CN109340030B - 一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，包括框架，所述框架的两侧对称设置有浮箱，所述框架上设置有消浪发电机总成。本发明提供的悬挂摆板式浮体消浪发电装置取消现有技术中低效、不可靠的二级转换装置，提高对波浪要素的适应能力，获得更高的波浪能转换率和结构可靠性，同时兼具浮式防波堤的功能，在利用波浪能发电的同时对后方水域提供波浪防护，同时可以多个一起使用，便于制造方便使用，同时可以更方便地布设到深水水域，也便于调整布设方位适应不同来向的波浪。

Description

一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置及其使用方法，是一种利用波浪能发电的装置，并且可以用作浮式防波堤。属于波浪发电技术领域。
背景技术
继太阳能和风能发电之后，波浪能发电技术成为当下的清洁、可再生能源研究的重点方向之一。波浪能以机械能形式存在，能量品质好、能量密度大、分布广泛、蕴含量巨大、开发潜力巨大，但是由于波浪要素的极不稳定，波浪能也表现的极其没有规律，这成为波浪能开发的重大难题之一。
现有的波浪能发电技术的种类很多，但都还没能进入大规模推广应用阶段。除了小型的振荡浮子式装置外，所有大型波浪能发电装置普遍存在的问题是：1)在波浪能转换成电能的过程中采用了以液压或空气为媒介的二级转换装置来提供发电机组需要的旋转驱动，这不仅降低了能量转换效率，而且液压构件也降低了机构的可靠性；2)对波浪要素的适应性能力差，波浪要素的不稳定性进一步降低了能量的转换效率，同时对波浪条件的高要求也加大了技术推广的难度；3)波浪能的发电效率低，发电装置的可靠性差，设计功能单一，导致波浪能发电成本高，社会经济效益差。
另一方面，随着海港大型化的发展和外海建港的有利天然条件逐渐减少，港口建设已逐步进入到深水浪大、环境条件恶劣的海域，传统的防波结构面临着建造难度大、工程造价高、建造时破坏海洋环境、易损坏的困境，已不能满足深水港口建设的要求。浮式防波堤的广泛应用已成为必然。
发明内容
本发明的目的是提供一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，取消现有技术中低效、不可靠的二级转换装置，提高对波浪要素的适应能力，获得更高的波浪能转换率和结构可靠性，同时兼具浮式防波堤的功能，在利用波浪能发电的同时对后方水域提供波浪防护。
本发明提供的技术方案为一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，包括框架，所述框架的左右两侧对称设置有浮箱，所述框架上设置有消浪发电机总成，所述消浪发电机总成包括有摆轴、摆板、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一单向齿轮、第二单向齿轮、第一发电机组和第二发电机组，所述摆轴沿垂直于所述浮箱的方向可转动地安装在所述框架上，所述摆轴上固定有所述摆板，所述摆轴传动安装有所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮，所述第一发电机组和所述第二发电机组均安装在所述框架上，所述第一发电机组通过所述第一单向齿轮与所述第一驱动齿轮传动连接，所述第二发电机组通过所述第二单向齿轮与所述第二驱动齿轮传动连接，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮的转动方向相反，所述框架的四个角上分别连接有锚链。
进一步，所述浮箱的断截面为梯形，其上底一侧与所述框架连接，其下顶角不大于45度，所述浮箱上设置有进出水口。
进一步，所述框架的前后两端均安装有所述消浪发电机总成。
进一步，所述框架主要由钢柱和钢梁组成，其两侧与所述浮箱连接，顶部与所述浮箱齐平，底部设有连续的底板，其余各面均为透空结构，所述第一发电机组和所述第二发电机组通过支撑平台安装在所述框架的钢梁上。
本发明还提供上述悬挂摆板式浮体消浪发电装置的使用方法，其特征在于，包括：
第一步：将所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置放入发电水域或需要防波的水域，其中所述摆板要垂直于波浪方向；
第二步：将所述锚链沿四个角向外抛锚，同时向所述浮箱中加入适量的水，使得所述摆板浸入水中但不进入水下静水区。
通过调整所述浮箱的水量可以调整所述摆板的入水深度。
