專利名稱：滾動(dòng)式浪涌發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用浪能發(fā)電的方法，屬海洋波浪能開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海洋中最豐富的是水、最普遍的是浪，波浪能是海洋能源中最豐富、最普遍、較難 利用的資源之一。波浪能又是海洋能中所占比重較大的海洋能源。海水的波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生十 分巨大的能量，波浪能是一種密度低、不穩(wěn)定、無污染、可再生、儲(chǔ)量大、分布廣、利用難的能 源。由于海浪的能量都集中在海面表層，使海浪成為高度集中的能量源，同時(shí)浪能也是最環(huán) 保的能源，但目前浪能還沒有被有效的利用。波浪是海水的運(yùn)動(dòng)形式之一，它的產(chǎn)生是外 力、重力與海水表面張力共同作用的結(jié)果。波浪形成時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)作震蕩和位移運(yùn)動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn) 的位置變化產(chǎn)生位能。我國(guó)陸地海岸線長(zhǎng)達(dá)一萬八千多公里、大小島嶼6960多個(gè)。近海受 季風(fēng)控制，冬季浪大，夏季浪小，特別是冬季在強(qiáng)烈的偏北風(fēng)吹拂下，從黃海到南海形成一 條東北_西南走向的大浪帶，平均波高在2米以上，且周期在4-8s之間，有利于波浪能發(fā) 電，具有廣闊的開發(fā)利用前景。全球已申請(qǐng)的波力發(fā)電專利超過千項(xiàng)，已有20多種進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，雖然波浪能開發(fā) 的技術(shù)復(fù)雜、成本高、投資回收期長(zhǎng)。但是近200年來，世界各國(guó)還是投入大量人力、物力進(jìn) 行不懈的探索和研究。除實(shí)驗(yàn)室研究外，挪威、日本、英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、西班牙和中國(guó)等國(guó)家 已建成多個(gè)數(shù)十瓦至數(shù)百千瓦的試驗(yàn)波浪發(fā)電裝置。目前已經(jīng)研究開發(fā)比較成熟的波浪發(fā) 電裝置基本上有三種類形。一是振蕩水拄型，用一個(gè)容積固定的、與海水相通的容器裝置， 通過波浪產(chǎn)生的水面位置變化引起容器內(nèi)的空氣容積發(fā)生變化，壓縮容器內(nèi)的空氣(中間 介質(zhì))，用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)葉輪，帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電。二是機(jī)械型，利用波浪的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)裝置的 活動(dòng)部分(鴨體、筏體、浮子等)，活動(dòng)部分壓縮(驅(qū)動(dòng))油、水等中間介質(zhì)，通過中間介質(zhì) 推動(dòng)轉(zhuǎn)換發(fā)電裝置發(fā)電。三是水流型，利用收縮水道將波浪引入高位水庫(kù)形成水位差(水 頭)，利用水頭直接驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這三種類型各有優(yōu)缺點(diǎn)，但有一個(gè)共同的問題 是波浪能轉(zhuǎn)換成電能的中間環(huán)節(jié)多，效率低，電力輸出波動(dòng)性大，這也是影響波浪發(fā)電大規(guī) 模開發(fā)利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不穩(wěn)定的波浪能吸收起來，集中、經(jīng)濟(jì)、 高效地轉(zhuǎn)化為有用的電能，裝置及其構(gòu)筑物能承受災(zāi)害性海洋氣候的破壞，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行， 是當(dāng)今波浪能開發(fā)的難題和方向。由于波浪能的利用地點(diǎn)局限在海岸附近，還容易受到海洋災(zāi)害性氣候的侵襲。開 發(fā)成本高，規(guī)模小，社會(huì)效益好但是經(jīng)濟(jì)效益差，投資回收期長(zhǎng)，長(zhǎng)期以來，波浪能的大規(guī)模 商業(yè)化開發(fā)利用發(fā)展緩慢。與已公開技術(shù)相比本發(fā)明的特點(diǎn)在于1、運(yùn)動(dòng)件極少，只有電機(jī)、重力砂車輪、齒輪；2、抗災(zāi)害性氣候能力強(qiáng)，外體全密封圓柱形整體結(jié)構(gòu)，由于重心的調(diào)整能自然復(fù) 位，任憑風(fēng)浪擺布；3、結(jié)構(gòu)裝置成本低，鋼板、電機(jī)、砂石是本裝置的主材，只有8個(gè)主要部件；
