CN102616341A - 一种波浪能收集船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪能收集船，主要由两个以上的梯形体浮体串联而成，其主要工作原理是波浪带动梯形体浮体做上下弯曲运动，在两个相邻梯形体连接夹角处装有液压油缸，相邻两个浮体受海浪的波动作用而弯曲，从而拉伸或挤压在夹角处安装的液压油缸，液压油缸的进出油口分别接有2个单向阀，单向阀与液压油缸组成柱塞泵结构，即相邻两个浮体受海浪的波动作用而弯曲一次即使液压油缸的活塞伸缩各一次即柱塞泵对外泵油两次，由此就将波浪能收集并转化成液压能了。

Description

一种波浪能收集船
技术领域
本发明涉及绿色新能源领域，尤其涉及一种波浪能收集船。
背景技术
各国纷纷开始因地制宜，着力寻求当地可获得的廉价能源，如英国、日本、挪威等国家就试图大力发展波浪能发电。波浪能收集技术现阶段有很多，但归纳起来现阶段的波浪能利用装置主要由两个部分组成，第一部分为捕获波浪能装置，第二部分为能量形式转换装置；波浪能捕获***的形式有振荡水柱式(OWC)、振荡浮子式(Buoy)、摆式(Pendulum)、鸭式(Duck)、筏式(Raft)、收缩坡道式(Tapchan)、蚌式(Clam)等，其中振荡水柱式(OWC)、振荡浮子式(Buoy)等对固定基础要求较高。摆式(Pendulum)、筏式(Raft)虽然对固定基础要求相对较低，但其缺点是捕获波浪能效率较低且抗风浪能力较差。能量形式转换装置的种类有把波浪能转换成势能在转换成旋转的机械能，也有把波浪能直接转换成旋转的机械能，以及把波浪能先转换成液压或气压能再转换成旋转的机械能；再用最终的旋转的机械能来发电，制淡水等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种属于改良型的筏式(Raft)波浪能捕获***，再将波浪能转换成液压能的波浪能收集船。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种波浪能收集船，包括船头浮体、船身浮体及船尾浮体；其中，所述船身浮体包括至少两个等腰梯形浮体，两相邻等腰梯形浮体之间通过铰链结构连接装置连接，铰链结构连接装置的一侧设有液压油缸；所述船头浮体破浪部位为锐角体，船头浮体上通过设有锚链或缆绳固定船体；所述船尾浮体上设有导向翼。
较佳地，所述等腰梯形浮体侧面的上边角为锐角，下边角为钝角。
较佳地，所述等腰梯形浮体的上方设有夜航及故障指示灯。
较佳地，所述等腰梯形浮体的上方设有检修口。
较佳地，所述船体自重等于船体水下排水量的2/5-3/5。
较佳地，所述等腰梯形浮体的俯视均为长方形，且长边和整个船体长度方向垂直。
较佳地，所述液压油缸的有杆腔和无杆腔油口分别设有电磁阀。
本发明船体结构相对传统筏式(Raft)波浪能捕获***有以下改进并具有以下的优点：
1、类似船头结构，破浪性能好，所以抗风浪性能强；
2、由于单元浮体比较短而宽，与波峰的接触面积更大，所以波浪能采集效率高；
3、由于每个浮体都设有指示灯，提高了船只夜航的安全性；
4、由于固定点在船头，船尾设有方向翼，确保了船身与波浪垂直，确保了浮体单元的较宽的面与波峰接触面最大，波浪能采集效率持续保持最高的水平；
5、由于各单元浮体的重量约等于浮体的水下排水量的一半(即最大浮力的一半)，重量相对较重，所以在波浪的下降沿靠浮体自身的重量也能有效的挤压液压油缸，产生液压能，波浪能采集效率更高；
6、由于每个浮体的长度较短，且是侧视为梯形体，即相连两个单元浮体的连接处的缝隙角度较大，所以比较能适应大的风浪；
