CN202971026U

CN202971026U - 游动式风能及波浪能合用发电船

Info

Publication number: CN202971026U
Application number: CN2012206968296U
Authority: CN
Inventors: 廖兴华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-17

Abstract

本实用新型公开一种游动式风能及波浪能合用发电船，在船的最前方安装有水平轴式风轮桨叶、功率5千瓦叶轮直径5.8m的在已有小型风力发电机基础上将其上部重量大大简化和减轻，并安设有带漏斗状的可聚风的帆。在船的甲版上大臂的摆动与水中弧形接力版用绳索，滑轮等够成循环联动，带动油缸，用液压传动驱动发电机发电。其水中大臂及浮体通过经由轨迹隙，将使全船提高抗倾覆性能，因属于自主游动和自主选择最规则浪形，风浪等级适中区域，用弧形接力版直接接收波浪能发电，避免了能量介质转换中间损耗。最适宜浪高在1m至3.5m范围内效率将是空前的。

Description

游动式风能及波浪能合用发电船

技术领域

本实用新型涉及一种发电船，尤其是在海洋上随时选择和追逐合适等级而且稳定的风力和有规则的波浪能较大的区域，在游动时或抛锚停航时进行发电的船舶。

背景技术

关于利用波浪能发电，日本早在1978年即建成有海明丸波浪发电船。后来又有日本安放在三重县五所的海湾上的“巨鲸”发电装置，以及挪威，英国多是在坝礁固定岸边利用波浪冲击形成振荡水柱使室内空气受压，产生抽吸，通过阀和汽轮机带动发电机发电。它们多是因为液体及气体紊乱流动而损耗了较多的能量。包括我国因其冲击堤坝的海浪回流时又会破坏规则的浪形而使波浪频率大为降低，也即降低整个设施的发电效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种游动式风能波浪能合用发电船，该船以游动船的形式，不断选择和追逐规则浪，并也利用其风力进行发电。

本实用新型的技术方案为：一种游动式风能及波浪能合用发电船，该船大臂和水中弧形接力板连接并形成联动；船的甲板上固定有大臂立轴，大臂立轴上套有球铰，球铰可在大臂立轴上作上、下滑动，球铰被套在大臂的一端，大臂呈Z字形状向船舷外处在水面以下0.3-0.5米，大臂上套有向下叉形的连接杆，连接杆与弧形接力板固定连接，弧形接力板的多个回拉着力点b在板的中下部，通过钢丝绳、弹性橡皮绳经导向滑轮定位，导向滑轮活动连接在定位杆的外端，定位杆与船舷用螺纹旋入相对应的船舷的螺纹套筒孔中，钢丝绳经导向滑轮之后倾斜向上再经对正滑轮之后连接有回形链，回形链与固定在甲板边缘外的回形链轮相啮合，回形链再向下由钢丝绳吊有配重，回形链轮、收紧卷筒、传动套筒三者都套在中心轴上，回形链轮的轮毂与收紧卷筒的轮毂用传动套筒联为一体同步旋转，回形链轮超出船舷外0.3-0.5m。大臂的外端设有浮体，浮体下设有吊重，在甲板上边缘内大臂下设有导轨，导轨上有轨迹隙，轨迹隙内有滚轮，滚轮套在大臂上在轨迹隙中前后滚动，导轨的前后段呈逆时针弧形坡道，在导轨前后端两侧向外延伸段设有可使轨迹隙作上、下运动的共有4根或8根弹簧和限位柱组成的缓冲装置。弧形接力板背面中部的多个着力点a通过绳索聚合后经导向滑轮与收紧卷筒构成有往返循环段钢丝绳够成动力输出装置，在往返循环段中，有由两根铁扁担分为并列的，平行的中部有矩形空间的两股钢丝绳。顺着矩形空间内设有油缸，油缸通过单向阀与发电机连接。

