本發(fā)明涉及海洋利用與可再生能源發(fā)電領(lǐng)域,尤其涉及一種柔性錨定海浪發(fā)電裝置。
背景技術(shù):
當(dāng)今世界傳統(tǒng)能源日趨枯竭、環(huán)境污染問(wèn)題惡化,開(kāi)發(fā)利用清潔的可再生新能源迫在眉睫。我國(guó)海岸線漫長(zhǎng),浩瀚的海洋蘊(yùn)藏著豐富的能源,風(fēng)與海面作用產(chǎn)生海浪,海浪能是以動(dòng)能形式表現(xiàn)的水能資源之一,科學(xué)家對(duì)世界各大洋平均波高1米、周期6秒的海浪進(jìn)行推算,認(rèn)為全球海浪能功率約為700億千瓦,其中可開(kāi)發(fā)利用的約為25億千瓦。海浪中蘊(yùn)藏有如此豐富的能量,將海浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,使制造災(zāi)難的驚濤駭浪為人類(lèi)服務(wù),是人們多年來(lái)夢(mèng)寐以求的理想。目前的海浪發(fā)電裝置存在著制作運(yùn)行費(fèi)用較高,維護(hù)較為困難,穩(wěn)定性較差,能量轉(zhuǎn)換效率低等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種制作運(yùn)行成本低,維護(hù)方便,可靠性好,系統(tǒng)出力較穩(wěn)定,能量轉(zhuǎn)換效率高的柔性錨定海浪發(fā)電裝置。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種柔性錨定海浪發(fā)電裝置,包括浮箱、主動(dòng)輪裝置、墜體、錨塊、鏈子、安全聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)換裝置;所述浮箱上部為正六邊形梯臺(tái),下部為正六邊形扁柱,浮箱下部均布三個(gè)直角梯形體凹槽,所述主動(dòng)輪裝置包括主軸以及安裝在主軸上的主動(dòng)輪、軸承座;主動(dòng)輪裝置通過(guò)軸承座安裝在直角梯形體內(nèi),鏈子中部安裝在主動(dòng)輪上,兩端一端與墜子連接,另一端與錨塊連接,三個(gè)墜體通過(guò)鏈子連接成一體,柔性固定浮箱使其在一定范圍內(nèi)浮動(dòng),主軸通過(guò)安全聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)換裝置連接,轉(zhuǎn)換裝置與發(fā)電機(jī)相連。
所述浮箱采用船用鋼板制作,上部采用薄鋼板,下部采用厚鋼板;所述三個(gè)直角梯形體凹槽成等邊三角形放置。所述三個(gè)錨塊成等邊三角形放置,并且錨塊重量是墜體重量的三倍以上,所述主動(dòng)輪裝置位于水面上。
所述轉(zhuǎn)換裝置,將順時(shí)針與逆時(shí)針低速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一方向高速旋轉(zhuǎn)的力,所述轉(zhuǎn)化裝置包括變速箱與連桿液壓系統(tǒng)兩種形式。所述變速箱包括齒輪、從動(dòng)軸、單向軸承齒輪;上述齒輪安裝在從動(dòng)軸上,通過(guò)齒輪嚙合將正反轉(zhuǎn)低速輸入轉(zhuǎn)換為單方向高速輸出。所述連桿液壓系統(tǒng)包括連桿、液壓缸、高壓罐、液壓馬達(dá)、過(guò)壓保護(hù)泄壓閥、儲(chǔ)油罐;連桿與液壓缸的液壓桿鉸接,液壓缸通過(guò)液壓油路與閥門(mén)依次與高壓罐、過(guò)壓保護(hù)泄壓閥、儲(chǔ)油罐連接,高壓罐液壓缸通過(guò)液壓油路與閥門(mén)與液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接,儲(chǔ)油罐通過(guò)液壓油路與閥門(mén)與液壓馬達(dá)連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
1)本發(fā)明無(wú)需在海上搭建運(yùn)行平臺(tái),在陸地完成制作,放入合適海域即可,制作運(yùn)行成本低;
2)多個(gè)墜體通過(guò)鏈子連接成一體,墜體相互牽制,固定浮箱,可靠性高,系統(tǒng)出力較穩(wěn)定;
3)轉(zhuǎn)換裝置將順時(shí)針與逆時(shí)針低速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一方向高速旋轉(zhuǎn)的力,轉(zhuǎn)化效率高;
4)錨塊可采用礫石或混凝土塊制作,制作成本低。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明浮箱立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本發(fā)明變速箱結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是本發(fā)明連桿液壓系統(tǒng)原理圖。
