CN200971833Y - 波浪能推进器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种利用采集波浪能的装置，尤其是一种可将波浪能转化为机械能的波浪能推进器，可用于波浪能发电或波浪能助力推进或海水淡化等。它包括浮子、与水平面垂直的连杆和推进体，浮子和推进体分别固定在连杆的上、下两端，推进体的箱形主体由框架、左侧壁和右侧壁构成而具有前开口、后开口、上开口和下开口，左、右侧壁都垂直于水平面，前开口大于后开口，主体上枢装有复数个摆叶，摆叶由叶片和设于叶片前边沿的转轴构成，转轴水平的架设在左、右侧壁之间，叶片绕转轴上下来回摆动，每片摆叶匹配有可使摆叶上摆幅和下摆幅都小于摆叶摆长的限位机构。本实用新型具有以下优点：耐久性、高效率、蓄能性、低成本、安全性。

Description

波浪能推进器
(一)技术领域
本实用新型涉及一种利用、采集波浪能的装置，尤其是一种可将波浪能转化为机械能的波浪能推进器，可用于波浪能发电或波浪能助力推进或海水淡化等。
(二)背景技术
从上个世纪70年代的石油危机开始，各国开始把注意力转移到利用本地资源和寻找最适宜的廉价能源上。21世纪是海洋的世纪，人类向大海索取资源成为必然趋势，沿海地区把希望寄托在汹涌澎湃的巨浪上一利用波浪能发电。
波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)，然后再转换成电能。这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。
波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦-7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。
但是，波浪能的利用并不容易，波浪能是可再生能源中最不稳定的能源。波浪不能定期产生，各地区波高也不一样，由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置。但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点，100多年来，世界各国科学家提出300多种设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，但是普遍发电功率很小，而且效果差。
想要充分地利用波浪能发电，有几项难题需要解决。一是独立发电问题，最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作，这样会造成污染；后来则需要依靠电网，先把波浪能转化的电能供应到电网上，然后才可以利用。这样又会受到电网覆盖范围的限制，造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题，由于受技术限制，波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能，这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施，仍无法得到稳定的电能。三是控制问题，由于波浪的运动没有规律性和周期性，浪大时能量有剩余，浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。
现有波浪能采集装置性能、效果较差，仍未满足人们的需要。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种性能好的波浪能推进器。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种波浪能推进器，包括浮子，其特征在于：它还包括与水平面垂直的连杆和推进体，浮子和推进体分别固定在连杆的上、下两端，推进体的箱形主体由框架、左侧壁和右侧壁构成而具有前开口、后开口、上开口和下开口，左、右侧壁都垂直于水平面，前开口大于后开口，主体上枢装有复数个摆叶，摆叶由叶片和设于叶片前边沿的转轴构成，转轴水平的架设在左、右侧壁之间，叶片绕转轴上下来回摆动，每片摆叶匹配有可使摆叶上摆幅和下摆幅都小于摆叶摆长的限位机构。