本实用新型的优点在于：所指的规则浪，是指在广大范围和较长时间上，风向和风力等级比较稳定（如季风、信风）的区域造成的波峰都形成平行的“一”字形排列，有固定的波长和频率的波浪。如果风向改变，或海浪触及岸礁，规则浪形即被破坏。本发明则是以游动船的形式，不断选择和追逐规则浪，并也利用其风力进行发电。为达到此目的的具体方法有在船上最高杆顶设置能环视周围海况的数码相机或摄像头将摄得的海况及浪形线条与显示屏上的预设线条进行比较，即可获得此区域海浪周期，频率，浪高，浪的规则性。在根据气象预报或申请的气象导航，结合卫星定位，每小时作出选择最佳发电海域的游动路线计划，如是执行。具体结构形式是利用海浪推进的波峰对弧形接力版推动造成位移通过滑轮，钢丝绳，传动轴等装置，用油缸驱动油马达带动发电机发电，因使用液压传动的全机重量比齿轮传动将减少百分之40，因它便于使用液压阀达到换向，而比棘轮简单得多。由于海水的比重是空气的一千倍，海浪之能量实际是风的能量的储蓄，用推板式使版产生位移而作功的效益的显著提高早被以色列明显证实，但它是堤坝式，和连杆传动，本发明的用途首先可使中、短途入航运及海上捕鱼等作业不用燃油，只用风力和波浪力充电和放电，有了廉价而多多的海上电力，可给军用潜艇充电，供给自造淡水，伤病员康复，捕鱼及海上渔业加工，充分利用台风***安全而强劲的风力资源，这是本发明唯一能做到的。

本发明可行性的依据，将现在广泛使用的中小型风力发电的立柱顶的增速及传动装置大为减化，减轻立柱顶上部重量，将发电机改置于船的底之上，降低全机重心。加之波浪吸力装置及浮体的支撑作用，使抵抗船体倾覆的稳定力矩增加并容易评估对不同海浪及推算而能实现安全起用。

附图说明

图1为本实用新型游动式风能及波浪能合用发电船结构示意图；

图2为本实用新型游动式风能及波浪能合用发电船弧形接力板受力变化图；

图3为本实用新型游动式风能及波浪能合用发电船的铁扁担分开钢丝绳示意图；

图4为本实用新型游动式风能及波浪能合用发电船油压传动示意图；

图5帆借风力发电侧面示意图；

图6为A-A剖视图。

图1：

1、有漏斗状的帆；2、风轮；3、皮带；4、帆的水平轴；5-1、5-2、5-3、5-4 皮带轮；6、风轮立柱；7、发电机；8、大臂立轴；9、球铰、10、大臂；11、弧形接力板；12、定位杆；12-1螺纹套筒；13、导向滑轮；13-1、13-2、13-4导向滑轮；13-3对正滑轮；14、弹性橡皮绳；15、浮体；16、吊锤；17、铰；18、油箱；19、轨迹隙；20、油缸；21、单向阀；22、活塞；23、泄漏安全阀；24、液压马达；25、平均水位；25-1、最高水位；26、回形链；27、回形链轮；28、钢丝绳；28-1、循环绳；29、配重；30、传动套筒；31、限位柱；32、导轨；33、滚轮；34、吸油管；35、压力油管；36、船舷；37、甲板；38、蓄能器；39、弹簧；40、人字形连接杆；41、活塞杆；42、收紧卷筒；43、铁扁担；44、矩形空间；45、支架中心轴；46、大臂套筒；47、平铰。

具体实施方式

一、风力发电部分，根据“风能与风力发电技术”一书，刘万琨等编，2009年3月北京第1版第164页，表6-5，辽宁天峰绿色能源有限公司风力机参数，额定功率5000W，风轮直径5.8m，额定风速10m/s，转数200转/分，输出电压230伏，支架高10.5m，质量1200kg，本发明将现有的此种风力机进行大量简化和改进。大量减轻上部重量，在立柱6顶部，只设置风轮2和皮带轮5-1，将发电机7置于船舱底部稍高降低全机重心，采用两级皮带轮传动，转速比为1:2和1:2.5，将风轮转速200/分，增速为970转/分，刚好配上图1中标记7小型三相异步电动机，J02-51-6的转速970转/分，额定功率5.5千瓦，重量97kg，皮带轮及立柱使用碳纤维或玻纤复合材料，或硬塑料，尽量采用轻质材料。并在风轮前设置可聚风有漏斗状的，遇台风或特强风之前可绕帆的水平轴4旋转向下的有漏斗状的帆1，皮带轮5-1与风轮同轴，皮带轮5-2与5-3同轴，皮带轮5-4与发电机同轴，皮带3竖向设置与风轮立柱6近似等高，立柱高不大于8m，皮带3，截面按国标选用，风轮叶片按原厂产品规格。