圖中:1-浮箱 2-主動(dòng)輪裝置 3-墜體 4-錨塊 5-鏈子 6-安全聯(lián)軸器 7-轉(zhuǎn)換裝置 8-浮箱上部 9-浮箱下部 10-直角梯形體凹槽 11-主軸 12-主動(dòng)輪 13-軸承座 14-發(fā)電機(jī) 15-齒輪一 16-從動(dòng)軸一 17-單向軸承齒輪一 18-齒輪二 19-從動(dòng)軸二 20-齒輪三 21-齒輪四 22-從動(dòng)軸三 23-齒輪五 24-齒輪六 25-從動(dòng)軸四 26-齒輪七 27-齒輪八 28-齒輪九 29-輸出軸 30-從動(dòng)軸五 31-單向軸承齒輪二32-齒輪十 33-變速箱 34-飛輪 35-皮帶輪 36-連桿 37-液壓缸 38-高壓罐 39-液壓馬達(dá) 40-過(guò)壓保護(hù)泄壓閥 41-儲(chǔ)油罐 42-液壓油路 43-閥門(mén)
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明:
如圖1所示,本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖,一種柔性錨定海浪發(fā)電裝置,包括浮箱1、主動(dòng)輪裝置2、墜體3、錨塊4、鏈子5、安全聯(lián)軸器6、轉(zhuǎn)換裝置7。所述主動(dòng)輪裝置2包括主軸11以及安裝在主軸11上的主動(dòng)輪12、軸承座13。主動(dòng)輪裝置2通過(guò)軸承座13安裝在直角梯形體凹槽10的側(cè)板上,鏈子5中部安裝在主動(dòng)輪12上,兩端一端與墜體3連接,另一端與錨塊4連接,三個(gè)墜體3通過(guò)鏈子5連接成一體,柔性固定浮箱1使其在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)。
如圖1-2所示,本發(fā)明浮箱立體結(jié)構(gòu)示意圖,所述浮箱上部8為正六邊形梯臺(tái),浮箱下部9為正六邊形扁柱,浮箱下部9均布三個(gè)直角梯形體凹槽10,浮箱1為船用鋼板焊接而成,浮箱上部8采用薄鋼板制作,浮箱下部9采用厚鋼板制作,三個(gè)直角梯形體凹槽10中心位于浮箱下部9正六邊形截面中心線上,連接中心形成等邊三角形。所述三個(gè)錨塊4可采用礫石或混凝土塊制作,制作成本低,對(duì)應(yīng)三個(gè)主動(dòng)輪12向外側(cè)投放在海底,成等邊三角形放置,并且錨塊4重量是墜體3重量的三倍以上。所述主動(dòng)輪裝置2位于水面上,不與海水接觸,避免了海水的侵蝕,延長(zhǎng)其使用壽命。
如圖3所示,本發(fā)明轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,所述主軸11通過(guò)安全聯(lián)軸器6與變速箱33連接,變速箱33輸出端連接飛輪34與皮帶輪35,通過(guò)皮帶與發(fā)電機(jī)14相連。
如圖4所示,本發(fā)明變速箱結(jié)構(gòu)示意圖,所述變速箱包括齒輪一15、從動(dòng)軸一16、單向軸承齒輪一17、齒輪二18、從動(dòng)軸二19、齒輪三20、齒輪四21、從動(dòng)軸三22、齒輪五23、齒輪六24、從動(dòng)軸四25、齒輪七26、齒輪八27、齒輪九28、輸出軸29、從動(dòng)軸五30、單向軸承齒輪二31、齒輪十32。齒輪一15安裝在主軸11上,單向軸承齒輪一17與齒輪二18安裝在從動(dòng)軸一16上,齒輪三20與齒輪四21安裝在從動(dòng)軸二19上,齒輪五23與齒輪六24安裝在從動(dòng)軸三22上,齒輪七26與齒輪八27安裝在從動(dòng)軸四25上,單向軸承齒輪二31與齒輪十32安裝在從動(dòng)軸五30上,齒輪九28安裝在輸出軸29上。
齒輪二18與齒輪十32嚙合,齒輪一15與單向軸承齒輪一17及單向軸承齒輪二31嚙合,單向軸承齒輪一17與單向軸承齒輪二31打滑與鎖死相反方向放置。若齒輪一15順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),單向軸承齒輪一17是鎖死狀態(tài),單向軸承齒輪二31是打滑狀態(tài),齒輪二18為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪十32為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);若齒輪一15逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),單向軸承齒輪一17是打滑狀態(tài),單向軸承齒輪二31是鎖死狀態(tài),齒輪十32為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)論齒輪一15順、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),齒輪十32始終向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。再通過(guò)齒輪十32與齒輪三20、齒輪四21與齒輪五23、齒輪六24與齒輪七26、齒輪八27與齒輪九28嚙合最后由輸出軸29將扭矩傳遞出去,實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)低速輸入單方向高速輸出。
