CN203742887U - 拉锯式海浪发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拉锯式海浪发电系统，包括浮体、发电机组、缆索、储能卷簧及锚碇，缆索一端与缆索卷筒连接，另一端通过锚碇固定在海底；浮体由浮体舱顶板及浮体舱底板，浮体舱顶板上设有缆索轮支架、缆索轮及防水罩；浮体舱顶板上设有缆索进舱口经济缆索通道，缆索一端穿过缆索通道并绕过缆索轮改变方向后从缆索进舱口进入浮体内并缠绕在缆索卷筒上；发电机组包括机架、发电机组底座、主动齿轮、从动齿轮、两个摆动齿轮、自动变速箱、发电机及摆轮轴；主动齿轮与储能卷簧及缆索卷筒同轴连接，储能卷簧及缆索卷筒设置在机架上。本实用新型直接将海浪能转换为机械能再转换为电能，换能效力高。

Description

拉锯式海浪发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种海浪发电装置，尤其涉及一种拉锯式海浪发电系统。

背景技术

全世界常见的海浪发电方式有“浮筒式”、“海底浮子式”、“海岸连杆式”、“震荡浮子式”、“震荡浮子后弯管式”、“爱丁堡鸭式”、“V型倒槽聚波式”、“海顿蛇式”等等，几乎都是利用海浪能压缩空气，由气缸推动与曲轴作机械运动再带动发电机发电变为电能，具有造价高、海浪能量利用率低，抗风浪能力小等等缺陷，故未能大面积推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种拉锯式海浪发电系统，能通过潮汐和波浪的推动浮体运动使缆索伸缩拉动转轴反复旋转来达到发电的目的，不受波浪大小的限制，换能效率高，造价大大降低。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种拉锯式海浪发电系统，包括浮体、发电机组、一根或多根缆索、储能卷簧及锚碇，所述的浮体内设有缆索卷筒，所述的缆索的一端与所述的浮体内的缆索卷筒连接，所述的缆索的另一端通过锚碇固定在海底或在海底钻孔将所述的缆索锚固在海底岩层上；所述的浮体是由浮体舱顶板及浮体舱底板构成的椭圆球形或圆球形或多面体或鼓形或碟形或船形腔体结构，所述的浮体舱顶板的顶部中央设有缆索轮支架、缆索轮及防水罩，所述的缆索轮通过所述的缆索轮支架设置在所述的浮体舱顶板上，所述的缆索绕在所述的缆索轮上，所述的防水罩罩在所述的缆索轮支架及缆索轮上；所述的浮体舱顶板上设有缆索进舱口，所述的浮体内设有一个以上缆索通道，所述的缆索通道上下贯穿所述的浮体，所述的缆索的一端穿过所述的缆索通道并绕过所述的缆索轮改变方向后从所述的缆索进舱口进入所述的浮体内并缠绕在所述的缆索卷筒上；所述的发电机组包括机架、发电机组底座、主动齿轮、从动齿轮、两个摆动齿轮、自动变速箱、发电机及摆轮轴，所述的发电机组底座设置在所述的浮体舱底板上，所述的机架设置在所述的发电机组底座上；所述的主动齿轮、从动齿轮及两个摆动齿轮分别设置在所述的机架上，所述的主动齿轮与一个所述的摆动齿轮啮合，所述的两个摆动齿轮相切并啮合，所述的两个摆动齿轮的轮轴通过传动链与所述的摆轮轴连接，所述的两个摆动齿轮按轮轴的不同转向分别与所述的从动齿轮啮合；所述的从动齿轮与所述的自动变速箱同轴连接，所述的自动变速箱与所述的发电机同轴连接；所述的主动齿轮与所述的储能卷簧及缆索卷筒同轴连接，所述的储能卷簧及缆索卷筒设置在所述的机架上。

上述的拉锯式海浪发电系统，其中，所述的浮体内设有卷簧卷筒，所述的储能卷簧的外部套有圆形的储能卷簧外壳，所述的储能卷簧的一端固定设置在所述的卷簧卷筒上，所述的储能卷簧的另一端固定在所述的储能卷簧外壳上，所述的卷簧卷筒与所述的缆索卷筒同轴设置。

上述的拉锯式海浪发电系统，其中，所述的浮体舱顶板上设有止水块，所述的止水块位于所述的缆索进舱口处。

上述的拉锯式海浪发电系统，其中，所述的浮体缆索通道的底部设有缆索圆轴承，所述的缆索通道内设有阻水块。

上述的拉锯式海浪发电系统，其中，所述的浮体舱顶板上设有密封舱盖。

上述的拉锯式海浪发电系统，其中，所述的浮体舱底板上设有电缆出口。

本实用新型的浮体可在波浪、潮汐的推动下作全方位运动，只要有波动水流可以推动浮体移动均可发电，直接将海浪能转换为机械能再转换为电能，具有换能效力高、结构简单、造价低廉、抗风浪强、适用范围广等优点。