7、由于每个浮体的长度较短，且液压油缸的有杆腔和无杆腔的进出油口处分别串联设有电磁阀，可以通过关断电磁阀而让油缸固定(停止伸缩)，使其N个单元浮体能组合成一个相对刚性的浮体组，提高了对不同波长波高的波浪的适应性；
8、液压油缸的有杆腔和无杆腔的进出油口分别接有2个单向阀，单向阀与液压油缸组成柱塞泵结构，即相邻两个浮体受海浪的波动作用而弯曲一次即使液压油缸的活塞伸缩各一次即液压油缸对外泵出高压液压油两次，所以加大了液压油缸的出油量；
9、通过电磁阀来控制单元浮体缝隙处液压油缸的工作数量，在波浪各参数不变的情况下，工作油缸的数量越少，其油压就越高，出油量就越少，即能很灵活的控制液压油的压力和流量。
附图说明
图1：波浪能收集船的结构示意图；
图2：波浪能收集船的侧视示意图；
图3：部分船身浮体侧视示意图；
图4：部分船身浮体仰视示意图；
图5：船头浮体结构示意图；
图6：船身浮体结构示意图；
图7：船尾浮体结构示意图；
图8：液压原理图；
图中：1：船头浮体；1.01：夜航及故障指示灯；1.02：检修门；1.03：铰链结构连接装置；1.1：锚链；2：船身浮体；2.01：夜航及故障指示灯；2.02：检修门；2.03：铰链结构连接装置；2.04：液压油缸；2.05：无杆油腔油口电磁阀；2.06：无杆出油口单向阀；2.07：无杆吸油口单向阀；2.08：无杆油腔泄压电磁阀；2.09：有杆油腔出油口单向阀；2.10：有杆油腔油口电磁阀；2.11：有杆油腔吸油口单向阀；2.12：有杆油腔泄压电磁阀；2.13：高压油出油主干管；2.14：吸油主干管；3：船尾浮体；3.01：夜航及故障指示灯；3.02：检修门；3.03：铰链结构连接装置；3.04：液压油缸；3.1：导向翼。
具体实施方式
为了详细说明本发明波浪能收集船的技术内容、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，本发明波浪能收集船，包括船头浮体1、船身浮体2及船尾浮体3；所述船身浮体2包括至少两个等腰梯形浮体，等腰梯形浮体的数量根据实际情况选择，两相邻等腰梯形浮体之间通过铰链结构连接装置(1.03、2.03、3.03)连接，铰链结构连接装置的一侧设有液压油缸(2.04、3.04)；所述船头浮体1破浪部位为锐角体，船头浮体1上通过设有锚链1.1或缆绳固定船体；所述船尾浮体3上设有导向翼3.1。
优选地，所述等腰梯形浮体侧面的上边角为锐角，下边角为钝角。
优选地，所述等腰梯形浮体的上方设有夜航及故障指示灯(1.01、2.01、3.01)。
优选地，所述等腰梯形浮体的上方设有检修口(1.02、2.02、3.02)。
优选地，所述船体自重等于船体水下排水量的2/5-3/5。
优选地，所述等腰梯形浮体的俯视均为长方形，且长边和整个船体长度方向垂直。
优选地，所述液压油缸(2.04、3.04)的有杆腔和无杆腔油口分别设有电磁阀。
锚链1.1拴在船头浮体1上起着固定整个波浪能收集船的作用，本波浪能收集船由于固定受力点在船头且船尾有导向翼3.1，所以本波浪能收集船能像风向标一样，始终保持船头是迎风的。由于海风是和海浪是同向的，所以本波浪能收集船能始终和波浪保持垂直相交的状态，由于船身浮体2和船尾浮体3的外形都是宽而短的，所以和波浪的波峰保持最大面积的接触状态，即最大限度的获取波浪的势能。
由于船头浮体1、船身浮体2和船尾浮体3侧视都是梯形的，通过铰链结构连接装置(1.03、2.03、3.03)连接的，所以整个波浪能收集船都是可以随海浪的形状而弯曲的。由于液压油缸(2.04、3.04)是在铰链结构连接装置的一侧，所以波浪带动波浪能收集船船身弯曲的时候就会挤压或拉伸液压油缸；由于各单元浮体的自重大约等于浮体的水底最大排水量的一半，即在波浪的下降沿时浮体靠自重，也能挤压液压油缸使其做功。
