浮合筏式海浪發電的製造方法
2023-07-20 18:57:36
浮合筏式海浪發電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種浮合筏式海浪發電機，將發電機筏體和浮體分離製造，採用分體高壓氣囊作為浮體，由鋼材焊接的筏體結構牢固，筏體用多組鉸鏈連接，使用滑輪和鋼絲繩作為能量傳遞裝置，利用尾舵和多根纜繩保持筏體前端面始終與波浪質點的運動方向垂直。機體結構牢固，成本低廉，能量傳遞裝置效率高且使用壽命長。
【專利說明】浮合筏式海浪發電機
【技術領域】
[0001 ] 浮合筏式海浪發電機屬於海浪發電機製造領域。
【背景技術】
[0002]眾多的海洋資源中，波浪能是一種能量密度高、總能量巨大的海洋資源，為了利用這一海洋資源，全球各地的技術工作者想盡一切辦法加以利用，但由於海浪的能量波動不穩定、破壞性強、海水腐蝕性高等原因，波浪能一直無法得到合理利用。
[0003]僅國內就有各種各樣海浪利用專利上千項,但沒有一項能實現商業化應用，國際上波浪能發電方案也有眾多門類，主要分岸基和離岸兩大類，由於海浪在近岸過程中能量不斷損失，岸基利用雖然安全係數高但利用價值低，因此離岸利用成為合理選項，離岸海浪發電機主要有使用空氣利用、機械利用兩大類方法，空氣利用典型案例非日本的「巨鯨」海浪發電機莫屬，該裝置如張大嘴巴的空心鯨魚，利用透平風力發電機發電，屬于震蕩水柱式，一、二級能量轉換效率都比較高，但需要建造龐大的機體，以保證機體不隨波浪起伏，巨大的成本使得「巨鯨」商業化難度增加；機械利用包括筏式、點式、搖臂式、點頭鴨式幾大類，其中筏式安全性能最高，點頭鴨式一級利用能效最好，因此蘇格蘭的Pelamis俗稱「海蛇」應該是離岸機械利用的典型代表機型，其生存能力強、系泊安全性好，屬於筏式海浪發電機的改進形，在葡萄牙安裝的「海蛇」運行三個月後進行了大返修，最主要原因只在於能量傳遞裝置出現問題，液壓油缸結構本身決定難以適應海浪以秒為計算單位的頻繁衝擊，出現問題在所難免，同時「海蛇」的波浪能量利用只有狹窄的三到四米，雖然利用了波浪的縱搖和橫搖動能，其功率也是有限的，要增加功率只有在保證系泊安全的前提下，適當增加海浪發電機的迎波寬度，這樣即使一級轉換效率不高，其總功率也不小。
[0004]在所有離岸海浪發電機中，機體製造成本、運行安全性、系泊難度是商業化運行的最大障礙，運行安全性又包括了機體安全生存能力和能量傳遞裝置的效率和使用壽命，為解決以上技術問題，特別是為了製造一種製作成本低、運行安全、高效率、系泊安全的海浪發電機，本發明公開了 一種設計方案。
【發明內容】
[0005]本發明的設計方案一是將結構材料和浮體分開製造，由鋼材焊接筏體結構，中間用混凝土澆築平板，混凝土平板作為壓重材料和氣囊頂板，浮體和浮體之間用鉸鏈連接，採用分體高壓氣囊(已另案申請專利)作為浮體，在筏體合適部位安置往返式或其它氣泵；至少兩節筏體組成浮合筏式海浪發電機機體；當然在不考慮製造成本的情況下也可以使用其他浮體，如橡膠氣囊、鋼板焊接船體等。
[0006]設計方案二是將穿過滑輪的鋼絲繩作為能量傳遞結構，安裝在筏體兩端豎梁頂部的滑輪內穿有鋼絲繩，鋼絲繩從滑輪引出通過儲能器連接鋼絲繩輪，鋼絲繩輪帶動發電機發電。所有上述運動部件均通過保護套與海水隔離。方案二是浮合筏式海浪發電機區別與其他波浪發電機，特別是區別於「海蛇」的創新。[0007]設計方案三是筏體未端底部安裝尾舵，至少兩根筏纜連接在總筏體前端和第二節筏體前端或第一節筏體尾部底端，利用尾舵和兩根以上纜繩使筏體前端始終垂直於海浪質點運行方向。
[0008]設計方案三使浮合筏式海浪發電機具有點頭鴨式結構，充分利用海浪的衝擊力和動能，提高發電機的一級能量轉換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1、筏體側視結構示意圖