多个所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置可以通过所述浮箱依次串联成排使用。
作用原理
所述浮箱底部深入静水区，但所述摆板不进入静水区，所述摆板迎浪布置，摆板作为一级能量转换机构，在波浪的作用下所述摆板随波浪摆动，把波浪能转换为所述摆板的机械能，然后通过所述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一单向齿轮以及第二单向齿轮驱动所述第一发电机组和所述第二发电机组发电。
通过转动方向相反的所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮可以将所述摆板往复摆动能量全部吸收，提高转化效率，而且单向齿轮有利于保护发电机组，可以避免在发电机组转子转速高于驱动齿轮的转速时造成的能量损耗，通过设置两个所述消浪发电机总成可以采集更多的波浪能。
所述浮箱的截面为梯形，且其顶角不大于45度可以减小浮箱对波浪的阻力，同时增加波浪的汇聚。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的悬挂摆板式浮体消浪发电装置取消现有技术中低效、不可靠的二级转换装置，提高对波浪要素的适应能力，获得更高的波浪能转换率和结构可靠性，同时兼具浮式防波堤的功能，在利用波浪能发电的同时对后方水域提供波浪防护，同时可以多个一起使用，便于制造方便使用，同时可以更方便地布设到深水水域，也便于调整布设方位适应不同来向的波浪。
附图说明
图1：本发明实施例一示意图；
图2：本发明实施例一主视图；
图3：本发明实施例一左视图；
图4：本发明实施例二示意图；
图中附图标记说明：1为浮箱、2为框架、3为第一驱动齿轮、4.为第二驱动齿轮、5为第一单向齿轮、6为第二单向齿轮、7为第一发电机组、8为第二发电机组、9为锚链、10为摆轴、11.轴承、12为摆板、13为支承平台、14为消浪发电机总成。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细叙述。应理解，该实施例仅用于说明本发明，并不用于限制本发明保护范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员对本发明所做的各种等价形式的改动和修改，均落于本申请专利权利要求书所限定的范围。
本发明中的使用的方位，参考悬挂摆板式浮体消浪发电装置使用时的布置方向，迎浪方向为“前”，反之为“后”，面向“前方”左手侧为“左”，右手侧为“右”。
实施例一
如附图1至图3所示，一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，包括框架2，所述框架2的两侧对称设置有浮箱1，所述框架2上设置有消浪发电机总成14，所述消浪发电机总成14包括有摆轴10、摆板12、第一驱动齿轮3、第二驱动齿轮4、第一单向齿轮5、第二单向齿轮6、第一发电机组7和第二发电机组8，所述摆轴10上设有轴承11，所述摆轴10沿垂直于所述浮箱1的方向通过所述轴承11可转动地安装在所述框架2上，所述摆轴10上固定有所述摆板12，所述摆轴10传动安装有所述第一驱动齿轮3和所述第二驱动齿轮4，所述第一发电机组7和所述第二发电机组8均安装在所述框架2上，所述第一发电机组7通过所述第一单向齿轮5与所述第一驱动齿轮3传动连接，所述第二发电机组8通过所述第二单向齿轮6与所述第二驱动齿轮4传动连接，所述第一单向齿轮5和所述第二单向齿轮6的转动方向相反，所述框架2的四个角上分别连接有锚链9。图1中A向为迎浪方向。
所述浮箱1的断截面为梯形，其上底一侧与所述框架2连接，其下顶角为45度，所述浮箱1上设置有进出水口。
如图3所示，所述框架2主要由钢柱和钢梁组成，其两侧与所述浮箱1连接，顶部与所述浮箱1齐平，除了底部设有连续的钢板外，其余各面均为透空结构，所述第一发电机组7和所述第二发电机组8通过支撑平台13安装在所述框架2的钢梁上。
实施例二