附图说明

图1是本实用新型拉锯式海浪发电系统的主视图。

图2是本实用新型拉锯式海浪发电系统的浮体及发电机组的主视图。

图3是图2的A-A向剖视图。

图4是图2的B-B向剖视图（驱动轴逆时针转动）。

图5是图2的B-B向剖视图（驱动轴顺时针转动）。

图6是图2的C-C向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1至附图5所示，一种拉锯式海浪发电系统，包括浮体1、发电机组2、一根或多根缆索3、储能卷簧22及锚碇4，所述的浮体1内设有缆索卷筒33，所述的缆索3的一端与所述的浮体1内的缆索卷筒33连接，所述的缆索3的另一端通过锚碇4固定在海底或在海底钻孔将所述的缆索3锚固在海底岩层上；所述的浮体1是由浮体舱顶板11及浮体舱底板12构成的椭圆球形或圆球形或多面体或鼓形或碟形或船形腔体结构，所述的浮体舱顶板11的顶部中央设有缆索轮支架31、缆索轮32及防水罩6，所述的缆索轮32通过所述的缆索轮支架31设置在所述的浮体舱顶板11上，所述的缆索3绕在所述的缆索轮32上，所述的防水罩6罩在所述的缆索轮支架31及缆索轮32上；所述的浮体舱顶板11上设有缆索进舱口13，所述的浮体1内设有一个以上缆索通道14，所述的缆索通道14上下贯穿所述的浮体1，所述的缆索3的一端穿过所述的缆索通道14并绕过所述的缆索轮32改变方向后从所述的缆索进舱口13进入所述的浮体1内并缠绕在所述的缆索卷筒33上；所述的发电机组2包括机架21、发电机组底座23、主动齿轮24、从动齿轮25、两个摆动齿轮26、自动变速箱27、发电机28及摆轮轴29，所述的发电机组底座23设置在所述的浮体舱底板12上，所述的机架21设置在所述的发电机组底座23上；所述的主动齿轮24、从动齿轮25及两个摆动齿轮26分别设置在所述的机架21上，所述的主动齿轮24与一个所述的摆动齿轮26啮合，所述的两个摆动齿轮26相切并啮合，所述的两个摆动齿轮26的轮轴通过传动链与所述的摆轮轴29连接，所述的两个摆动齿轮26按轮轴的不同转向分别与所述的从动齿轮25啮合；所述的从动齿轮25与所述的自动变速箱27同轴连接，所述的自动变速箱27与所述的发电机28同轴连接；所述的主动齿轮24与所述的储能卷簧22及缆索卷筒33同轴连接，所述的储能卷簧22及缆索卷筒33设置在所述的机架21上。

请参见附图6所示，所述的浮体1内设有卷簧卷筒20，所述的储能卷簧22的外部套有圆形的储能卷簧外壳221，所述的储能卷簧22的一端固定设置在所述的卷簧卷筒20上，所述的储能卷簧22的另一端固定在所述的储能卷簧外壳221上，所述的卷簧卷筒20与所述的缆索卷筒33同轴设置。

所述的浮体舱顶板11上设有止水块15，所述的止水块15位于所述的缆索进舱口13处，可用于防止水从缆索进舱口13进入浮体1内。

所述的浮体缆索通道14的底部设有缆索圆轴承34，所述的缆索通道14内设有阻水块35。

所述的浮体舱顶板11上设有供检查、维修人员进出的密封舱盖5。

所述的浮体舱底板12上设有电缆出口41，用于接驳电缆42输出电力。

在海浪或潮汐的作用下，浮体1移动，（图1），缆索3拉动缆索卷筒33的轴旋转且缆索3伸长，转轴通过自动变速箱27带动发电机28转动和拉紧储能卷簧22储存力矩，（图6），一个海浪过后，储能卷簧22释放力矩，收回伸长的缆索3，缆索卷筒33的轴反转，再通过摆动齿轮26变换转向，（图4及附图5），使自动变速箱27的轴单向转动，经过变速后带动发电机28匀速发电。由于海浪或潮汐的周期运动，使缆索3拉锯式地伸缩带动缆索卷筒33的轴正反旋转给发电机28提供动力发电。缆索3及其伸缩装置在浮体1的舱底可弯曲变向，其他则刚性组合，无论浮体1如何摆动均可工作。

1、本实用新型的造价，以装机容量500KW为例：500KW=500KNm/s，假设海浪速度1m/s，需动力1.2*500KN=600KN（60吨），使用4根Ф34mm,容许拉力162KN（安全系数5倍）面接触钢丝绳，锚固力1500KN锚碇、排水量150m3浮体、500kw电机、储存力矩600kNm的卷簧、缆索卷筒等。成本见下表：

