋势给了这些水体向上的力,使上水下附体31受到水体向下的反作用力,阻碍上水下附体31的运动,因此整个X型水下附体3得以保持平衡。因此,本发明提供的X型自平衡附体波浪能发电装置的X型水下附体的外形可以很好地配合波浪运动的特点,起到较好的聚波效果,波浪能俘获效率较高。
在一个优选的实施例中,上水下附体31为圆弧板状的中空腔体;下水下附体32为圆弧板状的中空腔体。将上水下附体31和下水下附体32设置为中空腔体可以为整个X型自平衡附体波浪能发电装置提供额外的浮力支持,使装置在海洋中保持浮动状态,并帮助抵消重力和波浪力的影响,提高装置的稳定性。
更优选地,上水下附体31内的空腔和下水下附体32内的空腔通过上水下附体31和下水下附体32的连接处连通,上水下附体31或下水下附体32上设置有连通内部空腔的阀门,工作人员可以在投放本发明提供的X型自平衡附体波浪能发电装置后,通过阀门将海水输入到空腔内,调节空腔内的空气量和水量,从而调整X型水下附体3整体受到的浮力,以适应不同的水深,同时可以调整X型水下附体3整体的固有频率,提高波浪能的俘获效率。
在一个优选的实施例中,上水下附体31对应的弧心角的角度范围为(0°,180°);下水下附体32对应的弧心角的角度范围为(0°,180°)。需要说明的是,上水下附体31和下水下附体32的尺寸参数可根据实际海况进行调整,两者对应的圆弧直径可以不一致,圆弧对应弧心角最大不超过180°,可以在(0°,180°)范围内进行调整。
在一个优选的实施例中,波浪能俘获浮子1的上半部分为圆柱状,下半部分为倒圆台状;对于设计成上半部分为圆柱状、下半部分为倒圆台状的波浪能俘获浮子1,圆柱状的上半部分可以提供较大的浮力,而倒圆台状的下半部分可以减小波浪能俘获浮子1在波浪作用下的阻力,使得波浪能俘获浮子1在波浪中更容易上升(受入射波波峰作用)和下降(受入射波波谷作用),从而进一步提高波浪能俘获效率。
在一个具体的实施例中,本发明提供的X型自平衡附体波浪能发电装置还包括多个锚块4;多个锚块4分别与下水下附体32连接。
进一步地,多个锚块4分别通过锚链41与下水下附体32的外曲面的四个角连接。多个锚块4可以通过四角抛锚的形式座落于海底,进而系泊整个X型自平衡附体波浪能发电装置。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,包括:波浪能俘获浮子、能量转换系统和X型水下附体;
所述波浪能俘获浮子为中空结构,所述波浪能俘获浮子底部的中心与所述能量转换系统的有杆端连接;
所述X型水下附体包括上水下附体和下水下附体;
所述上水下附体为圆弧板状,所述上水下附体的内曲面的中心与所述能量转换系统的无杆端连接;
所述下水下附体为圆弧板状,所述上水下附体的外曲面的中轴线处与所述下水下附体的外曲面的中轴线处连接。
2.根据权利要求1所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述上水下附体为圆弧板状的中空腔体;
所述下水下附体为圆弧板状的中空腔体。
3.根据权利要求2所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述上水下附体内的空腔和所述下水下附体内的空腔通过所述上水下附体和所述下水下附体的连接处连通。
4.根据权利要求3所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述上水下附体或所述下水下附体上设置有连通内部空腔的阀门。
5.根据权利要求1所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述上水下附体对应的弧心角的角度范围为(0°,180°);
所述下水下附体对应的弧心角的角度范围为(0°,180°)。
6.根据权利要求1所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述波浪能俘获浮子的上半部分为圆柱状,下半部分为倒圆台状。
7.根据权利要求1所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述能量转换系统包括液压缸、液压系统和发电系统;
所述液压缸包括所述有杆端和所述无杆端;
所述液压系统和所述发电系统分别设置于所述上水下附体的内曲面的中轴线的两侧;
所述液压系统通过管路分别与所述液压缸和所述发电系统连通。
8.根据权利要求7所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,所述液压系统和所述发电系统的重量相同;
所述液压系统和所述发电系统以所述上水下附体的内曲面的中轴线所处的垂直面为对称面,在上水下附体的内曲面上对称设置。
9.根据权利要求1所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,还包括多个锚块;
多个所述锚块分别与所述下水下附体连接。
10.根据权利要9所述的X型自平衡附体波浪能发电装置,其特征在于,多个所述锚块分别通过锚链与所述下水下附体的外曲面的四个角连接。
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