如附图4所示，一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，包括框架2，所述框架2的两侧对称设置有浮箱1，所述框架2上设置有消浪发电机总成14，所述消浪发电机总成14包括有摆轴10、摆板12、第一驱动齿轮3、第二驱动齿轮4、第一单向齿轮5、第二单向齿轮6、第一发电机组7和第二发电机组8，所述摆轴10上设有所述轴承11，所述摆轴10沿垂直于所述浮箱1的方向通过所述轴承11可转动地安装在所述框架2上，所述摆轴10上固定有所述摆板12，所述摆轴10传动安装有所述第一驱动齿轮3和所述第二驱动齿轮4，所述第一发电机组7和所述第二发电机组8均安装在所述框架2上，所述第一发电机组7通过所述第一单向齿轮5与所述第一驱动齿轮3传动连接，所述第二发电机组8通过所述第二单向齿轮6与所述第二驱动齿轮4传动连接，所述第一单向齿轮5和所述第二单向齿轮6的转动方向相反，所述框架2的四个角上分别连接有锚链9。图4中B向为迎浪方向。
所述浮箱1的断截面为梯形，其上底一侧与所述框架2连接，其下顶角为30度，所述浮箱1上设置有进出水口。
所述框架2主要由钢柱和钢梁组成，其两侧与所述浮箱1连接，顶部与所述浮箱1齐平，除了底部设有连续的钢板外，其余各面均为透空结构，所述第一发电机组7和所述第二发电机组8通过支撑平台13安装在所述框架2的钢梁上。
所述框架2的前后两端均安装有所述消浪发电机总成14。
使用方法：
本发明的一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置的使用方法，包括如下步骤：
第一步：将所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置放入发电水域或需要防波的水域，其中所述摆板12要垂直于波浪方向；
第二步：将所述锚链9沿四个角向外抛锚，同时向所述浮箱1中加入适量的水，使得所述摆板12浸入水中但不进入水下静水区。
通过调整所述浮箱1的水量和/或所述锚链9的松紧可以调整所述摆板12的入水深度。
多个所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置可以通过所述浮箱1依次串联成排使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，在不脱离发明构思的提前下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置，其特征在于：包括框架(2)，所述框架(2)的左右两侧对称设置有浮箱(1)，所述框架(2)前后两端均设置有消浪发电机总成(14)，所述消浪发电机总成(14)包括有摆轴(10)、摆板(12)、第一驱动齿轮(3)、第二驱动齿轮(4)、第一单向齿轮(5)、第二单向齿轮(6)、第一发电机组(7)和第二发电机组(8)，所述摆轴(10)沿垂直于所述浮箱(1)的方向可转动地安装在所述框架(2)上，所述摆轴(10)上固定有所述摆板(12)，所述摆轴(10)传动安装有所述第一驱动齿轮(3)和所述第二驱动齿轮(4)，所述第一发电机组(7)和所述第二发电机组(8)均安装在所述框架(2)上，所述第一发电机组(7)通过所述第一单向齿轮(5)与所述第一驱动齿轮(3)传动连接，所述第二发电机组(8)通过所述第二单向齿轮(6)与所述第二驱动齿轮(4)传动连接，所述第一单向齿轮(5)和所述第二单向齿轮(6)的转动方向相反，所述框架(2)由钢柱和钢梁组成，其两侧与所述浮箱(1)连接，顶部与所述浮箱(1)齐平，底部设有底板，其余各面均为透空结构，所述第一发电机组(7)和所述第二发电机组(8)通过支撑平台(13)安装在所述框架(2)的钢梁上，四个角上分别连接有锚链(9)；所述浮箱(1)的断截面为梯形，其上底一侧与所述框架(2)连接，其下顶角不大于45度，所述浮箱(1)上设置有进出水口。
2.根据权利要求1所述的一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：
第一步：将所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置放入发电水域或需要防波的水域，其中所述摆板(12)垂直于波浪方向；
第二步：将所述锚链(9)沿四个角向外抛锚，同时向所述浮箱(1)中加入适量的水，使得所述摆板(12)浸入水中但不进入水下静水区。
3.根据权利要求2所述的一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置的使用方法，其特征在于：通过调整所述浮箱(1)的水量可以调整所述摆板(12)的入水深度。
4.根据权利要求3所述的一种悬挂摆板式浮体消浪发电装置的使用方法，其特征在于：多个所述悬挂摆板式浮体消浪发电装置可以通过所述浮箱(1)依次串联成排使用。
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