二、波浪发电部分采用大臂和弧形接力版摆动连接往复循环及钢丝绳够成能前后推进形式

具体如图1A和图1B及图2A，图2B所示，在船的甲板37上固定有大臂10立轴8，立轴8上套有球铰9，球铰可以在立轴上作上下滑动，球铰上套有大臂10的一端，球铰可用大臂套筒46及平铰47予以替代。大臂10呈“乙”字形状向船舷外降低水平高度，在水平面附近的大臂上套有大于三组以上的向下叉开的“人”字形连接杆40，连接杆40与弧形接力版11实行固定连接，使该整体的弧形接力版能在水面的大臂上成自由前后绕铰17摆动的形式。在弧形接力板的中下部经多个回拉着力点b汇集的钢丝绳28和弹性橡皮绳14，导向滑轮13及钢丝绳倾斜上坡段，导向滑轮13和13-1与定位杆12实行绳索活动连接；定位杆12与船舷螺纹套筒12-1螺纹连接，再经对正滑轮13-3之后与回形链26连接，回形链26与回形链轮27相啮合，回形链轮平行超出船舷外0.3-0.5m超出的中心轴45用L型支架与船舷固定连接，回形链轮的扭力经由传动套筒30带动收紧卷筒42同步转动。并都套在中心轴45上，中心轴45与循环绳28-1相垂直，对于中心轴45，可以另行采用在传动套筒30外面设置行星轴承及支架予以代替的方案。回形链经链轮27之后，向下与钢丝绳28相接，下吊有配重29。此种回形链方案，还可另用在卷筒上平排缠绕钢丝绳收放方案，及有齿皮带传动方案等代替。大臂外端设有浮体15，浮体设有吊锤16，大臂之下在甲版上边缘内，设有导轨32，导轨上有压块与导轨够成轨迹隙19，轨迹隙19内有滚轮33，滚轮套在大臂上在轨迹隙中前后滚动，导轨32的前后端段远处看呈逆时针弧形坡道。在前后端两侧向外延伸段设有可使导轨及轨迹隙作上下运动的共有4根或8根缓冲弹簧39及每端两根限位柱31夹着的组成的缓冲装置。在延伸段之上和之下的弹簧都套在限位柱31上，限位柱与甲版实行牢固的固定连接。弧形接力版11的背面中部的多个着力点a，通过绳索聚合后经导向滑轮13-1、13-2和13-4与收紧卷筒42构成往返循环段钢丝绳28-1，在往返循环段28-1中有由两根铁扁担42分为并列的平行的中部有矩形空间的两股钢丝绳。顺着矩形空间内设有油缸20，油缸液压油通过单向阀21驱动液压马达24带动发电机7转动。由于弧形接力版11被配重29向后旋的着力点b在11的中下部位，比海浪向前推进时11背部前方向的着力点a低了一个△h值，所以可使弧形接力版11当在波谷时回空底边抬高甚至离开水面，而波峰来时又可使版11兜着冲来浪能向前作功，并同时带动配重29上升蓄能。因为有了△h而能自动适应海浪频率的变化。具本如图1B所示。本实用新型所述的钢丝绳均可用尼龙和其它化纤产品替代。

