CN202483789U - 用于波浪能的能量转换*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及新能源的应用领域,具体涉及一种用于波浪能的能量转换***,具体包括:波浪收集器,用于收集波浪产生的动能或势能;转换装置,接收波浪收集器传递的动能或势能,在该动能或势能的驱动下做机械运动,将所述动能或势能转换为机械动能。本实用新型能够将波浪能转换为可利用能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源的应用领域,具体涉及一种用于波浪能的能量转换***。
背景技术
出于对环保和节约能源的考虑,可再生能源的开发和利用越来越受到人们的关注。波浪能作为可再生能源的一种,它的开发和利用由于巨大的海洋面积而显出了无限的潜能。就波浪能的应用来说,较为直接地,可将其转换为航行动力或电力等可利用能源,替代原有的汽油等消耗型能源。
在现有技术中,还没有出现将波浪能转化为可利用能源的方法。
实用新型内容
本实用新型提供了用于波浪能的能量转换***,能够将波浪能转换为可利用能源。
本实用新型提供了一种用于波浪能的能量转换***,包括:
波浪收集器,用于收集波浪产生的动能或势能;
转换装置,接收波浪收集器传递的动能或势能,在该动能或势能的驱动下做机械运动,将所述动能或势能转换为机械动能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述波浪收集器包括相互对称的机翼结构,所述机翼结构通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能;或者
所述波浪收集器包括浮体,所述浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述的用于波浪能的能量转换*** 进一步包括:
传动结构,所述转换装置通过所述传动结构连接到所述波浪收集器,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述转换装置做机械运动;
所述转换装置包括:
交变水轮机,其位于水面下方,所述交变水轮机包括叶片结构,所述传动结构带动所述叶片结构做上下往复运动,所述叶片结构在上下往复运动过程中进行顺时针/逆时针旋转,产生旋转动能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述叶片结构包括:
至少一个硬式或柔式半月牙形叶片。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述转换装置包括:
动力水翼,其通过做上下和/或左右往复摆动产生摆动动能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述动力水翼位于水面下方;和/或
所述动力水翼包括翼片,该翼片的结构以船头和船尾所在的中心轴为对称;和/或
偶数个所述动力水翼对称分布在船头和船尾所在的中心轴为对称的船体的两侧。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述的用于波浪能的能量转换***进一步包括:
传动结构,所述动力水翼通过所述传动结构连接到所述波浪收集器,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述动力水翼做机械运动,所述动力水翼通过铰链结构与所述传动结构连接。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述动力水翼包括:
至少一个为对称结构的硬式月牙形翼片,和/或,至少一个为对称结构的柔式三角形翼片。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述交变水轮机通过刚性结构与所述传动结构连接。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述波浪收集器包括浮体,该浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能,所述用于波浪能的能量转换***进一步包括:
发电机,其安置在所述浮体中,所述发电机通过所述传动结构与所述交变水轮机连接,并接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能;或者,
发电机,其集成在所述交变水轮机内部,所述发电机接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能。
通过本实用新型提供的用于波浪能的能量转换***,能够带来以下有益效果:
1.开发可再生能源,节约消耗型能源。波浪能作为一种可再生能源,清洁环保,如大力开发,必将极大地节约汽油、煤能消耗型能源。
2.取代原有航行燃料,并保证正常航行时不受燃料的限制。波浪收集器收集波浪能产生的动能和势能,与波浪收集器连接的转换装置,例如动力水翼,通过做往复摆动,将动能和势能转换为机械动能,并作为海上交通工具的航行力。这样就可取代原有的航行燃料,如能大力推广将波浪能用于航行动力,则可避免出现原有航行燃料用光时船无法航行的情况。
