CN202670064U - 一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋装备领域，特别是一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置。它包括漂浮平台(1)、摆体(2)、液压缸(3)、锚链(4)和大抓力锚(5)，其特征是漂浮平台(1)具有能够调整自身方位和高度的漂浮平台底部(7)和突起(6)；由锚链固定的漂浮平台具有一定的活动范围，尤其是在来浪方向发生变化时它能够随之调整自身方位和当潮汐引起水位变化时能够随之调整自身高度。本实用新型提供了一种有效的海浪能利用装置，通过自适应海浪，提高了能量利用效率，结构简单，制造方便。

Description

一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置

技术领域

本实用新型属于海洋装备领域，特别是一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置。

背景技术

海浪是一种清洁的可再生能源，而且我国海岸线漫长，海浪资源丰富。因此，发展海浪能开发利用技术，有助于可持续发展，对我国的未来具有重大意义。现有的摆式波浪能利用装置可分为悬挂摆式和浮力摆式两种，其中悬挂摆式波浪能发电装置是通过根据波况设计的水槽将波浪转换为立波，然后由水质点在立波驻点处的往复运动带动摆体运动，最后通过液压系统将能量传递给发电设备进行发电。日本室兰工业大学在1983年建造了世界上第一座悬挂摆式波浪能利用装置，其摆宽为2m，装机功率为5kw，在设计波况下工作时，系统总体效率达40％左右。随后日本室兰工业大学又在北海道研建了80kw悬挂摆式电站，中国在“八五”、“九五”期间，由国家海洋局海洋技术中心分别研建了8kw和30kw岸式悬挂摆式波能利用装置。这种装置的缺点是必须靠在岸边而且强度差。浮力摆式是在波浪的推动下，浮力摆随着波浪的运动而来回摆动产生动能，经液压系统传递给发电设备进行发电。目前固定在海底的浮力摆波能利用装置有芬兰AW-Energy公司的WaveRoller、英国AquamarinePower公司和Belfast Queen′s University合作研制的Oyster和英国兰开斯特大学的Frog。以上技术的缺点是需要在岸上或海底进行施工将装置固定，然而海浪能在向岸边传递时衰减很严重，海浪能量从海平面向海底方向衰减也很严重，这样就限制了所能俘获的波浪能，同时海底施工也很难进行。中国华南理工大学研制了一种漂浮阵列摆式波浪发电装置，将浮力摆设置在了与海底锚接的“浮式基础”之上，克服了装置对海床基础的依赖。但仍存在当来浪方向变化时，不能保持海浪垂直入射摆体。同时，冗余的后排摆体对提高海浪能利用效率作用不大，反而会增大系统水平方向的单向受力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可移动连接和结构简单的基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，它能够利用漂浮平台将摆式海浪能利用装置的应用范围由岸边扩展到较深的海域，并且自适应海浪传播方向，高效地利用更多的海浪能。

本实用新型采用以下技术方案：

一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，包括漂浮平台、摆体、液压缸、锚链和大抓力锚。漂浮平台通过锚链进行固定，锚链的另一端与大抓力锚相连并固定在海底；摆体与漂浮平台之间铰接连接；液压缸的两端分别与摆体和漂浮平台铰接连接。其特征是：漂浮平台具有能够调整自身方位和高度的漂浮平台底部和突起；漂浮平台上的突起在垂直于海浪传播方向的尺寸是水平面内沿海浪传播方向的尺寸的16-70倍；摆体的平衡位置是由竖直方向向来浪方向倾斜15°-40°。

所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：漂浮平台的尺寸沿海浪运动方向由小变大2-5m。

所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：漂浮平台上的突起在水平面内沿海浪传播方向的尺寸为10-20m，而在垂直于海浪传播方向的尺寸为0.3-0.6m、平衡状态时突起露出水面的高度为0.2-0.6m。

所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：采用单根锚链一端连接大抓力锚固定在海底，另一端连接在平台的中心位置处。

所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：摆体上留有斜向小槽。

当整体液面高度没有变化时，漂浮平台基本保持不动。摆体则在海浪的驱动下往复摆动，带动与其铰接连接的液压缸运动，从而输出高压油，将海浪能转化为液压能继而进行发电或者海水淡化等。当潮汐导致液面高度发生变化时，漂浮平台露出水面部分的体积就会发生变化，这样漂浮平台所受的浮力和重力的差值就会驱动漂浮平台重新达到平衡状态。当来浪的方向发生变化时，漂浮平台底部和突起相对于锚链铰接点所受的力矩就会变得不平衡，漂浮平台在这样的力矩作用下就会转动，最终使得漂浮平台的轴线回到与来浪方向相同的方向上，这样就使得摆体的作用截面始终垂直于来浪方向，保持高的俘获效率。摆体的平衡位置是由竖直位置向来浪方向倾斜一定角度，这样就能使得来浪的水平和竖直方向的分量驱动摆体向同一方向转动，有助于提高能量的俘获效率。将竖直位置作为摆体的一个极限位置，防止摆体回复力太小，摆体不能够正常回到平衡位置时，重力可以提供一定的回复力。前后设置的两列摆体在海浪传播方向上相差半个波长，使得平台受两列摆体的水平方向的作用力能相互抵消，平台在海浪传播方向就几乎不产生运动。

