一种漂浮摆波浪能发电装置

摘要

本发明公开了一种漂浮摆波浪能发电装置，包括固定在海滩上的桩柱和沿桩柱升降的滑动平台，所述的漂浮摆波浪能发电装置还包括：安装在滑动平台下方的摆动框架；铰接在摆动框架内且用于吸收波浪能的漂浮摆；位于漂浮摆下方的越浪板，所述越浪板具有引导波浪冲向漂浮摆的曲面；以及与所述漂浮摆连接的波浪能转化系统，用于控制滑动平台升降的潮位适应系统，用于调整摆动框架转向的波向适应系统。本发明结构简单，便于安装，能根据潮位、波向变化自动调整位置；利用越浪效应及壁面效应提高波浪能转化效率，利用集浪装置能够较小成本实现大功率的波浪发电。

权利要求

1.一种漂浮摆波浪能发电装置，包括固定在海滩上的桩柱和沿桩柱升降的滑动平台，其特征在于，所述的漂浮摆波浪能发电装置还包括：安装在滑动平台下方的摆动框架；

铰接在摆动框架内且用于吸收波浪能的漂浮摆；

位于漂浮摆下方的越浪板，所述越浪板具有引导波浪冲向漂浮摆的曲面；

以及与所述漂浮摆连接的波浪能转化系统。

2.如权利要求1所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述的桩柱为呈等腰梯形排布的四根，两条桩柱之间的较长平行边朝向大海。

3.如权利要求1所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述摆动框架迎波方向开口两侧固定有呈喇叭口状的集浪板。

4.如权利要求1所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述摆动框架的下部固定有浮箱。

5.如权利要求1所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述滑动平台通过固定装置与桩柱锁紧固定，所述滑动平台上固定有压盖，所述的固定装置包括位于压盖下部且箍在桩柱外的第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板的一端铰接另一端通过液压千斤顶拉紧。

6.如权利要求5所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述的漂浮摆波浪能发电装置还包括用于控制液压千斤顶卸荷和增大载荷的水位传感器。

7.如权利要求1所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述的滑动平台上设有导轨槽，摆动框架上部设有穿过导轨槽的杆，杆中部设有限位圆盘。

8.如权利要求7所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述杆的上部设有方形孔，方形孔内装有固定位置用的千斤顶，千斤顶压在滑动平台的上表面并顶住拉杆的方形孔。

9.如权利要求8所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述滑动平台上铰接有用于所述摆动框架转向的液压缸，该液压缸的另一端铰接在所述方形孔上。

10.如权利要求9所述的漂浮摆波浪能发电装置，其特征在于，所述的千斤顶和液压缸均受控于一波向传感器。

说明书

一种漂浮摆波浪能发电装置

技术领域

[0001] 本发明属于波浪能收集装置，尤其涉及一种漂浮摆波浪能发电装置。

背景技术

[0002] 波浪所蕴涵的能量主要是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。台风导致的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千kW，而波浪能丰富的欧洲北海地区，其年平均波浪功率也仅为20～40kW/m2，中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2～7kW/m2。

[0003] 全世界波浪能的理论估算值也为109kW量级。利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3X107kW。但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置，故实际的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。

[0004] 波浪能量如此巨大，存在的如此广泛，自古吸引着沿海的能工巧匠们，想尽各种办法，企图驾驭海浪为人所用。将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的波能装置有正摆、反摆和漂浮摆。

[0005] 海洋波浪能是一种清洁的可再生能源，可以用来发电、制冷、淡化海水。例如公开号为CN103790759A的专利文献公开了一种多轴点吸收式波浪能发电装置，该波浪能发电装置可实现多个来波方向上波浪能的同时捕获，使装置的一次能量捕获和系统转换效率得到较大提高，进而使得装置能量输出更加平稳，发电质量得到提高；另外，公开号为CN204113524U的实用新型专利提供了一种摆式波浪能收集装置，能根据潮位变化自动调整位置，收集不同潮位的波浪能；安装的集浪板，以较小成本扩大迎波面进而实现大功率的波浪能收集装置。

[0006] 现有的摆式波浪能装置迎波面较短难以实现大功率，且设备机构复杂，造价成本高，难以推广应用。

发明内容

[0007] 为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结构简单、且便于安装的漂浮摆波浪能发电装置，可适应不同潮位的海浪，可以以较小成本扩大迎波面进而实现大功率的波浪能发电装置。

