CN101624959A - 一种水舱式浮动平台及波能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种水舱式浮动平台及波能发电装置，特点是：浮动平台内腔设水舱，舱内有适量的水，浮动平台底部设支撑浮体作为平衡支点，使浮动平台形如跷跷板，将两个浮动平台连接组成工作体，并在其上安装能量转换构件和发电设备，组成波能发电装置。当一浮动平台的一侧被浪托起时，舱内的水流向另一侧，使浮动平台重心偏移而倾斜，与其相连的另一浮动平台也同时发生相对应的倾斜，使浮动平台的能量转换构件产生机械运动进而推动发电机发电。本发明结构新颖，构造简单，造价较低，采能效率高，是波能发电等较理想的装置，对于推广普及海洋波能发电，减少资源消耗、保护环境具有积极意义。

Description

一种水舱式浮动平台及波能发电装置

技术领域：

本发明涉及一种水舱式浮动平台及波能发电装置，特别涉及一种海洋波浪能采集和将波浪能转换为机械动能进行发电的装置，属于机械制造与发电设备行业。

背景技术：

不断高涨的能源价格和日益突出的环境问题，促使人们开始以更大的热情寻找开发新的能源。地球表面的71％是海洋，海洋蕴藏着巨大能量。目前利用海洋能发电的主要有潮汐、海浪、海流、温差、盐差等形式，较为成熟的是潮汐能和海浪能发电，虽然潮汐发电容量较大，但要求7m潮差以上，而且必须建造长坝，需要海湾作为上游水库，电站选址有限，而海浪发电随处可设，大海素有无风三尺浪之说，所以海浪发电更具发展前景。1992年***把海浪发电列为开发海洋可再生能源的首位，沿海国家十分重视、加大力度，积极开发。

有关波能发电装置的方法很多，其能量转换形式主要有三种，即空气能，水位能和机械能，其中机械能最为普遍，其基本原理是通过浮体在海浪上下波动中的摆动，以机械传动形式获取机械动能，优点是结构简单，制造难度小，缺点是采能的效率较低，不论浮体是依附在固定物体上或是与发电设备连体漂浮在海上，其摆动幅度完全取决于海浪波动的幅度，且浮体自身的重量还会消耗一定的海浪能量，所以浮体实际采集到的能量必定小于海浪产生的能量，在风浪较小时效果更差，这也是目前波浪发电面临的主要问题，能量采集效率低是导致海洋波能发电难以推广和商业应用的主要原因之一。

发明内容：

提供一种能充分吸收海浪波动产生的能量和高效的海浪波能发电装置，从而提高波能发电效率，降低发电成本，使海浪波能发电得到更快推广和实际应用。

本发明采取的技术方案是：

构造一个浮动平台，在浮动平台内腔设水舱，舱内水量可通过水泵调节，在浮动平台底部中间设置一个支撑浮体使浮动平台重心上移，使浮动平台形如一个以支撑浮体为平衡支点的跷跷板，在浮动平台的两边设置防倾浮体。将两个浮动平台连接在一起组成工作体，在两个浮动平台上分别安装相应的能量转换构件(能量转换构件根据不同的能量转换方式可有所不同，能量转换方式可为液压传动式、齿轮传动式以及其它传动方式，本发明以液压传动式为例说明)，构成能量转换装置。如在第一个浮动平台上安装液压缸和相关的管道、液压泵、发电机等设备，第二个浮动平台上安装推拉杆和支架，推拉杆一端与支架相连，另一端与第一个浮动平台上的液压缸的活塞杆相连。

当第一个浮动平台的左侧被海浪托起时，舱内的水快速流向右侧，使浮动平台重心偏移而向右倾斜，与浮动平台相连的第二个浮动平台受到拉带作用则向左倾斜，其舱内的水随即流向左边，使两浮动平台连接处出现下凹状，安装在两浮动平台上的能量转换装置产生迎合运动；当海浪波动到第一浮动平台的右侧时，该浮动平台又会向左倾斜，第二个浮动平台也随之向右倾斜，使两浮动平台连接处出现上凸状，安装在两浮动平台上的能量转换装置产生背离运动，海浪的反复波动使安装在两浮动平台上的能量转换装置不断产生机械运动，进而推拉活塞杆带动活塞在液压缸内来回滑动产生液压能，液压能经液压管道传递至液压马达转变为旋转机械能并带动发电设备发电。一个波浪经过两浮动平台组成的工作体时，能使每个浮动平台出现三次大的左右倾斜摆动。

由于舱内的水在流动过程中具有惯性和回冲作用，当海浪托起左侧浮动平台时，舱内的水会快速流向右侧，使右侧浮动平台水量增多而重量增加，因重力的惯性作用会使右侧浮动平台在瞬间过度落入海中；随后，在防倾浮体浮力和舱内水流回冲的作用下，右侧的浮动平台又会很快作反弹性上浮，并将部分水倒回左侧，使浮动平台发生反向倾斜，这种反复回冲过程会维持一小段时间，即使没有后续的海浪，浮动平台仍可保持一定幅度的摆动，逐渐减弱，等到下一个海浪的到来。