本实用新型的有益效果是，本实用新型新设计了漂浮平台的结构、去掉了冗余阵列的摆体、修改了摆体的平衡位置；通过利用漂浮平台将摆式海浪能利用装置的应用范围由岸边扩展到较深的海域，并且漂浮平台能够跟随海浪的传播方向，保证摆体作用截面垂直于来浪方向，达到了高的海浪能俘获效率；结构简单，制作方便，易于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型整体结构的示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型中漂浮平台的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是摆体中斜向小槽的剖视图。

图中，1-漂浮平台，2-摆体，3-液压缸，4-锚链，5-大抓力锚，6-突起，7-漂浮平台底部，8-斜向小槽。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型详细说明。

实施例1：

如图1所示，漂浮平台1通过锚链4进行固定，锚链4的另一端与大抓力锚5相连并固定在海底；摆体2与漂浮平台1之间铰接连接；液压缸3的两端分别与摆体2和漂浮平台1铰接连接。

如图3所示，突起6与漂浮平台底部7通过焊接固定连接。

如图5所示，摆体截面上留有斜向小槽8。

实际使用时，漂浮平台1处于漂浮状态，突起6有部分露出水面。突起6在沿海浪传播方向的尺寸为10m，当整体液面高度没有变化时，漂浮平台1所受浮力基本不变，竖直方向不产生运动。摆体2则在海浪的驱动下往复摆动，带动与其铰接的液压缸3运动，从而输出高压油，将海浪能转化为液压能继而进行发电或者海水淡化等。漂浮平台底部7的前部比后部小2m、突起6的中心点要比锚链4的铰接点靠后1m，当来浪的方向发生变化时，漂浮平台底部7和突起6相对于锚链铰接点所受的力矩就会变得不平衡，并能使漂浮平台1产生同方向的转动。最终使得漂浮平台1的轴线回到与来浪方向相同的方向上，保证摆体2的作用截面始终垂直于来浪方向，保持高的海浪能俘获效率。当潮汐导致液面高度发生变化时，漂浮平台1上的突起6露出水面部分的高度就会由原来的0.2m减少或增大，这样漂浮平台1所受的浮力和重力的差值就会驱动漂浮平台1重新达到浮力和重力相互平衡。摆体2的平衡位置是由竖直方向向来浪方向倾斜15°，这样就能使得来浪的水平和竖直方向的分量驱动摆体2向同一方向转动，有助于提高能量的俘获效率。将竖直方向作为摆体2的一个极限位置，是防止摆体2回复力太小，摆体2不能够正常回到平衡位置，此时重力可以提供一定的回复力。前后设置的两列摆体2在海浪传播方向上相差半个波长的距离，使得漂浮平台1受两列摆体2的水平方向的作用力能相互抵消，漂浮平台在海浪传播方向就几乎不产生运动。摆体2在图1中沿顺时针方向转动的过程中，摆体2上的斜向小槽8与水流的夹角逐渐变小，水流从斜向小槽8通过摆体2的阻力就逐渐变小。这样当摆体2转到竖直方向时，阻力就达到最小值，在波浪太大时，一部分水流从斜向小槽8中穿过摆体2，可以对摆体2起到保护作用。

实施例2：

突起6在沿海浪传播方向的尺寸为15m，漂浮平台底部7的前部比后部小3m，突起6露出水面部分的高度为0.5m，摆体2的平衡位置是由竖直方向向来浪方向倾斜30°。其它同实施例1。

实施例3：

突起6在沿海浪传播方向的尺寸为20m，漂浮平台底部7的前部比后部小5m，突起6露出水面部分的高度为0.6m，摆体2的平衡位置是由竖直方向向来浪方向倾斜40°。其它同实施例1。

尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (5)

1.一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，它包括漂浮平台(1)、摆体(2)、液压缸(3)、锚链(4)和大抓力锚(5)，漂浮平台(1)通过锚链(4)进行固定，锚链(4)的另一端与大抓力锚(5)相连并固定在海底；摆体(2)与漂浮平台(1)之间铰接连接；液压缸(3)的两端分别与摆体(2)和漂浮平台(1)铰接连接；其特征是：漂浮平台(1)具有能够调整自身方位和高度的漂浮平台底部(7)和突起(6)；漂浮平台(1)上的突起(6)在垂直于海浪传播方向的尺寸是水平面内沿海浪传播方向的尺寸的16-70倍；摆体(2)的平衡位置是由竖直方向向来浪方向倾斜15°-40°。

2.根据权利要求1所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是漂浮平台(1)的尺寸沿海浪运动方向由小变大2-5m。

3.根据权利要求1所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：漂浮平台(1)上的突起(6)在水平面内沿海浪传播方向的尺寸为10-20m，而在垂直于海浪传播方向的尺寸为0.3-0.6m、平衡状态时突起(6)露出水面的高度为0.2-0.6m。

4.根据权利要求1所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：采用单根锚链(4)，锚链(4)的一端连接固定在海底的大抓力锚(5)，另一端连接在漂浮平台(1)的中心位置处。

5.根据权利要求1所述的一种基于漂浮平台的摆式海浪能利用装置，其特征是：摆体(2)上留有斜向小槽(8)。

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