[0008] 本发明的具体技术方案如下：

[0009] 一种漂浮摆波浪能发电装置，包括固定在海滩上的桩柱和沿桩柱升降的滑动平台，所述的漂浮摆波浪能发电装置还包括：

[0010] 安装在滑动平台下方的摆动框架；

[0011] 铰接在摆动框架内且用于吸收波浪能的漂浮摆；

[0012] 位于漂浮摆下方的越浪板，所述越浪板具有引导波浪冲向漂浮摆的曲面；

[0013] 以及与所述漂浮摆连接的波浪能转化系统，用于控制滑动平台升降的潮位适应系统，用于调整摆动框架转向的波向适应系统。

[0014] 优选的，所述的桩柱为呈等腰梯形排布的四根，两条桩柱之间的较长平行边朝向大海，所述摆动框架迎波方向开口两侧固定有呈喇叭口状的集浪板。集浪板的形状为梯形，长平行边固定在摆动框架上，短平行边伸到海里。漂浮摆浮体为空心柱体其截面为直线和曲线组成的封闭图形，平面上有沿直线方向的骨架，骨架一端延伸到柱体端部，一端延伸到柱体外部，此端部有与骨架垂直的转动轴。越浪板截面形状为直线和圆弧相连接的图形。

[0015] 所述摆动框架的下部固定有浮箱，所述滑动平台通过固定装置与桩柱锁紧固定，所述滑动平台上固定有压盖，所述的固定装置包括位于压盖下部且箍在桩柱外的第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板的一端铰接另一端通过液压千斤顶拉紧。所述的漂浮摆波浪能发电装置还包括用于控制液压千斤顶卸荷和增大载荷的水位传感器。水位传感器、液压千斤顶和两个夹板组成所述的潮位适应系统，根据潮位变化，调整滑动平台的高度。

[0016] 所述的滑动平台上设有导轨槽，摆动框架上部设有穿过导轨槽的杆，杆中部设有限位圆盘。所述杆的上部设有方形孔，方形孔内装有固定位置用的千斤顶，千斤顶压在滑动平台的上表面并顶住拉杆的方形孔。所述滑动平台上铰接有用于所述摆动框架转向的液压缸，该液压缸的另一端铰接在所述方形孔上。所述的千斤顶和液压缸均受控于一波向传感器。所述的千斤顶、液压缸和波向传感器组成所述的波向适应系统，用于调整摆动框架转向。

[0017] 波浪能转化系统包括固定在摆动框架上的摇杆液压泵，固定在滑动平台上的液压储能器，液压马达，发电机。摇杆液压泵的摇杆通过连杆与漂浮摆骨架连接，形成平行四边形四杆机构。

[0018] 滑动平台上部设有液压控制系统，包括潮位适应系统和波向适应系统，有用于桩柱锁紧装置的液压千斤顶，用于摆动骨架固定的液压千斤顶，用于摆动骨架位置调整的液压缸，用于控制的阀门和控制器。

[0019] 优选的控制器采用PLC控制器，阀门采用电磁换向阀。

[0020] 在本发明中波浪经过集浪板后驱动漂浮摆，漂浮摆通过连杆驱动摇杆液压泵，将波浪能转化为液压能。高压油经液压储能器蓄能稳压驱动液压马达带动发电机发电。另外液压储能器连接控制器，液压油经过控制器中阀门的通断从而控制液压千斤顶和液压缸。

[0021] 潮位变化时滑动平台浮力变化，在浮力或重力作用下滑动平台滑动到最佳位置，桩柱锁紧装置将滑动平台和桩柱固定在一起。

[0022] 波向变化时，液压控制系统调整摆动框架的位置使集浪板开口方向与波向平行，并将摆动框架固定在滑动平台上。

[0023] 本发明结构简单，便于安装，能根据潮位变化自动调整位置，收集不同潮位的波浪能；利用壁面效应、越浪效应大幅提高转化效率；还安装有集浪板，以较小成本扩大迎波面进而实现大功率的波浪能发电装置。