舱内的水量可根据海上风浪情况通过水泵调节，以保持浮动平台最佳摆动幅度，提高采能效率，当台风来临期间，可在舱内注入较多的海水使浮动平台保持适当下潜，减小风浪对浮动平台的冲击并仍能保持适度摆动维持发电工作。

浮动平台可锚定在预定的海域工作，通过海底电缆传送电能。

有益效果：

1、在海浪波动过程中，浮动平台将海浪动能与舱内水流的动能结合起来，具有放大海浪波动幅度和延长波动时间的效果，使可利用的能量明显增加。

2、两个浮动平台相连使安装在浮动平台上的能量转换装置在海浪波动时，同时产生相反方向的运动，与单一浮体安装在固定设备上比较，其摆动的幅度增加一倍，在力度上也有叠加作用。

3、通过对舱内海水的调节，使浮动平台在不同的风浪情况下能保持最佳工作状态，提高了采能效率，使发电设备在较小的海浪和狂风大浪情况下都能进行发电。

4、结构稳定，制造简单，维护方便、造价较低，适合建立较大规模的海上电站，是海浪发电等较理想的装置，对于推广普及海浪能发电，减少燃料资源消耗、保护环境具有积极意义。

附图说明：

图1：浮动平台结构示意图

图2：水舱式浮动平台及波能发电装置示意图

图3：水舱式浮动平台及波能发电装置工作示意图

图4：浮动平台中心横向剖视图

图1说明：

在浮动平台(1)内腔设水舱(2)，水舱内的水(8)可以通过水泵(5)调节，在浮动平台底部中间设置一个支撑浮体(3)使浮动平台的重心上移，并以支撑浮体为平衡支点，使浮动平台形如一个跷跷板，防倾浮体(4)位于浮动平台的两边，其作用是当舱内的水全部流向浮动平台的一侧时，提高该侧浮动平台的浮力，使浮动平台不被倾覆，在浮动平台的边上有连接座(6)，用于与其它机构连接。

图2说明：

将浮动平台A与浮动平台B通过连接座相连组成一个工作体，并在浮动平台A上安装能量转换构件支架(9)及推拉杆(10)，在浮动平台B上安装能量转换构件液压缸(11)活塞杆(12)及液压管道(13)、发电设备(14)等，组成波能发电装置。

图3说明：当浮动平台A的左侧被浪托起时，舱内的水迅速流向右侧，使右侧浮动平台重量增加，浮动平台因重心偏移而倾斜，与浮动平台A相连的浮动平台B受到浮动平台A的拉带作用，发生相对应的倾斜，使安装在浮动平台A上的推拉杆推动安装在浮动平台B上的活塞杆运动，活塞杆带动活塞在液压缸内移动产生液压能，液压能经液压管道传送至发电设备内的液压马达转变为旋转机械能并带动发电机发电。当海浪波动到浮动平台右侧时，则浮动平台又会发生相反的倾斜，使安装在浮动平台A上的推拉杆拉动浮动平台B上的活塞杆运动，活塞杆带动活塞移动产生液压能，再经液压管道传送至液压马达转变为旋转机械能并带动发电设备发电。

图4说明：图上方为经分隔后的独立的小水舱(15)，下方是支撑浮体(3)。水舱分隔成若干独立小舱，一是可加强浮动平台的结构强度，二是可提高浮动平台的横向稳定性。

Claims (6)

1、一种水舱式浮动平台及波能发电装置，包括浮动平台(1)、水舱(2)、支撑浮体(3)、防倾浮体(4)、水泵(5)、连接座(6)、能量转换构件；其特征是：浮动平台内腔设水舱，水舱内有水(8)，水量可调节，通过水在水舱内的流动起到移动浮动平台重心的作用，支撑浮***于浮动平台底部中间，对浮动平台起平衡支点作用。

2、根据权利要求1所述的浮动平台，其特征是：浮动平台为矩形扁平体，底部从中间向两边起翘(7)。

3、根据权利要求1所述的防倾浮体，其特征是：防倾浮体至少有两个，分别位于浮动平台的两边。

4、根据权利要求1所述的水舱式浮动平台及波能发电装置，其特征是：由两个浮动平台通过连接座相连组成工作体，浮动平台也可以与其它机构相连组成工作体。

5、根据权利要求1、4所述水舱式浮动平台及波能发电装置，其特征是：组成工作体的两个浮动平台上分别安装有能量转换构件支架(9)、推拉杆(10)、活塞杆(11)、液压缸(12)，能量转换构件的结构和形状根据不同的能量转换方式而不同，浮动平台上还有液压管道(13)及发电设备(14)。

6、根据权利要求1所述的水舱，其特征是：当两个浮动平台纵向对接时，水舱可横向分隔成若干个独立的纵向水舱，以提高浮动平台的横向稳定性和结构强度。

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