CN204756765U - 一种基于波浪能的近海航标 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：它包括一航标浮体，航标浮体上部设置一用于发出航标信号的航标灯具，下部设置一用于海面定位的锚系；航标浮体可动连接若干浮筒；航标浮体内设置一用于发电的液压发电单元和一用于控制为航标灯具供电的电控单元，且液压发电单元可动连接浮筒，随着海浪的运动带动浮筒的运动，浮筒的运动实现液压发电单元的发电，并将电能传送给电控单元，电控单元为航标灯具供电。本实用新型采用仿生多节结构，并靠各节之间相对运动获取能量，因此经受风浪的能力强，甚至风浪越大发电能力越强。另外没有与海水相通的管道，不易受到污染。因此，本实用新型可以广泛用于各种海况的近海海域领域。

Description

一种基于波浪能的近海航标

技术领域

本实用新型涉及一种近海航标，特别是关于一种基于波浪能的近海航标。

背景技术

航标，是为帮助船舶安全、经济和便利航行而设置的视觉、音响和无线电助航设施，其中航标灯是为保证船舶在夜间安全航行而安装在某些航标上的一类交通灯，它在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离。

随着航运事业的快速发展和人类水上活动范围和方式的日益增多，沿海船舶习惯航路、锚地和航道等通航水域的船舶交通流密度持续增长，通航环境日益复杂，通航压力持续增大，为了保障通航安全，为水上活动提供及时准确的安全信息，航标的建设与发展越来越受到重视。

航标所用的能源主要以电能为主，电能系统又可以分为非可再生电能源和可再生电能源两大类。随着传统能源的日益减少及环境保护的需要，各类新能源技术的开发和应用成为未来能源政策的发展方向。

随着太阳能、风能、波浪能等新能源技术的成功开发，于上个世纪70年代就已经开始研制清洁能源系统，逐步替代了60年代在航标上使用的柴油发电机等非环保能源。太阳能供电系统以其清洁、经济、环境要求低而得到广泛的应用，目前太阳能航标普及率已经接近90％。但在太阳能航标使用中发现一些不足，如太阳能不充分时，容易出现蓄电池容量不足，夜间无法工作；系统硬件容易受到外力损坏；维护相对复杂。

与太阳能等供电系统航标相比，波能发电航标具有以下优点：第一、波浪能分布广泛，能量密度高且相对较稳定；第二、波能发电装置技术相对简单、容易控制、故障少、风浪较大地区输出功率较大；第三，波能发电装置受海况及气象影响较小。

目前应用于航标的波能发电装置主要是振荡水柱式波能发电技术，也称为空气透平波能发电装置，一般下部有一个向下开口的圆柱形腔，空腔内充满空气，海水由下部开口进入，当海浪上下起伏的时候，海水就会充进空腔内，压缩空气排出空腔，迫使空气推动空气透平机旋转做功，当海浪退去，水面下降，就会吸入空气，也会推动透平机旋转做功，从而带动发电机实现了波浪能的能量转换。

振荡水柱式波浪能转换装置具有结构和制造工艺简单，技术相对成熟的优点，但存在以下缺点。

(1)一般需要特定的地形或者地理位置，比如岸边或者浅海锚定。

(2)浮标中央管道容易受到沉积海草、贝类以及其他形式的污染，必须定期维护，维护费用较高。

(3)波浪能吸收效率低，一般不高于10％。

(4)极端海况时的抵抗破坏的能力有限，能量转换效率急剧下降，发电能力有限。

这些缺点严重制约着振荡水柱式波能发电航标的普及和实用性。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种不易受恶劣天气影响和波浪能捕获能力强的基于波浪能的近海航标。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：它包括一航标浮体，所述航标浮体上部设置一用于发出航标信号的航标灯具，下部设置一用于海面定位的锚系；所述航标浮体可动连接若干浮筒；所述航标浮体内设置一用于发电的液压发电单元和一用于控制为所述航标灯具供电的电控单元，且所述液压发电单元可动连接所述浮筒，随着海浪的运动带动所述浮筒的运动，所述浮筒的运动实现所述液压发电单元的发电，并将电能传送给所述电控单元，所述电控单元为所述航标灯具供电。

所述液压发电单元包括液压缸、液动换向阀、一高压储液蓄能器、一液压马达、一异步发电机、一低压储液蓄能器和单向阀，且所述液压缸、所述液动换向阀和所述单向阀的个数与所述浮筒个数一一对应；所述液压缸的活塞杆可动连接所述浮筒，所述液压缸的排油口通过管道连接所述液动换向阀的高压入口，所述液动换向阀的高压出口通过管道依次连接所述高压储液蓄能器、所述液压马达、所述异步发电机、所述低压储液蓄能器和所述单向阀，所述单向阀通过管道连接所述液动换向阀的低压入口，其低压出口通过管道连接所述液压缸的进油口，形成回路，且所述异步发电机连接所述电控单元；随着海浪的波动带动所述浮筒运动，所述浮筒运动带动活塞杆在所述液压缸中往复运动使其内部的液压油成高压状态，所述液压缸中的高压油流经所述液动换向阀进入所述高压储液蓄能器换压；从所述高压储液蓄能器流出的高压油进入所述液压马达并驱动所述液压马达旋转，从而带动所述异步发电机发电，所发的电传送给所述电控单元，所述电控单元控制为所述航标灯具供电；经过所述液压马达后的高压油变为低压油进入所述低压储液蓄能器，从所述低压储液蓄能器流出的低压油经所述单向阀流经所述液动换向阀进入所述液压缸的进油口，形成一回路，且所述浮筒的个数与回路的个数相对应。