3.开发了一种新的发电方式。波浪收集器收集波浪能产生的动能和势能,与波浪收集器连接的转换装置,例如交变水轮机,做往复运动,从而在交变水轮机中的叶片结构形成压差动力,使叶片结构做顺时针/逆时针旋转运动。交变水轮机将该机械动能传递到发电机,发电机借助该机械动能进行发电。这样不仅节约传统发电的燃料,同时开发了用波浪发电的新方式。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,以下 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1A为当本实用新型的转换装置仅包括动力水翼的一种实施例的示意图。
图1B为当本实用新型的转换装置仅包括动力水翼的另一种实施例的示意图。
图2为当本实用新型的转换装置仅包括交变水轮机的一种实施例的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本实用新型所保护的范围。
本实用新型提供了一种用于波浪能的能量转换***,包括:
波浪收集器,用于收集波浪产生的动能或势能;
转换装置,接收波浪收集器传递的动能或势能,在该动能或势能的驱动下做机械运动,将所述动能或势能转换为机械动能。
在对波浪能进行转换时,第一步是对波浪能进行收集,波浪收集器即用于收集波浪产生的交变动势能,即相互转换的动能或势能,即将波浪产生的能量变为波浪收集器的动能或势能,表现为波浪收集器做前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动。在收集时,船等水上运载工具可直接作为波浪收集器使用,在收集时将波浪产生的能量变为船等水上运载工具的动能或势能。优选地,在船等水上运载工具上附加专用的波浪收集器,在收集时,将船等水上运载工具 与波浪收集器一起使用,将波浪产生的能量变为船等海上运载工具和波浪收集器的动能或势能。
在对波浪能进行收集后,就要对收集到的动能或势能进行转换,转换装置用于完成这一步。转换装置接收波浪收集器传递的动能或势能,在该动能或势能的驱动下做机械运动,将所述动能或势能转换为机械动能。表现为,转换装置在波浪收集器的带动下,做前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动。转换装置将机械动能直接转换为航行动力或进一步与发电机连接,用于发电。
优选地,波浪收集器与水面接触,从而便于收集波浪产生的动能和势能。优选地,转换装置位于水面下方一定深度,以利用水的高阻力将上下运动的机械动力能转换为所需的可用动力能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述波浪收集器包括相互对称的机翼结构,所述机翼结构通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能;或者
所述波浪收集器包括浮体,所述浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能。
波浪收集器可包括相互对称的机翼结构,用于收集波浪的冲击力。在将波浪能转换成航行动力时,机翼结构分布在船体的左右两侧,便于收集波浪的前进所需的波浪能,并转换成航行动力,使船等水上运载工具沿波浪的前进方向航行。在图1A和图1B中,波浪收集器102包括相互对称的机翼结构。
在将波浪能用于发电时,波浪收集器采用浮体结构,优选地,浮体为碟形,用于收集各个方向的波浪能,并转换成电能。在图2中,波浪收集器包括碟形的浮体201。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述浮体为碟形;和/或
所述波浪收集器连接或安装到船体的外侧面上。
在图1A和图1B中,波浪收集器102连接或安装到船体101的外侧面上,便于与波浪接触,并收集波浪产生的动能或势能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述的用于波浪能的能量转换***进一步包括:
传动结构,所述转换装置通过所述传动结构连接到所述波浪收集器,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述转换装置做机械运动;
所述转换装置包括:
交变水轮机,其位于水面下方一定深度(例如5m~15m水深处),所述交变水轮机包括叶片结构,所述传动结构带动所述叶片结构做上下往复运动,所述叶片结构在上下往复运动过程中进行顺时针/逆时针旋转,产生旋转动能。
在将波浪能用于发电时,用于波浪能的能量转换***进一步包括传动结构,传动结构将波浪收集器收集的动能或势能传递给转换装置,转换装置为交变水轮机。由于交变水轮机需要水的高阻力提高工作效率,要求交变水轮机在一定水深下工作,所以交变水轮机要位于水面下方,同时需要设置传动结构将交变水轮机与波浪收集器连接。优选地,传动结构连接在船体底部,并位于船体中心轴线上。如图2转换装置为交变水轮机中的传动结构202,用于将浮体201收集到的动能或势能传递给交变水轮机203。
交变水轮机,其包括叶片结构,在波浪收集器收集到的动能或势能的带动下,传动结构带动交变水轮机结构做上下往复运动,叶片结构在水的阻力作用下形成特定工作角度,所述交变水轮机的叶片结构(叶片)在上下往复运动过程中,翼面(叶面)在水阻力作用下工作角度偏转并进行单向顺时针/逆时针旋转,产生旋转动能。交变水轮机将该旋转动能传递给发电机,将旋转动能转换成电能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述叶片结构包括:
