CN203835603U - 弓梁连接筏式海浪发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弓梁连接筏式海浪发电机，将发电机筏体和浮体分离制造，采用分体高压气囊作为浮体，由钢材焊接的筏体结构牢固，筏体用多组铰链连接，使用滑轮、钢丝绳和弓梁作为能量传递装置，利用多根缆绳保持筏体前端面始终与波浪质点的运动方向垂直。机体结构牢固，成本低廉，能量传递装置效率高且使用寿命长。

Description

弓梁连接筏式海浪发电机

技术领域

弓梁连接筏式海浪发电机属于海浪发电机制造领域。 

背景技术

众多的海洋资源中，波浪能是一种能量密度高、总能量巨大的海洋资源，为了利用这一海洋资源，全球各地的技术工作者想尽一切办法加以利用，但由于海浪的能量波动不稳定、破坏性强、海水腐蚀性高等原因，波浪能一直无法得到合理利用。 

仅国内就有各种各样海浪利用专利上千项，但没有一项能实现商业化应用，国际上波浪能发电方案也有众多门类，主要分岸基和离岸两大类，由于海浪在近岸过程中能量不断损失，岸基利用虽然安全系数高但利用价值低，因此离岸利用成为合理选项，离岸海浪发电机主要有使用空气利用、机械利用两大类方法，空气利用典型案例非日本的“巨鲸”海浪发电机莫属，该装置如张大嘴巴的空心鲸鱼，利用透平风力发电机发电，属于震荡水柱式，一、二级能量转换效率都比较高，但需要建造庞大的机体，以保证机体不随波浪起伏，巨大的成本使得“巨鲸”商业化难度增加；机械利用包括筏式、点式、摇臂式、点头鸭式几大类，其中筏式安全性能最高，点头鸭式一级利用能效最好，因此苏格兰的pelamis俗称“海蛇”应该是离岸机械利用的典型代表机型，其生存能力强、系泊安全性好，属于筏式海浪发电机的改进形，在葡萄牙安装的“海蛇”运行三个月后进行了大返修，最主要原因只在于能量传递装置出现问题，液压油缸结构本身决定难以适应海浪以秒为计算单位的频繁冲击，出现问题在所难免，同时“海蛇”的波浪能量利用只有狭窄的三到四米，虽然利用了波浪的纵摇和横摇动能，其功率也是有限的，要增加功率只有在保证系泊安全的前提下，适当增加海浪发电机的迎波宽度，这样即使一级转换效率不高，其总功率也不小。 

在所有离岸海浪发电机中，机体制造成本、运行安全性、系泊难度是商业化运行的最大障碍，运行安全性又包括了机体安全生存能力和能量传递装置的效率和使用寿命，第一代浮合筏式海浪发电机为解决以上技术问题，特别是为了制造一种制作成本低、运行安全、高效率、系泊安全的海浪发电机提供了一种解决方案，但是由于其作为能量传递装置重要组成结构的钢丝绳，部分位于海面下，这给钢丝绳的防护带来相当高的难度，同时在能量传递过程中，钢丝绳必须经过储能器，造成能量的损耗，为解决这两个技术问题本发明提供了一种新的设计方案。 

发明内容

本发明的设计方案主体结构与第一代浮合筏式海浪发电机一致，将结构材料和浮体分开制造，由钢材焊接筏体结构，中间用混凝土浇筑平板，混凝土平板作为压重材料和气囊顶板，浮体和浮体之间用铰链连接，采用分体高压气囊作为浮体，在筏体合适部位安置往返式或其它气泵用于补充气囊的泄漏气体；至少两节筏体组成浮合筏式海浪发电机的机体；在不考虑制造成本或为了提高附加功能的情况下也可以使用其他浮体，如钢板焊接船体等。 

将穿过滑轮的钢丝绳作为能量传递结构，安装在弓梁上的多组滑轮组内穿有钢丝绳，钢丝绳从滑轮引出，两端连接储能器，钢丝绳中间部位与钢丝绳轮缠绕连接，通过增速器带动发电机发电。所有上述运动部件均位于海面上或与海水隔离。 

至少两根缆绳连接在总筏体前端和第二节筏体前端或第一节筏体尾部底端，利用两根以上缆绳使筏体前端始终垂直于海浪质点运行方向。使浮合筏式海浪发电机具有点头鸭式结构，充分利用海浪的冲击力和动能，提高发电机的一级能量转换效率。 