[0010]圖2、筏體俯視結構示意圖
[0011]圖3、筏體前視結構示意圖
[0012]圖中:1、承重梁2、豎梁3、滑輪4、鋼絲繩5、鉸鏈6、氣囊7、纜繩8、尾舵9、儲能器10、鋼絲繩輪11、發電機
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
[0014]圖1是筏體側視結構示意圖，是浮合筏式海浪發電機的部分結構示意圖，圖中由鋼材焊接的承重梁I豎梁2與其他筏體鋼材牢固連接，形成的筏體結構可以承受上百噸的外力搖擺，筏體和筏體通過多個鉸鏈5連接，豎梁兩端對應安裝滑輪3，滑輪內來回穿過鋼絲繩4，鋼絲繩從滑輪弓I出穿過儲能器9，纏繞在鋼絲繩輪10上，筏體在海浪的作用下開合，拉動鋼絲繩，帶動鋼絲繩輪轉動，使發電機11轉動產生電力，鋼絲繩的穿繞方式有多種，穿繞方法和增加輔助結構並不影響功能的實現；其中儲能器9儲能的同時起到張緊作用，保證鋼絲繩始終處於張緊狀態；筏體尾端安裝尾舵8，尾舵和兩根以上纜繩7使筏體前端始終與海浪質點的運動方向垂直；以上的鋼絲繩及運動機構均位於保護套內，保護套內裝有環保機油或植物油，避免與海水接觸，提高機體的使用壽命。
[0015]圖2是筏體俯視結構示意圖，圖中I為承重梁，2為豎梁，4為鋼絲繩，9為儲能器，10為鋼絲繩輪，11為發電機，筏體和筏體由鉸鏈連接，通過圖示參考圖1可以直觀了解浮合筏式海浪發電機的整體結構。
[0016]圖3是筏體前視結構示意圖，圖中I為承重梁，2為豎梁，6為氣囊，7為纜繩，纜繩與發電機第二節筏體的前端豎梁底部或第一節筏體尾部豎梁底端連接，數量至少兩根以上，或一根纜繩分叉連接。
[0017]浮合筏式海浪發電機結構簡單，三個技術方案從不同角度解決了海浪發電目前存在的技術難題，該發電機結構簡單但牢固，降低了製造成本，特別是能量傳遞裝置的創新，不但增加了鋼絲繩的行程幅度，同時鋼絲繩本身的特性決定傳遞裝置壽命長而且只有在斷裂的情況下才會失效，即使斷裂對發電機機體也不會有破壞作用，發電機筏體只會自由擺動而不會影響到使用壽命；纜繩和尾舵的綜合作用，使浮合筏式海浪發電機區別於普通筏式海浪發電機，具有利用海浪動能的能力，提高了發電機的一級能量轉換。
[0018]本創新屬於簡單的結構創新，圖示說明不用於限制本發明的範圍，因為其實施方式有多種，技術人員可以對本發明作各種改動，增加筏體數量、改變鋼絲繩纏繞方式和為改變纏繞方式增加部件、移動纜繩系定位置這些等價形式等同於本申請所附權利要求的所述範圍。
【權利要求】
1.浮合筏式海浪發電機，採用尾舵和多根纜繩使它和普通筏式海浪發電機一樣能利用波浪的勢能，同時具有利用波浪動能的能力，採用滑輪和鋼絲繩作為能量傳遞裝置，採用分體高壓氣囊作為浮體，其主要特徵是高壓氣囊位於由鋼材焊接的筏體結構的混凝土頂板下部，筏體由鉸鏈相互連接，筏體上安置滑輪，鋼絲繩通過滑輪纏繞引出，用儲能器張緊後纏繞在鋼絲繩輪上，鋼絲繩輪旋轉帶動發電機發電。
2.根據權利要求1所述的浮合筏式海浪發電機，其特徵是利用滑輪和鋼絲繩作為能量傳遞裝置傳遞動力，鋼絲繩利用儲能器張緊和儲能，持續帶動發電機旋轉發電。
3.根據權利要求1所述的浮合筏式海浪發電機，其特徵是由分體高壓氣囊作為浮體，沉浮鋼結構筏體，筏體上安置的氣泵保持高壓氣囊的氣壓。
4.根據權利要求1所述的浮合筏式海浪發電機，其特徵是筏體尾部底端安裝尾舵，和連接在第一節尾部底端的至少兩根纜繩保持筏體前端面與波浪質點運動方向的垂直。
【文檔編號】F03B13/14GK203640920SQ201420022685
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月1日 優先權日:2014年1月1日
【發明者】周文正 申請人:周文正