材料名称	单位	数量	单价	合价	备注
						混凝土锚碇	m3	100	1000	100000	含预制、船运抛锚
浮体	kg	45000	10.00	450000	参照船舶用钢量300kg/m3
						卷簧	套	1		40000
缆索400m	kg	2000	20.00	40000	Φ34mm钢丝绳，容许拉力162KN
						发电机	台	1	100000	100000	500kw
变速箱	个	1	20000	20000
						海底电缆	m	1500	40	60000
齿轮卷筒等	项	1		50000	含机座
						安装	项	1	80000	80000
合计

合计每千瓦造价1880元，大约为火电的1/2，水电的1/3。

2、制造与安装：锚碇4重量约250吨，浮体与机组约60吨，工厂预制组装，选择波浪较小的天气船运至选定地点，抛锚碇4（或钻孔锚固），用2艘船在锚碇4的正上方固定浮体1（此时缆索3最短），潜水员连接浮体1与锚碇4的缆索3和电缆42，给储能卷簧22预加一定力矩收紧缆索3，解除船与浮体1的连接，开始发电。

3、每平方公里海面装机容量：根据海浪波长估算浮体1活动半径30m，机组间距取80m，每个机组占海面10000㎡，理论上每平方公里海面可装机100台500KW发电机组，总装机容量5万千瓦。

4、运营成本：除管理人员外，机械部分仅需定期检查浮体1活动半径长度的缆索3与缆索圆轴承34的磨损程度并及时更换，每次更换约4×30米，其他部分的维修、折旧与陆地发电机相同。

5、规避风险：在飓风与巨浪来临之前与安装顺序相反解除缆索3与电缆，将浮体1拖到避风港，待险情过后再安装发电。

综上所述，本实用新型的浮体可在波浪、潮汐的推动下作全方位运动，只要有波动水流可以推动浮体移动均可发电，直接将海浪能转换为机械能再转换为电能，具有换能效力高，结构简单，造价低廉，抗风浪强，适用范围广等优点。

Claims (6)

1.一种拉锯式海浪发电系统，其特征在于：包括浮体、发电机组、一根或多根缆索、储能卷簧及锚碇，所述的浮体内设有缆索卷筒，所述的缆索的一端与所述的浮体内的缆索卷筒连接，所述的缆索的另一端通过锚碇固定在海底或在海底钻孔将所述的缆索锚固在海底岩层上；所述的浮体是由浮体舱顶板及浮体舱底板构成的椭圆球形或圆球形或多面体或鼓形或碟形或船形腔体结构，所述的浮体舱顶板的顶部中央设有缆索轮支架、缆索轮及防水罩，所述的缆索轮通过所述的缆索轮支架设置在所述的浮体舱顶板上，所述的缆索绕在所述的缆索轮上，所述的防水罩罩在所述的缆索轮支架及缆索轮上；所述的浮体舱顶板上设有缆索进舱口，所述的浮体内设有一个以上缆索通道，所述的缆索通道上下贯穿所述的浮体，所述的缆索的一端穿过所述的缆索通道并绕过所述的缆索轮改变方向后从所述的缆索进舱口进入所述的浮体内并缠绕在所述的缆索卷筒上；所述的发电机组包括机架、发电机组底座、主动齿轮、从动齿轮、两个摆动齿轮、自动变速箱、发电机及摆轮轴，所述的发电机组底座设置在所述的浮体舱底板上，所述的机架设置在所述的发电机组底座上；所述的主动齿轮、从动齿轮及两个摆动齿轮分别设置在所述的机架上，所述的主动齿轮与一个所述的摆动齿轮啮合，所述的两个摆动齿轮相切并啮合，所述的两个摆动齿轮的轮轴通过传动链与所述的摆轮轴连接，所述的两个摆动齿轮按轮轴的不同转向分别与所述的从动齿轮啮合；所述的从动齿轮与所述的自动变速箱同轴连接，所述的自动变速箱与所述的发电机同轴连接；所述的主动齿轮与所述的储能卷簧及缆索卷筒同轴连接，所述的储能卷簧及缆索卷筒设置在所述的机架上。

2.根据权利要求1所述的拉锯式海浪发电系统，其特征在于：所述的浮体内设有卷簧卷筒，所述的储能卷簧的外部套有圆形的储能卷簧外壳，所述的储能卷簧的一端固定设置在所述的卷簧卷筒上，所述的储能卷簧的另一端固定在所述的储能卷簧外壳上，所述的卷簧卷筒与所述的缆索卷筒同轴设置。

3.根据权利要求1所述的拉锯式海浪发电系统，其特征在于：所述的浮体舱顶板上设有止水块，所述的止水块位于所述的缆索进舱口处。

4.根据权利要求1所述的拉锯式海浪发电系统，其特征在于：所述的浮体缆索通道的底部设有缆索圆轴承，所述的缆索通道内设有阻水块。

5.根据权利要求1所述的拉锯式海浪发电系统，其特征在于：所述的浮体舱顶板上设有密封舱盖。

6.根据权利要求1所述的拉锯式海浪发电系统，其特征在于：所述的浮体舱底板上设有电缆出口。