TW201348578A - 船型海浪發電設備 - Google Patents

Abstract

本發明係一種船型海浪發電設備，其包括一具有複數腔室的靜穩船體，並於該些腔室中設有浮動裝置，以及浮動裝置上設有發電裝置，海浪打入腔室讓浮動裝置的重力筒上下位移並帶動發電裝置進行發電，其中，該靜穩船體的龍骨重心低並可靜穩於水下而不受海浪影響，讓重力筒隨打入的海浪而產生的縱向位移量，不會被靜穩船體的位移而消弭，有效提升重力筒的縱向位移量，進而提高發電效能。

Description

船型海浪發電設備

本發明係一種海浪發電設備，尤指一種船型海浪發電設備。

科技的進步讓人們對於電力的依賴與日劇增，火力發電產生的二氧化碳造成溫室效應加劇，而核能發電又有安全上的顧慮，為了兼顧環保與安全，各國家與企業開始投入綠色能源的發展。

以海浪發電的浮球式發電設備、渦輪式發電設備為例，其係置於海面上並利用海浪波峰與波谷間的高低落差進行發電，該浮球式發電設備、渦輪式發電設備皆包含有一船體，該船體上設有往外延伸的旋臂，旋臂末端處設有可隨海浪高低起伏而移動的浮體，該船體上設有受控於浮體的傳動裝置，且傳動裝置連接一發電裝置，其中，浮體與船體一同漂浮於海面上，浮體隨海浪而產生縱向移動，帶動傳動裝置作動，讓傳動裝置進一步帶動該發電裝置作動並發電。

然上述中，浮體隨海浪的高低起伏而有縱向移動的同時，船體也一同隨海浪的高低起伏而縱向移動，造成浮體縱向移動的高低落差不顯著，導致發電效能低落。

本發明之主要目的在於提供一種船型海浪發電設備，希藉此設計，改善海浪發電設備之浮體相對船體所產生之 縱向移動高低落差不明顯，導致發電效能低落的問題。

為達成前揭目的，本發明所設計之船型海浪發電設備，包含有：一靜穩船體，其包括有一基座，該基座上設有框架並形成複數腔室，該基座底部設有一龍骨，以及該基座內設有船艙，於船艙內豎立支撐柱，該框架具有入口端及出口端，該框架於入口端處設有儲水板與連通腔室的入水口，並於出口端處設有溢流板與連通腔室的出水口，且該框架於兩側分別設有鄰近出口端的側擋板，以及框架內設有分別對應腔室的外殼甲板；複數浮動裝置，其係分別設於各腔室中，該些浮動裝置皆包含一可於腔室內上下移動的重力筒，該重力筒上設有一伸出外殼甲板的齒條，並於外殼甲板上設有可供齒條伸入的防銹隔離罩，以及該重力筒上設有一套於齒條的伸縮套，該伸縮套一端固定於外殼甲板，另端包覆法蘭並固定於重力筒；以及複數發電裝置，其係設置於外殼甲板上且分別對應浮動裝置，該些發電裝置皆包含有一軸桿，該軸桿上套設一與齒條嚙合的單向齒輪，以及該軸桿一端設有一飛輪穩定件，另端連接一發電機。

據上所述，該船型海浪發電設備可置於海面上，且龍骨重心低並可靜穩於海面下，使其縱向位移不受海浪影響，海浪打入靜穩船體的腔室，讓重力筒隨腔室內的水位上升與下降而產生縱向移動，重力筒往上為空轉狀態，重力筒往下移動時，齒條帶動單向齒輪與軸桿，進而使發電機 發電，由於靜穩船體不受海浪影響，可提高重力筒的有效縱向位移量，以達到提高發電效能的目的。

請參閱圖1、圖6，為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例，其包含有一靜穩船體10、複數浮動裝置20及複數發電裝置30。

該靜穩船體10包括有一基座11，該基座11上設有框架12並形成複數腔室13，該基座11底部設有一龍骨111，以及該基座11內設有船艙112，於船艙112內豎立支撐柱113，該框架12具有入口端及出口端，如圖2所示，該框架12於入口端處設有儲水板14與連通腔室13的入水口141，並於出口端處設有溢流板15與連通腔室13的出水口151，且該框架12於兩側分別設有鄰近出口端的側擋板16，以及框架12上方設有分別對應腔室13的外殼甲板17，於本發明較佳實施例中，該框架12包含有複數耐蝕支柱121，該靜穩船體10的腔室13可以為數個依序排列或者複數並排，此外，框架12於適當位置設置加強支柱122，以保障整體結構安全。