当在波浪上升沿时，即拉伸液压油缸，油缸的有杆油腔内的液压油因被压缩而产生正压力，此高压液压油通过有杆油腔油口电磁阀2.10关闭有杆油腔吸油口单向阀2.11，此时打开有杆油腔出油口单向阀2.09，即把高压液压油输出至高压油出油主干管2.13，在拉伸液压油缸时，油缸的无杆油腔由于活塞被抽出而导致无杆油腔体积变大，而产生负压；此负压通过无杆油腔油口电磁阀2.05关闭无杆出油口单向阀2.06，此时打开无杆吸油口单向阀2.07，即把吸油主干管2.14内的液压油吸入到液压油缸的无杆油腔。
当在波浪下降沿时，即挤压液压油缸时，油缸的无杆油腔内的液压油因被压缩而产生正压力，此高压液压油通过无杆油腔油口电磁阀2.05关闭无杆吸油口单向阀2.07，此时打开无杆出油口单向阀2.06，即把高压液压油输出至高压油出油主干管2.13。在挤压液压油缸时，油缸的有杆油腔由于活塞被挤压进油缸底部而导致有杆油腔体积变大，而产生负压；此负压通过有杆油腔油口电磁阀2.10关闭有杆油腔出油口单向阀2.09，此时打开有杆油腔吸油口单向阀2.11，即把吸油主干管2.14内的液压油吸入到液压油缸的无杆油腔。
由上可知本发明的波浪能收集船只要有波浪使船体发生弯曲，不论是船体向上弯曲还是船体向下弯曲，都会产生液压能。
当本发明波浪能收集船当遇到波浪的波长较长时，将两个相邻(或多个)等腰梯形浮体连接处的液压油缸通过关闭无杆油腔油口电磁阀2.05与有杆油腔油口电磁阀2.10而使液压油缸内部的液压油无法流动，所以就可以固定住了两个相邻(或多个)浮体，使其不能弯曲而成为一个整体，即相当于每个单元浮体的长度变长了，更适应波长较长的波浪，即本专利波浪能收集船可以对任何波长的波浪都保持着高效的能量采集及转换。
在波浪的各项参数不变时，可以通过打开部分的有杆油腔泄压电磁阀2.12及无杆油腔泄压电磁阀2.08而使部分的液压油缸失效(起不到对外泵油的主要)，如：现在两个相邻浮体间设有3个液压油缸，通过打开泄压电磁阀的方式，使其2个液压油缸不工作的话，那么液压油的压力就会大幅度增加，其液压油的流量就会大幅减小；故本波浪能收集船能在波浪参数不变的前提下而改变液压能的压力和流量。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种波浪能收集船，包括船头浮体、船身浮体及船尾浮体；其特征在于：所述船身浮体包括至少两个等腰梯形浮体，两相邻等腰梯形浮体之间通过铰链结构连接装置连接，铰链结构连接装置的一侧设有液压油缸；所述船头浮体破浪部位为锐角体，船头浮体上通过设有锚链或缆绳固定船体；所述船尾浮体上设有导向翼。
2.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述等腰梯形浮体侧面的上边角为锐角，下边角为钝角。
3.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述等腰梯形浮体的上方设有夜航及故障指示灯。
4.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述等腰梯形浮体的上方设有检修口。
5.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述船体自重等于船体水下排水量的2/5-3/5。
6.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述等腰梯形浮体的俯视均为长方形，且长边和整个船体长度方向垂直。
7.如权利要求1所述的波浪能收集船，其特征在于：所述液压油缸的有杆腔和无杆腔油口分别设有电磁阀。
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