如圖5所示,本發(fā)明連桿液壓系統(tǒng)原理圖,所述連桿液壓系統(tǒng)包括連桿36、液壓缸37、高壓罐38、液壓馬達(dá)39、過(guò)壓保護(hù)泄壓閥40、儲(chǔ)油罐41;連桿36與液壓缸37的液壓桿鉸接,液壓缸37通過(guò)液壓油路42與閥門(mén)43依次與高壓罐38、過(guò)壓保護(hù)泄壓閥40、儲(chǔ)油罐連接41,高壓罐38通過(guò)液壓油路42與閥門(mén)43與液壓馬達(dá)39與發(fā)電機(jī)40連接,儲(chǔ)油罐41通過(guò)液壓油路42與閥門(mén)43與液壓馬達(dá)39連接。
通過(guò)連桿36與液壓缸37將順、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體壓力能,通過(guò)高壓罐38、液壓油路42、閥門(mén)43傳遞到液壓馬達(dá)39,液壓馬達(dá)39將液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵鲚S的機(jī)械能傳遞到發(fā)電機(jī)14。若高壓罐38內(nèi)的液體壓力過(guò)大通過(guò)液壓油路42、閥門(mén)43過(guò)壓保護(hù)泄壓閥40將液體壓力能釋放到儲(chǔ)油罐41儲(chǔ)存,再通過(guò)液壓油路42與閥門(mén)43傳遞到液壓馬達(dá)39。
大海無(wú)風(fēng)三尺浪,浮箱1在海水中上下起伏,錨塊4沉于海底,鏈子5中部安裝在主動(dòng)輪12上,兩端一端與墜體3連接,另一端與錨塊4連接。浮箱1在海水中向上浮動(dòng)時(shí),由于錨塊4固定在海底,鏈子5拉動(dòng)墜體3向上運(yùn)動(dòng),主動(dòng)輪12便獲得一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的力;浮箱1在海水中向下浮動(dòng)時(shí),由于錨塊5固定在海底,鏈子5拉動(dòng)墜體3向下運(yùn)動(dòng),主動(dòng)輪12便獲得另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的力;浮箱1在海水中向上浮或下沉?xí)r,主動(dòng)輪12獲得順、逆兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力,再通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置7轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的可供發(fā)電的機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)14,為發(fā)電機(jī)14發(fā)電提供動(dòng)力。
浮箱下部9均布三個(gè)直角梯形體凹槽10,三個(gè)直角梯形體成等邊三角形放置,三個(gè)錨塊4成等邊三角形放置。為了避免裝置在水平方向上發(fā)生位移,三個(gè)墜體3用鏈子5連接,若本裝置向右移動(dòng),左側(cè)的墜體3必然上升同時(shí)拉動(dòng)其它兩個(gè)墜體3,左側(cè)的鏈子5拉力增大,右側(cè)的拉力減小,從而產(chǎn)生向左的力將裝置拉回原位,進(jìn)而起到柔性固定裝置的作用。
為防止?jié)q潮、落潮、臺(tái)風(fēng)以及惡劣天氣對(duì)浮箱1的影響,在最低潮時(shí)將錨塊4沉到20米深的海床上,墜體3不接觸海床即可,浮箱1便有8米的運(yùn)動(dòng)空間。若運(yùn)動(dòng)空間不足,可將鏈子5加長(zhǎng),將錨塊4放置到更深的海床上,錨塊4沉到35米,浮箱1便有16米的運(yùn)動(dòng)空間,這樣無(wú)論漲潮、落潮、臺(tái)風(fēng)以及惡劣天氣本裝置都能正常工作。
本發(fā)明無(wú)需在海上搭建運(yùn)行平臺(tái),在陸地完成制作,放入合適海域即可,節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力。
利用本發(fā)明的工作原理可帶動(dòng)多種形式發(fā)電:輸出端帶動(dòng)水泵可用于海水提升法發(fā)電,帶動(dòng)氣泵可用于空氣壓縮法發(fā)電,帶動(dòng)液壓油泵可用于液壓發(fā)電。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。