附图说明

图1、船体式弓梁连接筏式海浪发电机结构示意图 

图2、弓梁部分结构示意图 

图3、气囊式弓梁连接筏式海浪发电机结构示意图 

图中：1、滑轮 2、弓梁 3、钢丝绳 4、船体 5、发电机 6、钢丝绳轮 7、储能器 8、缆绳 9、轴 10、顶轴 11、筏体 12、高压气囊 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。 

图1是船体式弓梁连接筏式海浪发电机结构示意图，是弓梁连接筏式海浪发电机的部分结构示意图，图中两个由钢板焊接的船体4由多组铰链连接，形成的筏体结构可以承受上百吨的外力摇摆，船体上方延伸出立柱，对应的两根立柱顶端安装弓梁2(注：两根固定连接的横向放置的梁类似用钢丝绳拉紧的弓因此叫弓梁)，弓梁上安装多组滑轮1，滑轮上来回缠绕一根多组钢丝绳3，延伸的钢丝绳两端与储能器连接，钢丝绳中间延伸缠绕在钢丝绳轮6上，在波浪的作用下，浮体开合，弓梁上的左右两组滑轮组分别接连受力，在钢丝绳的带动下，钢丝绳轮连续来回转动，通过棘轮形成单向转动，由增速器提高转速后带动发电机发电；由于储能器的张紧作用，且其张力略大于钢丝绳轮一端的阻力，加上滑轮组的利用，轻微的开合也会使钢丝绳轮产生大幅度的来回转动，在恶劣海况时，储能器内的备用钢丝绳被拉出，避免对发电机产生过速伤害。缆绳8系在两节筏体中间的底部，有利于提高海浪发电机的一级能量转换效率。弓梁连接筏式海浪发电机的所有运动机构都位于海面以上，脱离与海水接触，提高了机体的使用寿命。 

图2是弓梁部分结构示意图，图中1为滑轮，弓梁2上的滑轮和与立柱上的轴9活动连接的四组滑轮1两两对应形成左右两组滑轮组，两组滑轮各有一根钢丝绳3的头端延伸出与储能器连接，左右两组滑轮组上缠绕的钢丝绳中间部分延伸缠绕在钢丝绳轮上；弓梁2一端与立柱顶端的顶轴10活动连接，弓梁与另一立柱顶端的滑轮组无接触，或滑动接触，并以该滑轮组为原点往复运动。 

图3是气囊式弓梁连接筏式海浪发电机结构示意图，其工作原理与图1相同，只是将筏体11安装在浮体气囊12上，弓梁2上延伸出的钢丝绳3两顶端与储能器7连接，中间一端与钢丝绳轮6连接缠绕，通过增速器带动发电机5发电。 

弓梁连接筏式海浪发电机结构简单，该技术方案从不同角度解决了一代浮合筏式海浪发电机存在的技术缺陷，使发电机结构更简单牢固，只要缆绳和铰链足够牢固，理论上可以经受任何海况，特别是能量传递装置的创新，使用弓梁使钢丝绳全部位于海面上与海水隔离，多组滑轮组的使用增加了钢丝绳的行程幅度，同时钢丝绳本身的特性决定传递装置寿命长而且只有在断裂的情况下才会失效，即使断裂对发电机机体也不会有破坏作用，发电机筏体只会自由摆动而不会影响到使用寿命；将储能器连接在钢丝绳的两端减少了传递过程中的能量损耗，同时更利于恶劣海况下备用钢丝绳的伸缩和发电机的平稳运行。缆绳的综合作用，使浮合筏式海浪发电机区别于普通筏式海浪发电机，具有利用海浪动能的能力，提高了发电机的一级能量转换。充分利用浮体的上下几千平方米的空间，建造如海面哨所、深海养殖等可以增加发电机附加的商业价值。 

本创新属于简单的结构创新，图示说明不用于限制本发明的范围，因为其实施方式有多种，技术人员可以对本发明作各种改动，增加筏体数量、改变钢丝绳缠绕方式和为改变缠绕方式增加部件、移动缆绳系定位置这些等价形式等同于本申请所附权利要求的所述范围。 

Claims (1)

1.弓梁连接筏式海浪发电机，采用分体高压气囊作为浮体，高压气囊位于由钢材焊接的筏体结构的混凝土顶板下部，筏体由铰链相互连接，筏体立柱上的弓梁上安置滑轮，钢丝绳通过滑轮缠绕引出缠绕在钢丝绳轮上，钢丝绳轮旋转带动发电机发电，其主要特征是以多组滑轮组和钢丝绳作为能量传递结构，并安装在弓梁内，钢丝绳的两端连接储能结构，钢丝绳缠绕滑轮后中间部分缠绕在钢丝绳轮上，钢丝绳轮通过增速器带动发电机发电。