CN101230831A - 一种利用海洋波浪能发电的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用海洋波浪能发电的方法及装置，在海平面下较深处的静水层设置有一叶轮，叶轮受到水流冲击后可绕其中心转动；在海平面上设置有一浮体，浮体上固定连接有发电机，所述发电机与上述叶轮之间设置有传动连杆，传动连杆两端分别与叶轮和发电机相连接，通过传动装置将旋转叶轮的动能传递给电机转化为电能，实现了发电。本发明的目的是提供动力设备设在海平面以下，发电设备浮于海平面上，结构简单、检测维修方便、使用寿命长、转换效率高的一种利用海洋波浪能发电的方法及装置。

Description

一种利用海洋波浪能发电的方法及装置
[技术领域]
本发明涉及一种利用海洋海水发电的方法及装置，进一步说的是一种利用海洋波浪能发电的方法及装置。
[背景技术]
由于海水发电具有无污染以及不必耗费燃料之优点，如何利用海水流动所携带的能量来发电成为世界各国海洋工程研究人员研究的目的。
我国大陆海岸线长达18000多千米，再加上各大小岛屿，海洋能源十分丰富。随着可染能源日趋紧张，研究、创新海洋发电技术是一件意义深远的工作。海洋中，波浪发电即是以波浪发电装置将海浪动能转换成电能。波浪发电装置为了有效地吸收波能，其运转形式依据波浪的上下振动特性而设计，利用稳定运动机制获取动能，然后再加以利用来发电。由于波浪的不稳定性，现有发电设备往往需要固定在海床上，发电设备承受海水腐蚀、波浪侵袭而破坏，使用寿命短，同时，发电设备复杂，转换效率不高、施工及维修成本相对过高等问题，限制了目前波浪发电的发展。
[发明内容]
本发明的目的是克服了上述不足而提供动力设备设在海平面以下，发电设备浮于海平面上、结构简单、检测维修方便、使用寿命长、转换效率高的一种利用海洋波浪能发电的方法及装置。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
本发明所涉及的一种利用海洋波浪能发电的方法，其特征在于：在海平面下较深处的静水层设置有一叶轮，叶轮受到水流冲击后可绕其中心转动；在海平面上设置有一浮体，浮体上固定连接有发电机，所述发电机与上述叶轮之间设置有传动装置，传动装置两端分别与叶轮和发电机相连接；
一种用于海洋波浪能发电方法的装置，其特征在于其包括有一叶轮和浮体，浮体上固定连接有发电机，所述发电机与上述叶轮之间设置有传动装置，传动装置两端分别与叶轮和发电机相连接；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的发电机竖立放置，所述传动装置为直立的传动连杆，传动连杆上端穿过所述浮体中心与发电机的电机转子外端固定相连，传动连杆下端在所述叶轮轮心处与叶轮垂直固定相连；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的传动装置上套有轴承，该轴承固定在所述浮体上端面上；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体上固定连接有多片垂直隔板；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体下方设置有水平阻尼板，水平阻尼板的水平截面面积远大于所述浮体水平截面面积；水平阻尼板通过垂直隔板与浮体固定连接，其中心处开有透孔，所述传动装置杆身套接在上述透孔内；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的浮体浮于水面，浮体包括有上夹板、下夹板以及固定在上、下夹板之间浮盘，上夹板、下夹板和浮盘固定连接在一起；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体的上夹板上端设置有支架，支架一端与上夹板固定相连，支架另一端与发电机的机座固定相连；
如上所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的垂直隔板固定连接在浮体的下夹板上，各垂直隔板沿浮体圆周均匀分布。
本发明的有益效果是：
1、在水下没有任何轴承或活动部件，发电机及轴承都可设置在水面以上，所以可靠性较高，使用寿命长。