所述浮筒的个数为除0以外的偶数。

所述浮筒对称设置。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型它包括一航标浮体，航标浮体上部设置一用于发出航标信号的航标灯具，下部设置一用于海面定位的锚系；航标浮体可动连接若干浮筒；航标浮体内设置一用于发电的液压发电单元和一用于控制为航标灯具供电的电控单元，液压发电单元包括液压缸、液动换向阀、一高压储液蓄能器、一液压马达、一异步发电机、一低压储液蓄能器和单向阀，且液压缸、液动换向阀和单向阀的个数与浮筒个数一一对应；液压缸的活塞杆可动连接浮筒，液压缸的排油口通过管道连接液动换向阀的高压入口，液动换向阀的高压出口通过管道依次连接高压储液蓄能器、液压马达、异步发电机、低压储液蓄能器和单向阀，单向阀通过管道连接液动换向阀的低压入口，其低压出口通过管道连接液压缸的进油口，形成回路，且异步发电机连接电控单元；随着海浪的波动带动浮筒运动，浮筒运动带动活塞杆在液压缸中往复运动使其内部的液压油成高压状态，液压缸中的高压油流经液动换向阀进入高压储液蓄能器换压；从高压储液蓄能器流出的高压油进入液压马达并驱动液压马达旋转，从而带动异步发电机发电，所发的电传送给电控单元，电控单元控制为航标灯具供电；经过液压马达后的高压油变为低压油进入低压储液蓄能器，从低压储液蓄能器流出的低压油经单向阀流经液动换向阀进入液压缸的进油口，形成一回路，且浮筒的个数与回路的个数相对应。本实用新型由于采用以上设置，在浮筒运动过程中与之相连的液压缸内的高压液压油可以同步地、也可不同步地进入液压发电单元，因而可适应不同波形提高波浪能转换效率。2、本实用新型由于采用锚系来进行航标的定位，不像固定在岸边的振荡水柱式航标受限于特定的地形或地理位置。3、本实用新型由于没有与海水相通的管道，因而不像振荡水柱式航标因有中央管道而易受到沉积海草、贝类以及其他形式的污染。4、本实用新型由于采用若干浮筒连接航标浮体形成线吸收式波浪能捕获装置，其最大捕获宽度可达0.5λ(波长)或以上，而现有技术中的振荡水柱式波浪能转换装置为点吸收式波浪能捕获装置，其理论最大捕获宽度为0.16λ(波长)，相较而言本实用新型的波浪能捕获能力强，波浪能转换效率高。5、本实用新型由于采用多个浮筒与航标浮体铰接而成形成仿生多节结构，并靠各节之间相对运动获取能量因此经受风浪的能力强，即抵抗恶劣气候条件能力强，甚至风浪越大发电能力越强，以解决现有技术中的振荡水柱式波浪能转换装置在极端海况时容易能量转换效率急剧下降，发电能力有限的问题。鉴于以上理由，本实用新型可以广泛用于各种海况的近海海域领域。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图

图2是液压发电单元的工作原理图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型包括一航标浮体1，该航标浮体1上部设置一用于发出航标信号的航标灯具2，下部设置一用于海面定位的锚系3。航标浮体1可动连接若干浮筒4。航标浮体1内设置一用于发电的液压发电单元5和一用于控制为航标灯具2供电的电控单元6。

如图2所示，液压发电单元5包括液压缸51、液动换向阀52、一高压储液蓄能器53、一液压马达54、一异步发电机55、一低压储液蓄能器56和单向阀57，且液压缸51、液动换向阀52和单向阀57的个数与浮筒4个数一一对应。

其中，液压缸51的活塞杆可动连接浮筒4，液压缸51的排油口通过管道连接液动换向阀52的高压入口，液动换向阀52的高压出口通过管道依次连接高压储液蓄能器53、液压马达54、异步发电机55、低压储液蓄能器56和单向阀57，单向阀57通过管道连接液动换向阀52的低压入口，其低压出口通过管道连接液压缸51的进油口，形成回路，且异步发电机55连接电控单元6。

