CN108869159A - 一种波浪能的收集装置 - Google Patents

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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
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Abstract

本发明公开了一种波浪能的收集装置，该收集装置能够将竖直直线运动转化为旋转运动，连接发电机后发电。该收集装置包括三块浮板、三个横杆以及多个连杆；所述三个浮板依次通过铰接连接，所述三个横杆分别固定设置于三个浮板下方，横杆平行于相邻两块浮板之间铰接位置设置，所述连杆分别与所述横杆铰接连接。本发明利用波浪上下位差能量的一种机械式装置，提高发电效率，同时能够避免给海域造成的污染。满足不同的工作条件，大大提高了工作效率。且该装置加工工艺简单，操作方便，具有低成本，易于大规模工业化应用。

Description

一种波浪能的收集装置
技术领域
本发明属于以波浪的能量为动力产生电能的领域，具体涉及一种波浪能的收集装置。
背景技术
波浪能发电是以波浪的能量为动力产生电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后带动发电机发电。
目前，市面上的波浪能发电***多利用一个柱状或者球状的浮子跟随波浪波动进行发电，当一个波浪过来时，只上下起伏一次，而且由于波浪的运动不均匀，很多时候水面的波浪起伏不大，这就造成发电机发电不均匀，转换效率低。而且大多数波浪能发电装置仅利用了波浪位差的垂直发电，并没有考虑到水平动能，因此如何充分利用水的能量是一个重要的问题。
随着全球气候变暖以及环境污染的日益加深，能源问题在全世界范围内倍受关注，逐步成为各国经济发展上的核心问题。已有28个国家(地区)研究波浪能的开发，建设大小波力电站(装置、机组或船体)上千座(台)，总装机容量超过80万kw，其建站数和发电功率分别以每年2.5％和10％的速度上升。但在波浪能发电规模方面，世界上已达到104kw级的应用，而我国目前仍然停留在50kw级的水平上，波浪能开发的规模远小于挪威、英国等国家。因此我国有很大的应用潜力。
目前，市面上的波浪能发电***多利用一个柱状或者球状的浮子跟随波浪波动进行发电，当一个波浪过来时，只上下起伏一次，转换效率低。大多数***采用液压***来对波浪能进行转换，存在泄漏从而导致污染海域的风险。
专利ZL 201620783925.2，公开了“波浪能发电装置”，该波浪能收集单元包括一浮舱、设置在浮舱内部的压水舱、为该压水舱注水或排水的双向水泵，其中浮舱利用浮力随波浪上下运动，带动活塞杆相对于浮舱底部的液压缸进行往复运动，由液压缸将波浪的势能转化为液压能。该专利中的装置采用一个浮板，发电效率相对较低，而且该装置采用液压***进行波浪能的传递，会对水域产生一定的污染。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种波浪能的收集装置，利用波浪上下位差能量的一种机械式装置，提高发电效率，同时能够避免给海域造成的污染。满足不同的工作条件，大大提高了工作效率。且该装置加工工艺简单，操作方便，具有低成本，易于大规模工业化应用。
本发明的技术方案是：一种波浪能的收集装置，其特征在于：包括三块浮板、三个横杆以及多个连杆；所述三个浮板依次通过铰接连接，所述三个横杆分别固定设置于三个浮板下方，且横杆平行于相邻两块浮板之间铰接轴，所述连杆分别与所述横杆铰接连接；所述连杆与发电机的曲柄连杆连接，能够将竖直直线运动转化为旋转运动，随即连接的发电机发电；
所述浮板为正方形，边长尺寸的计算方法如下：
步骤一：在装置使用的当地对波浪进行测量，取波长平均值D；
步骤二：取d＝1/2D作为所要收集的波浪的特征直径，浮板边长等于所述波浪的特征直径d。
本发明的进一步技术方案是：所述连杆包括短连杆和长连杆，所述浮板分别为第一浮板、第二浮板和第三浮板，设置于两端的第一浮板和第三浮板通过所述横杆依次铰接短连杆和长连杆；设置于中间的第二浮板下方通过横杆直接与长连杆铰接。
本发明的进一步技术方案是：所述浮板采用PVC材料。
本发明的进一步技术方案是：所述连杆采用碳纤维材料。
发明效果