2、将水平阻尼板以上的水的势能变化可通过下端的叶轮将势能转化为来回转动的动能，再通过传动连杆将动能传到浮体上的发电机进行发电，结构简单，检测维修方便。
3、传动连杆上套有一轴承，该轴承可防止传动连杆受力时相对浮体4摆动，提高了装置运行的稳定性能，避免能量的浪费。
4、浮体的上固定连接有多片垂直隔板，以使浮体在发电机受力时不随电机转子转动而转动，进一步提高了装置将海水波浪动能转化为电能的效率。
5、由于水平阻尼板的水平截面面积远大于浮体水平截面面积，水平阻尼板上，以水平阻尼板水平截面为截面的圆柱体的水的势能及装置自身重力变化可通过下端的叶轮将势能完全转化为来回转动的动能，再通过传动连杆将动能传到浮体上的发电机进行发电，大大提高了能量转化效率。
[附图说明]
下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
图1为本发明立体图；
图2为本发明在海洋中的使用状态图；
图3为本发明中发电机、传动连杆及浮体纵剖图；
图4为垂直隔板同下夹板、水平阻尼板连接结构示意图。
[具体实施方式]
一种利用海洋波浪能发电的方法，它是利用海洋海水波浪运动的特点来实现将波浪能转化为机械动能，再将机械动能转化为电能的一个过程。海水的水面及水面以下有限深度的水是随波浪一起波动的，称其为波动层1，沿波动层1向下，海水波动的幅度越来越小的，到一定深度后海水基本不随水面波动，称该深度及以下为静水层2，在所述静水层2内设置有一叶轮3，叶轮3受到水流冲击后可绕其中心转动；所述波动层1上设置有一浮体4，浮体4上固定连接有发电机5，所述发电机5与上述叶轮3之间设置有传动装置7，传动装置7两端分别与叶轮3和发电机5相连接，通过传动装置7将旋转叶轮3的动能传递给电机5转化为电能，实现了发电。
如图所示，一种利用海洋波浪能发电的装置，其包括有一叶轮3和浮体4，浮体4上固定连接有发电机5，所述发电机5与上述叶轮3之间设置有传动装置7，传动装置7两端分别与叶轮3和发电机5相连接。本发明中，发电机5竖立放置，所述传动装置7为直立的传动连杆，传动连杆上端穿过所述浮体4中心与发电机5的电机转子53外端固定相连，传动连杆7下端在所述叶轮3轮心处与叶轮垂直固定相连，这样提供动力的叶轮3在海平面以下，发电机5浮于海平面上，避免了发电机5及其安装部件受海水侵蚀，使用寿命延长了。当海水波浪运动时，浮体4以及其上的发电机5一起随波浪上、下波动，从而带动固定连接在发电机5转轴一端的传动连杆7上下波动并最终带动叶轮3上下移动。由于叶轮3处在较深的静水层2内，这样，相当于在静止的水里上、下移动形成水流冲击叶轮3带动其转动，再通过传动连杆7带动发电机5的电机转子53转动以达到发电的目的。设计中，发电机5的定子51固定在机壳52内，而机壳52与浮体4固定相连，从而使定子51的转动惯量远大于电机转子53的转动惯量，当叶轮3上下波动而旋转并推动电机转子53转动时，而定子51却不会转动，实现了定子51与电机转子53相对转动而发电。
所述的浮体4浮于水面，浮体4包括有上夹板41、下夹板43以及固定在上、下夹板之间浮盘42，上夹板41、下夹板43和浮盘42用螺栓固定连接在一起；浮体4上开有贯穿上夹板41、下夹板43和浮盘42的中心孔44，传动连杆7穿过中心孔44与发电机5的电机转子53外端固定相连；传动连杆7上套有一轴承10，该轴承固定在上夹板41上端面上，这样，可防止传动连杆7受力时相对浮体4摆动。
所述浮体4的上夹板41上端设置有支架8，支架8一端与上夹板41用螺栓固定相连，支架8另一端与发电机5的机座50用螺栓固定相连，从而将发电机5与浮体4固定连接在一起了。
所述浮体4的下夹板43下端面固定连接有多片垂直隔板6，各垂直隔板6沿浮体4圆周均匀分布；垂直隔板6通过水的阻力限制了浮体4受波浪冲击时随意转动，以使浮体4在发电机5受力时不随电机转子53转动而转动。因为发电机5的机壳52是固定机座50内，而机座50与浮体4的上夹板41固定相连。