上述实施例中，浮筒4的个数优选为除0以外的偶数个，且对称设置以保持平衡，通常为两个。

上述实施例中，电控单元6可以采用蓄电池加上微处理器实现，其为本领域常用的技术手段故不再详述。

本实用新型工作时：随着海浪的波动带动浮筒4运动，浮筒4运动带动活塞杆在液压缸51中往复运动使其内部的液压油成高压状态，液压缸51中的高压油流经液动换向阀52进入高压储液蓄能器53。从高压储液蓄能器53流出的高压油进入液压马达54并驱动液压马达54旋转，从而带动异步发电机55发电，所发的电传送给电控单元6，电控单元6控制为航标灯具2供电。经过液压马达54后的高压油变为低压油进入低压储液蓄能器56，从低压储液蓄能器56流出的低压油经单向阀57流经液动换向阀52进入液压缸51的进油口，形成一回路，且浮筒4的个数与回路的个数相对应。

上述实施例中，浮筒4的运动过程中，与之相连的液压缸51内的高压液压油可以同步地、也可不同步地进入液压发电单元5，因而可适应不同波形提高波浪能转换效率。

实施例1：

本实用新型采用一航标浮体1，该航标浮体1上部设置一用于发出航标信号的航标灯具2，下部设置一用于海面定位的锚系3。航标浮体1对称铰接两个浮筒4。航标浮体1内设置一用于发电的液压发电单元5和一用于控制为航标灯具2供电的电控单元6。

液压发电单元5包括两个液压缸51、两个液动换向阀52、一高压储液蓄能器53、一液压马达54、一异步发电机55、一低压储液蓄能器56和两个单向阀57。

其中，液压缸51的活塞杆铰接浮筒4，液压缸51的排油口通过管道连接液动换向阀52的高压入口，液动换向阀52的高压出口通过管道依次连接高压储液蓄能器53、液压马达54、异步发电机55、低压储液蓄能器56和单向阀57，单向阀57通过管道连接液动换向阀52的低压入口，其低压出口通过管道连接液压缸51的进油口，形成回路，且异步发电机55连接电控单元6。

随着海浪的波动带动浮筒4运动，浮筒4运动带动活塞杆在液压缸51中往复运动使其内部的液压油成高压状态，液压缸51中的高压油流经液动换向阀52进入高压储液蓄能器53。从高压储液蓄能器53流出的高压油进入液压马达54并驱动液压马达54旋转，从而带动异步发电机55发电，所发的电传送给电控单元6，电控单元6控制为航标灯具2供电。经过液压马达54后的高压油变为低压油进入低压储液蓄能器56，从低压储液蓄能器56流出的低压油经单向阀57流经液动换向阀52进入液压缸51的进油口，形成回路，上述异步发电机55发出的电用于连接电控单元6，电控单元6连接航标灯具2并为其供电。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：它包括一航标浮体，所述航标浮体上部设置一用于发出航标信号的航标灯具，下部设置一用于海面定位的锚系；所述航标浮体可动连接若干浮筒；所述航标浮体内设置一用于发电的液压发电单元和一用于控制为所述航标灯具供电的电控单元，且所述液压发电单元可动连接所述浮筒，随着海浪的运动带动所述浮筒的运动，所述浮筒的运动实现所述液压发电单元的发电，并将电能传送给所述电控单元，所述电控单元为所述航标灯具供电。

2.如权利要求1所述的一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：所述液压发电单元包括液压缸、液动换向阀、一高压储液蓄能器、一液压马达、一异步发电机、一低压储液蓄能器和单向阀，且所述液压缸、所述液动换向阀和所述单向阀的个数与所述浮筒个数一一对应；

所述液压缸的活塞杆可动连接所述浮筒，所述液压缸的排油口通过管道连接所述液动换向阀的高压入口，所述液动换向阀的高压出口通过管道依次连接所述高压储液蓄能器、所述液压马达、所述异步发电机、所述低压储液蓄能器和所述单向阀，所述单向阀通过管道连接所述液动换向阀的低压入口，其低压出口通过管道连接所述液压缸的进油口，形成回路，且所述异步发电机连接所述电控单元；

随着海浪的波动带动所述浮筒运动，所述浮筒运动带动活塞杆在所述液压缸中往复运动使其内部的液压油成高压状态，所述液压缸中的高压油流经所述液动换向阀进入所述高压储液蓄能器换压；从所述高压储液蓄能器流出的高压油进入所述液压马达并驱动所述液压马达旋转，从而带动所述异步发电机发电，所发的电传送给所述电控单元，所述电控单元控制为所述航标灯具供电；经过所述液压马达后的高压油变为低压油进入所述低压储液蓄能器，从所述低压储液蓄能器流出的低压油经所述单向阀流经所述液动换向阀进入所述液压缸的进油口，形成一回路，且所述浮筒的个数与回路的个数相对应。

3.如权利要求2所述的一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：所述浮筒的个数为除0以外的偶数。

4.如权利要求3所述的一种基于波浪能的近海航标，其特征在于：所述浮筒对称设置。