波浪面上的水在某一点的运动是上下运动，而其下方一定深度处的水在某一点基本上是相对静止的。
当浮子作上下运动时，浮子通过连杆带动推进体也作上下运动。由于水相对静止，摆叶向相反方向摆动。浮子向上时，摆叶向下摆而指向后下方；浮子向下时，摆叶向上摆而指向后上方。当摆叶与限位机构作用时，摆叶又与水发生作用，将水始终推向后开口，使水对推进器产生推动力，将波浪能转化为机械能。
摆叶的上摆幅是指叶片后边沿高于转轴时的最大高度差，下摆幅是指叶片后边沿低于转轴时的最大高度差。
上述技术方案还可以通过以下技术措施作进一步改进。
所述限位机构是上限位柱和下限位柱，上、下限位柱固定在左侧壁或右侧壁上，上限位柱位于叶片上方，上限位柱与转轴的距离小于摆叶摆长，下限位柱位于叶片下方，下限位柱与转轴的距离小于摆叶摆长。
所述连杆长度大于波高。
所述摆叶上摆幅和下摆幅都小于使用环境正常波况的平均波高的十分之一。由于摆叶在上下摆动的过程中，未与限位机构作用时，无法对水体产生有效的向后推动，故应尽量减少上、下摆幅，以最大限度利用波浪能。
全部或部分摆叶的转轴呈矩阵状分布在左、右侧壁上，相邻转轴之间的距离大于摆叶的摆长。
所述同一排摆叶的摆长从前到后是逐渐增长的。
所述同一排摆叶的上摆幅和/或下摆幅分别是相等的。
在左、右侧壁上半部分有一组摆叶，其转轴之间的距离小于摆叶的摆长，且该组摆叶中后一摆叶的转轴高于前一摆叶的转轴，该组摆叶在同时向上摆时前后依次相连而形成上挡水墙；在左、右侧壁下半部分还有一组摆叶，其转轴之间的距离小于摆叶的摆长，且该组摆叶中后一摆叶的转轴低于前一摆叶的转轴，该组摆叶在同时向下摆时前后依次相连而形成下挡水墙。
所述左、右侧壁是对称的，整个主体从前至后是逐渐变窄的。
上述结构都有利于增强推水效果，聚集能量，提高效率。
本实用新型具有以下优点：
1、耐久性
由于本波浪能推进器结构比较简单，能长期适应不同季节、波况的环境，而且本波浪能推进器在波浪能的利用过程中，没有太多可能磨损、或被破坏的部件，所以使用寿命和耐久性是相对较强的。
2、高效率
由于本波浪能推进器发电装置是一个有效地将波浪上下运动的力(能)转化为单一、水平方向运动的力(能)的结构的简单机械，另外，这些力和能方向的转换主要是通过水和叶片之间的作用力来实现的，而且在这些力和能向的转换过程中，机械结构只是起着辅助的作用，所以波浪能推进器在这一力和能向的转换过程中磨擦力较小，同样，能的损耗也是较小，因此，波浪能推进器是一种最高效率利用波浪能的方法。
3、蓄能性
由于有些的波浪能发电装置，它单位所吸收、收集的波浪能较小，所以必须通过蓄能再利用来以发电。而本波浪能推进器发电装置是几乎将波浪能完全直接地转化为机械能，当中只是借助浮子和叶片将力和能的方向加以转换而已，所以，根本不存在蓄能性的问题。
4、低成本
由于整个波浪能推进器都是一些简单的支架和金属片，而且规格和规模要求并不需很大，所以绝对是最低成本、最高效益的环保能源装置。
5、安全性
由于本波浪能推进器在遇风暴等有关的大浪天气时，装置可以将所有波浪能推进器的浮子全部注满水，使之所有(整个)波浪能推进器沉入波面以下，此时，所有波浪能推进器就会受到很好的保护，免受波浪的损坏了，待风暴等天气结束后，再将浮子拉高，放走被注入的水，此时，波浪能推进器又可以如常地工作了，所以讲，本波浪能推进器发电装置是一种安全性高的波浪能发电装置。
(四)附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是推进体3的剖视图；
图3是图2的俯视图；
图4、5是摆叶33的另两种布局的使用状态示意图；
图6是采用本实用新型的发电装置的俯视结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1-3所示的一种波浪能推进器，包括浮子1、与水平面垂直的连杆2和推进体3，浮子1和推进体3分别固定在连杆2的上、下两端，推进体3的箱形主体由框架30、左侧壁31和右侧壁32构成而具有前开口A、后开口B、上开口C和下开口D，左、右侧壁都垂直于水平面，所述左、右侧壁是对称的，整个主体从前至后是逐渐变窄的，前开口A大于后开口B，主体上枢装有复数个摆叶33，摆叶33由叶片331和设于叶片前边沿的转轴332构成，转轴332水平的架设在左、右侧壁之间，叶片331绕转轴上下来回摆动，每片摆叶33匹配有可使摆叶33上摆幅H1和下摆幅H2都小于摆叶33摆长L1的限位机构。