如圖3、圖4所示，該些浮動裝置20係分別設於各腔室13中，該些浮動裝置20皆包含一可於腔室13內上下移動的重力筒21，該重力筒21上設有一伸出外殼甲板17的齒條22，並於外殼甲板17上設有可供齒條22伸入的防銹隔離罩23，以及該重力筒21上設有一套於齒條22外圍的伸縮套24，該伸縮套24一端固定於外殼甲板17，另端包覆法蘭25並固定於重力筒21，防銹隔離罩23與 伸縮套24可保護齒條22，如圖5所示，所述重力筒21的外圍設有可沿耐蝕支柱121縱向移動的導引輪26，以及浮動裝置20於外殼甲板17鄰接伸縮套24的側面上設有一彈性件27，且齒條22通過該彈性件27，另外，法蘭25分別設於該齒條22下方和重力筒21上方，且留有複數個螺絲孔，可利用螺絲、螺帽之類的扣件將齒條22與重力筒21緊密結合。

請參閱圖6至圖9所示，該些發電裝置30係設置於外殼甲板17上且分別對應浮動裝置20，該些發電裝置30皆包含有一軸桿31，該軸桿31上套設一與齒條22嚙合的單向齒輪32，以及該軸桿31一端設有一飛輪穩定件33，另端連接一發電機34，該飛輪穩定件33可以穩定功率，所述發電裝置30於連接發電機34的一端設有一第一齒輪35，以及發電機34設有一側向伸出並與第一齒輪35嚙合的第二齒輪36，且第一齒輪35的外徑大於第二齒輪36的外徑，以及軸桿31上設有二軸承37，該二軸承37分別位於單向齒輪32與第一齒輪35、飛輪穩定件33之間。

上述中，所述齒條22的一側面上設有與單向齒輪32嚙合的齒部，所述發電裝置30設有滾輪38，滾輪38位於齒條22相對單向齒輪32的一側，另外，該船型海浪發電設備於該靜穩船體10上設有複數錨碇組件40，該些錨碇組件40皆包含有一錨碇單元41及一緩衝浮體42，該錨碇單元41與緩衝浮體42之間、該緩衝浮體42與靜穩船體10之間皆以鍊條43連接，此外，該基座11上設有 一工作間18，該工作間18內設有一連通至船艙112的通道181，以及該工作間18設有一外露於外殼甲板17的門182，該靜穩船體10於框架12上設有防銹欄杆19，其中，該船型海浪發電設備可於船艙112內設置蓄電池堆50和變壓、換流、穩壓等設備。

請參閱10所示，該船型海浪發電設備漂浮於海面上，靜穩船體10的龍骨111重心低而使其靜穩且不受風浪影響，且沒水於儲水板14的上方，略低於腔室的1/2高度處。

如圖11所示，海浪自靜穩船體10的入水口141打入腔室13，讓腔室13內的水位升高，同時帶動重力筒21往上移動，齒條22往上移動，若水位上升高度超過溢流板15的頂緣時，多餘的水量會經由出水口151流出，進而限制重力筒21上升的最高位置，若水位上升高度未超過溢流板15的頂緣時，由入水口141流入腔室13的水會再經由入水口141流出，其中，平常狀況中，腔室13內的水由入水口141流出，於颱風等極端天氣時才從出水口151流出，以提供安全防護。

待腔室13內的水位下降，重力筒21也一同往下移動，齒條22跟著往下移動，其中，齒條22往上移動為空轉狀態，齒條22往下移動會帶動發電裝置30的單向齒輪32與軸桿31，進而帶動第一齒輪35，使第一齒輪35帶動第二齒輪36，讓發電機34發電。