至少一个硬式或柔式半月牙形叶片。
交变水轮机的叶片结构采用能够在正反交变水流下产生同向旋转运动的翼片,优选地,采用硬式或柔式半月牙形翼片,并可采用多个相同结构的翼片, 在正反交变水流下同向旋转,产生旋转动能。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述转换装置包括:动力水翼,其通过做上下和/或左右往复摆动产生摆动动能。
在将波浪能转换成航行动力时,转换装置包括动力水翼。当动力水翼的翼片与水面保持水平时,动力水翼做上下往复运动;和/或当动力水翼的翼片与水面保持竖直时,动力水翼做左右往复运动。当动力水翼做往复摆动时,翼面在水阻力作用下形成特定工作角度后,产生翼面压差动力,产生摆动动能并可直接作为航行动力。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述动力水翼位于水面下方;和/或
所述动力水翼包括翼片,该翼片的结构以船头和船尾所在的中心轴为对称;和/或
偶数个所述动力水翼对称分布在船头和船尾所在的中心轴为对称的船体的两侧。
优选地,动力水翼位于水面下方,利用水的高阻力提高工作效率。优选地,动力水翼位于船体的船头和船尾所在的中心轴上,并以所述中心轴对称,如图1A和图1B所示,图中的硬式月牙形翼片104A和柔式三角形翼片104B位于船体101的中心轴线上。优选地,动力水翼也可位于以中心轴对称的两侧船体水线以下,并采用硬式半月牙形翼片,优选地,动力水翼为偶数个,并以船体中心轴对称分布在中心轴两侧的船体,为船体提供均匀的航行动力。
这样便于在将波浪能转换成航行动力时,向船等水上运载工具提供最大的航行动力。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述的用于波浪能的能量转换***进一步包括:
传动结构,所述动力水翼通过所述传动结构连接到所述波浪收集器或船体,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述动力水 翼做机械运动,所述动力水翼通过铰链结构与所述传动结构连接。
当转换装置仅包括动力水翼时,动力水翼可直接连接或通过传动结构连接到船体。优选地,使用传动结构连接,将波浪收集器收集的动能或势能充分传递给动力水翼。优选地,传动结构连接在船体底部,并位于船体的中心轴线上,可使动力水翼得到较大的摆动动能,并完全用于航行动力。
动力水翼可直接与传动结构或波浪收集器或船体连接,优选地,可通过铰链结构与传动结构或波浪收集器或船体连接,这样可以使动力水翼以铰链结构为中心上下和/或左右摆动。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述动力水翼包括:
至少一个为对称结构的硬式月牙形翼片,和/或,
至少一个为对称结构的柔式三角形翼片。
硬式是指在流体作用下不变形,反之柔式是指在流体作用下变形成一定形状。动力水翼可做成鱼尾的仿生结构,在做往复摆动时类似于鱼尾做往复摆动,在图1A中,硬式月牙形翼片104A为鲸尾的仿生结构,在图1B中,柔式三角形翼片104B为一般鱼尾的仿生结构。硬式月牙形翼片与柔式三角形翼片的稳定性好,阻力小。在使用时,动力水翼可采用多个硬式月牙形翼片或多个柔式三角形翼片或多个硬式月牙形翼片与多个柔式三角形翼片的组合,这样可使动力水翼得到较大的摆动动能,并为船体提供较大的航行动力。优选地,硬式月牙形翼片与柔式三角形翼片均为以传动结构为对称轴线的对称结构,这样可产生对称动力,更好推进船等水上运载工具前行。
在本实用新型的各实施例中,优选地,所述交变水轮机通过刚性结构与所述传动结构连接;
和/或
所述传动结构包括传动轴或传动板或传动柱。
优选地,交变水轮机通过刚性结构与传动结构连接,这样能够使交变水轮机在上下运动中产生稳定的旋转动能。
传动结构包括传动轴或传动板或传动柱,在制造时,可根据需要选择。
在本实用新型的各实施例中,优选地,当所述波浪收集器包括浮体,该浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能时,
所述用于波浪能的能量转换***进一步包括:
发电机,其安置在所述浮体中,所述发电机通过所述传动结构与所述交变水轮机连接,并接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能;或者
发电机,其集成在所述交变水轮机内部,所述发电机接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能。
在将波浪能用于发电时,即转换装置仅包括交变水轮机时,所述用于波浪能的能量转换***进一步包括发电机。发电机可安置在浮体中,也可集成在交变水轮机内部。当发电机安置在浮体中时,如图2中的发电机204安置在浮体201中时,需要用传动结构202将发电机与交变水轮机连接,并接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能。当发电机集成在交变水轮机内部时,发电机直接接收叶片结构的旋转动能,并将该旋转动能转换成电能。