为了进一步提高本发明电能转化效率，所述的波动层1内设置有水平阻尼板9，水平阻尼板的水平截面面积远大于所述浮体4水平截面面积。水平阻尼板9固定连接在所述垂直隔板6下端，其中心处开有透孔91，所述传动连杆7杆身套接在上述透孔91内。水平阻尼板9作用在于：由于水平阻尼板9的水平截面面积远大于浮体水平截面面积，水平阻尼板上，以水平阻尼板水平截面为截面的圆柱体的水的势能变化可通过下端的叶轮将势能完全转化为来回转动的动能；当水平阻尼板9随波浪一起上升时，水平阻尼板9下端面受到向上的力，该力将浮体4、电机5和水平阻尼板9及其以上的水向上提升，此时叶轮3在静水层2里快速向上移动，叶轮受到水的冲击而旋转发电；之后，水平阻尼板9及其同水平截面以上的圆柱体水、浮体4和电机5因自重回落，水的重力压在水平阻尼板9的上端面上，该重压力和装置自身重量通过传动连杆7传给叶轮，叶轮快速向下移动并反方向旋转发电，这样大大提高了本发明的能量转化效率。
本发明中，发电机5的发电能量与波浪的波高和波动水域面积成正比，由于本发明使用传动连杆7将叶轮3转动的动能直接传递给发电机5发电，结构很简单，而且浮于海面上，不受环境限制，使用范围广，将其放置在风浪大的海域，可获得更多能量。
在实际使用过程中是在一定面积的海面上放置很多个本发明中所述装置，之后，再将所有装置所产生的电量收集再传输到岸上进行进一步的电能加工及处理。收集各装置所发出的电能可通过浮架来实现，在电能收集方面，可以通过分别进行电能处理后再收集，也可以先收集后再统一进行电能处理。

Claims (9)

1.一种利用海洋波浪能发电的方法，其特征在于：在海平面下较深处的静水层设置有一叶轮(3)，叶轮(3)受到水流冲击后可绕其中心转动；在海平面上设置有一浮体(4)，浮体(4)上固定连接有发电机(5)，所述发电机(5)与上述叶轮(3)之间设置有传动装置(7)，传动装置(7)两端分别与叶轮(3)和发电机(5)相连接。
2.一种按照权利要求1中方法利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于：其包括有一叶轮(3)和浮体(4)，浮体(4)上固定连接有发电机(5)，所述发电机(5)与上述叶轮(3)之间设置有传动装置(7)，传动装置(7)两端分别与叶轮(3)和发电机(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的发电机(5)竖立放置，所述传动装置(7)为直立的传动连杆，传动连杆上端穿过所述浮体(4)中心与发电机(5)的电机转子(53)外端固定相连，传动连杆下端在所述叶轮(3)轮心处与叶轮垂直固定相连。
4.根据权利要求2所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的传动装置(7)上套有轴承(10)，该轴承固定在所述浮体(4)上端面上。
5.根据权利要求2所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体(4)上固定连接有多片垂直隔板(6)。
6.根据权利要求3或5所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体(4)下方设置有水平阻尼板(9)，水平阻尼板(9)的水平截面面积远大于所述浮体(4)水平截面面积；水平阻尼板(9)通过垂直隔板(6)与浮体(4)固定连接，其中心处开有透孔(91)，所述传动装置(7)杆身套接在上述透孔(91)内。
7.根据权利要求6所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的浮体(4)浮于水面，浮体(4)包括有上夹板(41)、下夹板(43)以及固定在上、下夹板之间浮盘(42)，上夹板(41)、下夹板(43)和浮盘(42)固定连接在一起。
8.根据权利要求7所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述浮体(4)的上夹板(41)上端设置有支架(8)，支架(8)一端与上夹板(41)固定相连，支架(8)另一端与发电机(5)的机座(50)固定相连。
9.根据权利要求7所述的一种利用海洋波浪能发电的装置，其特征在于所述的垂直隔板(6)固定连接在浮体(4)的下夹板(43)上，各垂直隔板(6)沿浮体(4)圆周均匀分布。
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