其中，該靜穩船體10中側擋板16的設置，可避免進入腔室13的海浪往旁邊溢流掉，且配合溢流板15的設置 ，進而可提高海浪進入腔室13內的水位，且提升重力筒21縱向位移的高低落差，按照能量守恆定律，能量不會無中生有，亦不會憑空消失，因此，當一海浪的前進波遇到如溢流板15的障礙物時，會產生反射現象並形成反射波，如果沒有能量損失的話，反射波的波高等於入射波的波高，依據波的重疊原理，入射波的波高與反射波的波高疊加後會形成2倍波高，達到有效提升重力筒21的高低落差。

另外，該儲水板14高於基座11，使腔室13內可儲存一定的海水，讓重力筒21往下移動時不會直接撞擊到基座11，藉由儲水板14所遮擋儲存的海水作為緩衝，並形成下死點，此外，溢流板15可形成上死點，限制腔室13內海水的最高水位與最低水位。

上述中，所述重力筒21被海浪抬升而往上位移至一定高度，超過溢流板15的海浪會由出水口151溢出，避免重力筒21上升高度過高而撞擊外殼甲板17，其中，外殼甲板17所設置的彈性件27讓重力筒21上升時不會直接撞擊外殼甲板17，並可提供緩衝力量，同時保護重力筒21與外殼甲板17。

其中，該工作間18的通道181可提供電纜輸入、輸出與人員進出維修，以及錨碇組件40的錨碇單元41可下沉以定位該靜穩船體10，而緩衝浮體42可提供緩衝以免損傷靜穩船體10，錨碇組件40可防止靜穩船體10漂走，又能不妨礙靜穩船體10隨潮汐變位，另外，重力筒21外側設置的導引輪26，用來規範重力筒21的縱向移動， 可以提升重力筒21位移的穩定性，以及滾動摩擦力小於滑動摩擦力，進而提升重力筒21位移的順暢度。

綜上所述，該船型海浪發電設備的龍骨111重心低並可靜穩於海面下，使其縱向位移不受海浪影響，增加重力筒21與靜穩船體10間的相對位移量，以及側擋板16與溢流板15的遮擋配合，也可提高重力筒21與靜穩船體10間的相對位移量，進而達到提高發電效能的目的，並利於產業之利用。

10‧‧‧靜穩船體

11‧‧‧基座

111‧‧‧龍骨

112‧‧‧船艙

113‧‧‧支撐柱

12‧‧‧框架

121‧‧‧耐蝕支柱

122‧‧‧加強支柱

13‧‧‧腔室

14‧‧‧儲水板

141‧‧‧入水口

15‧‧‧溢流板

151‧‧‧出水口

16‧‧‧側擋板

17‧‧‧外殼甲板

18‧‧‧工作間

181‧‧‧通道

182‧‧‧門

19‧‧‧防銹欄杆

20‧‧‧浮動裝置

21‧‧‧重力筒

22‧‧‧齒條

23‧‧‧防銹隔離罩

24‧‧‧伸縮套

25‧‧‧法蘭

26‧‧‧導引輪

27‧‧‧彈性件

30‧‧‧發電裝置

31‧‧‧軸桿

32‧‧‧單向齒輪

33‧‧‧飛輪穩定件

34‧‧‧發電機

35‧‧‧第一齒輪

36‧‧‧第二齒輪

37‧‧‧軸承

38‧‧‧滾輪

40‧‧‧錨碇組件

41‧‧‧錨碇單元

42‧‧‧緩衝浮體

43‧‧‧鍊條

50‧‧‧蓄電池堆

圖1：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之組合前視平面示意圖。

圖2：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之基座與框架之組合局部立體示意圖。

圖3：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之前視局部剖面示意圖。

圖4：為圖3之局部放大示意圖。

圖5：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之俯視局部剖面示意圖。

圖6：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之組合側視平面示意圖。

圖7：為圖6的局部放大示意圖。

圖8：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之俯視局部剖面示意圖。

圖9：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之發電裝置配置示意圖。

圖10：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之實施狀態側視平面示意圖。

圖11：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之於最高水位之側視平面示意圖。

圖12：為本發明船型海浪發電設備之一較佳實施例之於最低水位之側視平面示意圖。

10‧‧‧靜穩船體

11‧‧‧基座

111‧‧‧龍骨

112‧‧‧船艙

113‧‧‧支撐柱

12‧‧‧框架

121‧‧‧耐蝕支柱

122‧‧‧加強支柱

14‧‧‧儲水板

141‧‧‧入水口

15‧‧‧溢流板

151‧‧‧出水口

17‧‧‧外殼甲板

18‧‧‧工作間

181‧‧‧通道

182‧‧‧門

19‧‧‧防銹欄杆

20‧‧‧浮動裝置

21‧‧‧重力筒

23‧‧‧防銹隔離罩

24‧‧‧伸縮套

25‧‧‧法蘭

26‧‧‧導引輪

40‧‧‧錨碇組件

41‧‧‧錨碇單元

42‧‧‧緩衝浮體

43‧‧‧鍊條

50‧‧‧蓄電池堆

Claims (10)