所述限位机构是上限位柱34和下限位柱35，上、下限位柱固定在左侧壁31上，上限位柱34位于叶片331上方，上限位柱34与转轴332的距离L2小于摆叶33摆长L1，下限位柱35位于叶片331下方，下限位柱35与转轴332的距离小于摆叶33摆长L1。
所述连杆长度L3大于波高H3。
所述摆叶33上摆幅H1和下摆幅H2都小于波高H3的十分之一。
全部摆叶33的转轴呈矩阵状分布在左、右侧壁上，相邻转轴332之间的距离大于摆叶33的摆长L1。
所述同一排摆叶33的摆长L1从前到后是逐渐增长的。
所述同一排摆叶33的上摆幅H1和下摆幅H2分别是相等的。
图2所示状态为推进体3向下运动时。
图4中示出了在左、右侧壁上半部分有一组摆叶33，其转轴332之间的距离小于摆叶33的摆长L1，且该组摆叶33中后一摆叶33的转轴332高于前一摆叶33的转轴332，该组摆叶33在同时向上摆时(推进体3向下运动)前后依次相连而形成上挡水墙，向下摆时可以与前段所述的摆叶33一样；图5中示出了在左、右侧壁下半部分还有一组摆叶33，其转轴332之间的距离小于摆叶33的摆长L1，且该组摆叶33中后一摆叶33的转轴332低于前一摆叶33的转轴332，该组摆叶33在同时向下摆时(推进体3向下运动)前后依次相连而形成下挡水墙。
图6中的发电装置包括装载发电机组的浮台4，发电机组具有多个等分圆周的转臂5，连杆可上下移滑的装配在转臂5上，推进体3的推力可驱使转臂5转动，从而带动发电机发电。在浪高1-2米的海面设置波浪能推进器发电装置，使用方可设计每个波浪能推进器的浮子的排水量为0.5立方米、连杆为2.5-3米、推进器内摆叶的上、下摆幅都为5--10厘米、头一列摆叶的上摆角E和下摆角F都为60或70度、行数为15行、列数为20列。

Claims (9)

1、一种波浪能推进器，包括浮子，其特征在于：它还包括与水平面垂直的连杆和推进体，浮子和推进体分别固定在连杆的上、下两端，推进体的箱形主体由框架、左侧壁和右侧壁构成而具有前开口、后开口、上开口和下开口，左、右侧壁都垂直于水平面，前开口大于后开口，主体上枢装有复数个摆叶，摆叶由叶片和设于叶片前边沿的转轴构成，转轴水平的架设在左、右侧壁之间，叶片绕转轴上下来回摆动，每片摆叶匹配有可使摆叶上摆幅和下摆幅都小于摆叶摆长的限位机构。
2、根据权利要求1所述的波浪能推进器，其特征在于：所述限位机构是上限位柱和下限位柱，上、下限位柱固定在左侧壁或右侧壁上，上限位柱位于叶片上方，上限位柱与转轴的距离小于摆叶摆长，下限位柱位于叶片下方，下限位柱与转轴的距离小于摆叶摆长。
3、根据权利要求1或2所述的波浪能推进器，其特征在于：所述连杆长度大于波高。
4、根据权利要求1或2所述的波浪能推进器，其特征在于：所述摆叶上摆幅与下摆幅之和小于使用环境正常波况的平均波高的十分之一。
5、根据权利要求1或2所述的波浪能推进器，其特征在于：全部或部分摆叶的转轴呈矩阵状分布在左、右侧壁上，相邻转轴之间的距离大于摆叶的摆长。
6、根据权利要求5所述的波浪能推进器，其特征在于：所述同一排摆叶的摆长从前到后是逐渐增长的。
7、根据权利要求6所述的波浪能推进器，其特征在于：所述同一排摆叶的上摆幅和/或下摆幅分别是相等的。
8、根据权利要求1或2所述的波浪能推进器，其特征在于：在左、右侧壁上半部分有一组摆叶，其转轴之间的距离小于摆叶的摆长，且该组摆叶中后一摆叶的转轴高于前一摆叶的转轴，该组摆叶在同时向上摆时前后依次相连而形成上挡水墙；在左、右侧壁下半部分还有一组摆叶，其转轴之间的距离小于摆叶的摆长，且该组摆叶中后一摆叶的转轴低于前一摆叶的转轴，该组摆叶在同时向下摆时前后依次相连而形成下挡水墙。
9、根据权利要求1或2所述的波浪能推进器，其特征在于：所述左、右侧壁是对称的，整个主体从前至后是逐渐变窄的。
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