附图说明

[0024] 图1为波浪能发电装置的结构示意图；

[0025] 图2为液压控制及转化系统示意图；

[0026] 图3为波浪能收集装置结构示意图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明的漂浮摆波浪能发电装置作进一步详细描述。

[0028] 如图1所示，一种漂浮摆波浪能发电装置，包括固定在海滩1上的桩柱2，可在桩柱2上滑动的滑动平台3，安装在滑动平台3下方的摆动框架4，铰接在摆动框架内的漂浮摆5，固定在摆动框架4内部下方的越浪板6、两侧的壁板7和摆动框架4开口两侧的集浪板8。

[0029] 如图2所示，滑动平台3下方固定浮箱9和浮箱27，摆动框架4上方的拉杆穿过滑动平台3的导轨槽，拉杆上方的方形孔内装有液压千斤顶10、液压千斤顶16、液压千斤顶22和液压千斤顶26，液压千斤顶压在滑动平台3的上表面顶在拉杆的方形孔上。液压缸11和液压缸24一端铰接在滑动平台3上，一端铰接在方形孔上。

[0030] 滑动平台3与桩柱2之间的固定装置包括夹板19、夹板20二者铰接，另一端用液压千斤顶17拉紧，压盖18压在夹板19、夹板20上部，固定在滑动平台3的上表面。夹板为半圆环柱体，小圆表面有沿圆周方向的三角形凹槽；夹板一端有用于铰接的圆环，另一端有用于夹紧的长方体，一个夹板的长方体上有长方形通孔，另一夹板的长方体上有长方形环。

[0031] 摇杆液压泵泵体25固定在摆动框架4上，高压油通过油管输送到储能器15内，经过储能器15蓄能稳压输出到液压马达13，然后驱动发电机23进行发电，液压油经液压马达回到油箱12。液压储能器15接控制器14内的阀门再接液压缸、液压千斤顶，控制器14控制液压缸、液压千斤顶的运动。

[0032] 如图3所示，漂浮摆5通过轴承副29铰接在摆动框架4上，越浪板6固定在漂浮摆5下方的摆动框架4上，浮箱28固定在越浪板6下方的摆动框架4上。摇杆液压泵泵体25固定在摆动框架4上，摇杆31与连杆30铰接，连杆30与漂浮摆5铰接。摇杆液压泵泵体的进油口接油箱12，高压油出油口接液压储能器15。

[0033] 集浪板8深入海里的一端装有波向传感器，摆动框架轴承支架水面位固定水深传感器。

[0034] 海浪从集浪板8涌入，驱动漂浮摆5将波浪能转化为机械能，漂浮摆5经连杆30驱动摇杆31，将机械能转化为液压能。高压油经过液压储能器15蓄能稳压，然后驱动液压马达13带动发电机23发电。

[0035] 潮位升高时，水位传感器将水位信号输送到控制器14，改变其内部阀门状态使液压千斤顶17、液压千斤顶21卸荷，滑动平台3在浮箱9、浮箱27浮力作用下向上运动到工作位置，水位传感器将水位信号输送到控制器14，改变其内部阀门状态使液压千斤顶17、液压千斤顶21增大载荷，锁紧滑动平台3与桩柱2；潮位下降时，水位传感器将水位信号输送到控制器14，改变其内部阀门状态使液压千斤顶17、液压千斤顶21卸荷，滑动平台3在自身重力作用下向上运动到工作位置，水位传感器将水位信号输送到控制器14，改变其内部阀门状态使液压千斤顶17、液压千斤顶21增大载荷，锁紧滑动平台3与桩柱2。

[0036] 波向变化时，波向传感器将波向信号输送到控制器14，其内部液压阀状态改变从进而改变液压千斤顶10、液压千斤顶16、液压千斤顶22、液压千斤顶26，液压缸11、液压缸24的状态，最终改变摆动框架4的状态使装置开口方向与波向平行。如图2，当摆动框架4在图示位置，需逆时针摆动时控制器控制液压千斤顶10、液压千斤顶16、液压千斤顶22、液压千斤顶26卸荷，控制液压缸11缩短使摆动框架4摆动到所需位置后，液压千斤顶10、液压千斤顶16、液压千斤顶22、液压千斤顶26增加载荷锁紧滑动平台3和摆动框架4。同理可恢复至图示位置，然后可从图示位置顺时针摆动。

[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。