1. 一種船型海浪發電設備，其包含：一靜穩船體，其包括有一基座，該基座上設有框架並形成複數腔室，該基座底部設有龍骨，以及該基座內設有船艙，於船艙內豎立支撐柱，該框架具有入口端及出口端，該框架於入口端處設有儲水板與連通腔室的入水口，並於出口端處設有溢流板與連通腔室的出水口，且該框架於兩側分別設有鄰近出口端的側擋板，以及框架內設有分別對應腔室的外殼甲板；複數浮動裝置，其係分別設於各腔室中，該些浮動裝置皆包含一可於腔室內上下移動的重力筒，該重力筒上設有一伸出外殼甲板的齒條，並於外殼甲板上設有可供齒條伸入的防銹隔離罩，以及該重力筒上設有一套於齒條的伸縮套，該伸縮套一端固定於外殼甲板，另端包覆法蘭並固定於重力筒；以及複數發電裝置，其係設置於外殼甲板上且分別對應浮動裝置，該些發電裝置皆包含有一軸桿，該軸桿上套設一與齒條嚙合的單向齒輪，以及該軸桿一端設有一飛輪穩定件，另端連接一發電機。
2. 如請求項1所述之船型海浪發電設備，其中，所述發電裝置於連接發電機的一端設有一第一齒輪，以及發電機設有一側向伸出並與第一齒輪嚙合的第二齒輪，且第一齒輪的外徑大於第二齒輪的外徑，以及軸桿上設有二軸承，該二軸承分別位於單向齒輪與第一齒輪、飛輪穩定件之間。
3. 如請求項2所述之船型海浪發電設備，其中，所述齒條的一側面上設有與單向齒輪嚙合的齒部，所述發電裝置設有滾輪，滾輪位於齒條相對單向齒輪的一側。
4. 如請求項1至3中任一項所述之船型海浪發電設備，其中，該框架包含有複數耐蝕支柱，所述重力筒的外圍設有可沿耐蝕支柱縱向移動的導引輪。
5. 如請求項1至3中任一項所述之船型海浪發電設備，其中，該船型海浪發電設備於該靜穩船體上設有複數錨碇組件，該些錨碇組件皆包含有一錨碇單元及一緩衝浮體，該錨碇單元與緩衝浮體之間、該緩衝浮體與靜穩船體之間皆以鍊條連接。
6. 如請求項4所述之船型海浪發電設備，其中，該船型海浪發電設備於該靜穩船體上設有複數錨碇組件，該些錨碇組件皆包含有一錨碇單元及一緩衝浮體，該錨碇單元與緩衝浮體之間、該緩衝浮體與靜穩船體之間皆以鍊條連接。
7. 如請求項1至3中任一項所述之船型海浪發電設備，其中，該基座上設有一工作間，該工作間內設有一連通至船艙的通道，以及該工作間設有一外露於框架的門，該靜穩船體於框架上設有防銹欄杆。
8. 如請求項6所述之船型海浪發電設備，其中，該基座上設有一工作間，該工作間內設有一連通至船艙的通道，以及該工作間設有一外露於框架的門，該靜穩船體於框架上設有防銹欄杆。
9. 如請求項1至3中任一項所述之船型海浪發電設備 ，其中，法蘭分別設於該齒條下方和重力筒上方，且留有複數個螺絲孔，可利用螺絲、螺帽的扣件將齒條與重力筒緊密結合。
10. 如請求項8所述之船型海浪發電設備，其中，法蘭分別設於該齒條下方和重力筒上方，且留有複數個螺絲孔，可利用螺絲、螺帽的扣件將齒條與重力筒緊密結合。