液压传动选择元件试例（仅作参考）

1、选择叶片液压马达型号：YM-B102B-※，工作压力60公斤/cm²，排量102毫升/转，每分2000转，则功率可达（每分排量204升）

N=

=18.7千瓦

2、油缸行程选用2500毫米

油缸直径D=160mm活塞杆直径d=80mm

油缸大腔活塞面积201.6cm²，油缸小腔活塞面积150.8cm²

油缸每行程排量25X2.02=50.5升，小腔排量25X1.51=37.75升/行程

设波浪周期为7秒，往返都能作功，每分钟频率60/7X2=17次

每分油缸大腔排量17X50.5=858升小腔17X37.75=642升

可带动以上叶片油马达台数642/204=3台，共为3X18.7=56.1KW

在船的两侧波浪能共可发电56X2=112 KW,这是最保守的评估。

当油缸行程为2.5m，活塞杆直径为80mm，进行稳定性验算取安全系数为3，活塞杆为A3钢其入1=105，折减系数u=1

则uL=1X250=250cm 回转半径i=8/4=2，图解得入=124，因142>入，=105所示不丧失稳定

图解得活塞杆许用应力为20T

实际承受力当b=63公斤/cm²时，活塞杆受压为12667公斤，受拉为9520公斤。

Claims

1.一种游动式风能及波浪能合用发电船，其特征在于：该船包括大臂（10）和水中弧形接力板连接并形成联动；船的甲板上固定有大臂立轴（8），大臂立轴（8）上套有球铰（9），球铰（9）可在大臂立轴（8）上作上、下滑动，球铰（9）套在大臂（10）的一端，大臂（10）呈Z字形状向船舷外处在水面以下0.3-0.5米，大臂（10）上套有向下叉形的连接杆（40），连接杆（40）与弧形接力板（11）固定连接，弧形接力板（11）的多个回拉着力点b在板的中下部，通过钢丝绳（28）、弹性橡皮绳（14）经导向滑轮（13）定位，导向滑轮（13）活动连接在定位杆（12）的外端，定位杆（12）与船舷用螺纹旋入相对应的船舷的螺纹套筒孔（12-1）中，钢丝绳（28）经导向滑轮（13）之后倾斜向上再经对正滑轮（13-3）之后连接有回形链（26），回形链（26）与固定在甲板边缘外的回形链轮（27）相啮合，回形链（26）再向下由钢丝绳（28）吊有配重（29），回形链轮（27）、收紧卷筒（42）、传动套筒（30）三者都套在中心轴（45）上，回形链轮（27）的轮毂与收紧卷筒（42）的轮毂用传动套筒（30）联为一体同步旋转，回形链轮（27）超出船舷外0.3-0.5m；大臂（10）的外端设有浮体（15），浮体（15）下设有吊重（16），在甲板上边缘内大臂（10）下设有导轨（32），导轨（32）上有轨迹隙（19），轨迹隙（19）内有滚轮（33），滚轮（33）套在大臂（10）上在轨迹隙中前后滚动，导轨（32）的前后段呈逆时针弧形坡道，在导轨（32）前后端两侧向外延伸段设有可使轨迹隙作上、下运动的弹簧（39）和限位柱（31）组成的缓冲装置；弧形接力板（11）背面中部的多个着力点a通过绳索聚合后经导向滑轮（13-1，13-2和13-4）与收紧卷筒（42）构成有往返循环段钢丝绳（28-1）够成动力输出装置。

2.根据权利要求1所述游动式风能及波浪能合用发电船，其特征在于：在导轨（32）前后端两侧向外延伸段设有可使轨迹隙作上、下运动的弹簧（39）为4根。

3.根据权利要求1所述游动式风能及波浪能合用发电船，其特征在于：在导轨（32）前后端两侧向外延伸段设有可使轨迹隙作上、下运动的弹簧（39）为8根。

4.根据权利要求1所述游动式风能及波浪能合用发电船，其特征在于：在往返循环段（28-1）中，有由两根铁扁担（42）分为并列的，平行的中部有矩形空间的两股钢丝绳；顺着矩形空间内设有油缸（20），油缸液压油通过单向阀（21）驱动液压马达（24）带动发电机（7）转动。