通过本实用新型提供的用于波浪能的能量转换***,能够带来以下有益效果:
1.开发可再生能源,节约消耗型能源。波浪能作为一种可再生能源,清洁环保,如大力开发,必将极大地节约汽油、煤能消耗型能源。
2.取代原有航行燃料,并保证正常航行时不受燃料的限制。波浪收集器收集波浪能产生的动能和势能,与波浪收集器连接的转换装置,例如动力水翼,通过做往复摆动,将动能和势能转换为机械动能,并作为海上交通工具的航行力。这样就可取代原有的航行燃料,如能大力推广将波浪能用于航行动力,则可避免出现原有航行燃料用光时船无法航行的情况。
3.开发了一种新的发电方式。波浪收集器收集波浪能产生的动能和势能, 与波浪收集器连接的转换装置,例如交变水轮机,做往复运动,从而在交变水轮机中的叶片结构形成压差动力,使做为交变水轮机中的叶片结构做顺时针/逆时针旋转运动。交变水轮机通过传动轴将该机械动能传递到发电机,发电机借助该机械动能进行发电。这样不仅节约传统发电的燃料,同时开发了用波浪发电的新方式。
本实用新型提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合,通过这种组合得到的技术方案,也在本实用新型的范围内。
显然,本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于波浪能的能量转换***,其特征在于,包括:
波浪收集器,用于收集波浪产生的动能或势能;
转换装置,接收波浪收集器传递的动能或势能,在该动能或势能的驱动下做机械运动,将所述动能或势能转换为机械动能。
2.如权利要求1所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,
所述波浪收集器包括相互对称的机翼结构,所述机翼结构通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能;或者
所述波浪收集器包括浮体,所述浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能。
3.如权利要求1所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,进一步包括:
传动结构,所述转换装置通过所述传动结构连接到所述波浪收集器,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述转换装置做机械运动;
所述转换装置包括:
交变水轮机,其位于水面下方,所述交变水轮机包括叶片结构,所述传动结构带动所述叶片结构做上下往复运动,所述叶片结构在上下往复运动过程中进行顺时针/逆时针旋转,产生旋转动能。
4.如权利要求3所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,所述叶片结构包括:
至少一个硬式或柔式半月牙形叶片。
5.如权利要求1所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,所述转换装置包括:
动力水翼,其通过做上下和/或左右往复摆动产生摆动动能。
6.如权利要求5所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,
所述动力水翼位于水面下方;和/或
所述动力水翼包括翼片,该翼片的结构以船头和船尾所在的中心轴为对称;和/或
偶数个所述动力水翼对称分布在船头和船尾所在的中心轴为对称的船体的两侧。
7.如权利要求5所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,进一步包括:
传动结构,所述动力水翼通过所述传动结构连接到所述波浪收集器,所述传动结构在波浪收集器收集的动能或势能的驱动下,带动所述动力水翼做机械运动,所述动力水翼通过铰链结构与所述传动结构连接。
8.如权利要求5所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,
所述动力水翼包括:
至少一个为对称结构的硬式月牙形翼片,和/或,至少一个为对称结构的柔式三角形翼片。
9.如权利要求3所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,
所述交变水轮机通过刚性结构与所述传动结构连接。
10.如权利要求3所述的用于波浪能的能量转换***,其特征在于,
所述波浪收集器包括浮体,该浮体通过前后往复摆动和/或左右摆动和/或上下摆动收集所述波浪产生的动能或势能,所述用于波浪能的能量转换***进一步包括:
发电机,其安置在所述浮体中,所述发电机通过所述传动结构与所述交变水轮机连接,并接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能;
或者,
发电机,其集成在所述交变水轮机内部,所述发电机接收所述叶片结构的所述旋转动能,将该旋转动能转换成电能。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
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Granted publication date: 20121010 Termination date: 20131026 |