本发明一种波浪能的收集装置的有益效果在于：第一，根据波浪的形状，本装置采用三块浮板铰接，即当一个波浪通过时，三块浮板相继起伏，进行上下运动，相对于单一浮子的单元，取浮板边长等于所述波浪的特征直径d，保证所述浮板与波浪相匹配，理论上发电功率为传统单一浮子装置的三倍；第二，由于三块浮板的水平方向限定，浮板只能上下运动，且三块浮板铰接，为了让三块浮板可以有充足的自由度运动，因此三块浮板下方连杆的配置有所不同，由于此装置对称，因此第一浮板与第三浮板下方通过横杆依次铰接短连杆和长连杆，第二浮板下方通过横杆直接连接长连杆。长连杆通过位于波浪能发电单元外壳上的密封波纹管连接于发电机的曲柄连杆，当波浪经过时，三块浮板依次上下运动，带动位于浮板下方的连杆，与连杆相连的曲柄连杆将竖直直线运动转化为旋转运动，连接水力发电机后，即可发电。利用机械装置，对于小型波浪能发电装置，不仅效率高，而且对环境无污染。
附图说明
图1是本波浪能收集装置轴测图。
图2是本波浪能收集装置正视图。
图3是本波浪能收集装置图2的A-A剖视图。
图4是本波浪能收集装置在波浪上运动轨迹示意图。
图5是波浪简图。
图6是波浪能收集单元与波浪能发电单元的连接关系示意简图。
图7是波浪能发电***示意图。
附图标记说明：1.第二浮板；2.第三浮板；3.长连杆；4.短连杆；5.第一浮板；6.销钉；7.横杆；8.波浪能发电单元；9.***支架；10.水力发电机；11.叶轮机；12.波浪能增强单元；13.连杆集合板；14.波浪能发电机。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1到图3，整个波浪收集***包括水面部分和水下部分，本发明一种波浪能的收集装置包括三块浮板、三个横杆7以及多个连杆；所述浮板采用PVC材料，所述连杆采用碳纤维材料；三块浮板分别为第一浮板5、第二浮板1和第三浮板2，三个浮板依次铰接连接，所述三个横杆7分别固定设置于三个浮板下方，横杆7平行于相邻两块浮板之间铰接轴，所述连杆分别与所述横杆铰接连接；
所述浮板为正方形，边长尺寸的计算方法如下：
步骤一：在装置使用的当地对波浪进行测量，取波长平均值D；
步骤二：取d＝1/2D作为所要收集的波浪的特征直径，浮板边长等于所述波浪的特征直径d。
参照图6和图7，波浪能发电***包括水面部分和水下部分；本发明中所述浮板属于水面部分；水下部分包括波浪能发电单元、波浪能增强单元12、水力发电单元；波浪能发电单元8包括所述横杆、连杆和曲柄连杆；所述连杆包括短连杆4和长连杆3，第一浮板5和第三浮板2下方通过横杆7依次与短连杆4和长连杆3铰接；第二浮板1下方通过横杆7直接与长连杆3铰接；每块浮板下的长连杆3连接一个连杆集合板13，连杆集合板13与波浪能发电机14的曲柄连杆连接。在波浪能发电单元前方是波浪能增强单元12，此单元包括两块曲面板与三块平板，两块曲面板分别向上与向下弯曲，将水下来流分为上下两部分，同时左右两块平板放置呈收缩状，这样来流分为两部分经过两个收缩通道，进行降压增速；在波浪能发电装置下方放置叶轮机11，叶轮机11正对来流方向，利用通过增压单元的下方通道的水流进行发电。
参阅图4(a)—图4(e)。本发明一种波浪能的收集装置漂浮在水面上，第一浮板5、第二浮板1和第三浮板2的铰接连接使得浮板可以充分随波浪上下浮动，当前方传来一个波浪时，第一浮板5首先接触，前缘抬头，随波浪的不断推进，第一浮板5逐步上浮，直到下表面的横栏到达波浪的最高点，之后第一浮板5开始下沉。在第一浮板5开始下沉时，波浪不断向后移动，此时波浪能的收集装置在水平位置固定，在浮力的作用下，第二浮板1开始上浮，同样，达到波浪最高点后，开始下沉，第三浮板2进行相同运动。三块浮板的上下直线运动带动与之连接的长连杆，长连杆分别通过曲柄连杆与波浪能发电机14的转轴连接，曲柄连杆将波浪的上下往复运动变为波浪能发电机14转轴的旋转运动，从而带动水力发电机10进行发电。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种波浪能的收集装置，其特征在于：包括三块浮板、三个横杆以及多个连杆；所述三个浮板依次通过铰接连接，所述三个横杆分别固定设置于三个浮板下方，且横杆平行于相邻两块浮板之间铰接轴，所述连杆分别与所述横杆铰接连接；所述连杆与发电机的曲柄连杆连接，能够将竖直直线运动转化为旋转运动，随即连接的发电机发电；
所述浮板为正方形，边长尺寸的计算方法如下：
步骤一：在装置使用的当地对波浪进行测量，取波长平均值D；
步骤二：取d＝1/2D作为所要收集的波浪的特征直径，浮板边长等于所述波浪的特征直径d。
2.根据权利要求1所述波浪能的收集装置，其特征在于：所述连杆包括短连杆和长连杆，所述浮板分别为第一浮板、第二浮板和第三浮板，设置于两端的第一浮板和第三浮板通过所述横杆依次铰接短连杆和长连杆；设置于中间的第二浮板下方通过横杆直接与长连杆铰接。
3.根据权利要求1所述波浪能的收集装置，其特征在于：所述浮板采用PVC材料。
4.根据权利要求1所述波浪能的收集装置，其特征在于：所述连杆采用碳纤维材料。
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