4、抗腐能力強(qiáng)，無外露元件、運(yùn)動(dòng)件和設(shè)備；5、發(fā)電效率高，能量傳遞簡(jiǎn)單，原理可靠、實(shí)用、安全，傳遞能量損失極少；6、海浪可取能量中不是浪峰而是浪涌，浪峰只是海浪的表現(xiàn)像，所以本發(fā)明吸取 的是浪峰和浪涌；7、無固定支架或海底固定結(jié)構(gòu)，對(duì)地點(diǎn)選擇無要求，用軟纜繩定位，海面安裝發(fā)電 直o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種重力砂車在滾動(dòng)浮體內(nèi)置圓弧形軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電， 是利用迎浪裝置受浪涌的沖擊作用使用圓柱形浮體來回滾動(dòng)，獲得浪能，用最簡(jiǎn)便的方法、 最簡(jiǎn)單的設(shè)備充分利用海洋中最豐富的水浮力，最普通浪涌沖擊力的發(fā)電方法。1、圓柱形浮體圓柱形浮桶體內(nèi)置砂車軌道，軌道上放置砂車，安裝一組或多組發(fā)電機(jī)，并設(shè)置有 定位石錨連接環(huán)、迎浪板，圓柱形滾動(dòng)浮體為抗風(fēng)暴和巨浪采取整體結(jié)構(gòu)。2、發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是將浪能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，每臺(tái)發(fā)電裝置設(shè)置一組或多組發(fā)電機(jī)，并在 發(fā)電機(jī)上配置飛輪，因砂車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)為圓弧形往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有發(fā)電死點(diǎn)，發(fā)電機(jī)安裝在砂車 的兩端，使砂車受力平衡減少單邊受力磨損現(xiàn)象，延長(zhǎng)砂車使用壽命。3、迎浪裝置迎浪裝置是將沖擊浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要裝備，該設(shè)備的作用為增加擺動(dòng)幅 度，從而更多獲得浪能。它安裝在圓柱形滾動(dòng)浮體的上部，當(dāng)迎浪裝置受浪能沖擊后帶動(dòng)圓 柱形滾動(dòng)浮體向背浪方向運(yùn)動(dòng)，使重力砂車與發(fā)電裝置作相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲取能量。4、動(dòng)力慣性飛輪動(dòng)力慣性飛輪是為安裝在發(fā)電機(jī)主軸上的砂車保證發(fā)電機(jī)能正常輸出較平穩(wěn)電 能而設(shè)置的。5、限位緩沖裝置當(dāng)發(fā)電裝置遇暴風(fēng)巨浪時(shí)，砂車運(yùn)行的距離會(huì)增加，可能會(huì)造成發(fā)電裝置的翻滾， 電纜扭曲變形。為防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，保證重心始終保持在一定的范圍，發(fā)出更多電能。6、重力砂車重力砂車是承載砂子而設(shè)置，它的作用是當(dāng)浮桶受浪能沖擊時(shí)，浮桶發(fā)生滾動(dòng)。使 砂車在桶內(nèi)獲得勢(shì)能，由于重力的作用，砂車沿軌道方向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)發(fā)出電 能。采用砂子作為重力物成本較低，易于獲取，比重較大，運(yùn)輸和施工方便，無維護(hù)和抗腐力 強(qiáng)。砂車下部設(shè)有多組輪子在軌道上反復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)承重情況，輪子組數(shù)可增減數(shù)量，載重 量又隨環(huán)境要求而增減。7、砂車輪子砂車輪子為圓錐形、圓柱形或槽形，保證砂車按正常軌跡運(yùn)動(dòng)，關(guān)健元件設(shè)有軸 承，以減少運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力，材質(zhì)可為剛性材料、工程塑料或其它材料。8、軌道軌道是供砂車運(yùn)動(dòng)的載體，根據(jù)輪子的形狀而設(shè)置，可制作成三角形或工字型等，
權(quán)利要求
本發(fā)明涉及一種利用海浪發(fā)電的方法，用重力砂車慣性運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)在滾動(dòng)浮體的內(nèi)置圓弧形軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將浪能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆椒?，其中還包括迎浪裝置1、圓柱形滾動(dòng)浮體2、軌道3、發(fā)電機(jī)4、變速齒輪箱5、車輪6、重力砂車7、定位吊環(huán)8、工作通道10、止位裝置11、動(dòng)力慣性飛輪12、定位風(fēng)帆13、定位石錨14、電纜15、電控箱16。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，圓柱形滾動(dòng)浮體與重力砂車作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其特征在于圓柱 形滾動(dòng)浮體2在浪涌的推動(dòng)下，迎浪裝置1帶動(dòng)圓柱形滾動(dòng)浮體，以重力砂車重心為中心點(diǎn) 作圓弧運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，將浪能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆椒ā?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，迎浪裝置1其功能是吸收浪能，使圓柱形滾動(dòng)浮體2產(chǎn)生搖 擺，頂部開有工作通道孔10，中部為空體或輕質(zhì)料填充，是整個(gè)發(fā)電裝置中唯一與外面通道 設(shè)置，其外形可根據(jù)實(shí)際要求變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，圓柱形滾動(dòng)浮體2除工作通道10外是全封閉結(jié)構(gòu)，兩端滾 動(dòng)中心位置設(shè)有吊環(huán)8，具有抗自然災(zāi)害能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，軌道3是設(shè)置在圓柱形滾動(dòng)浮體2內(nèi)的供重力砂車運(yùn)行的 重要部件，其剖面可為三角形、工字形、U形、L形等其它形狀，材料可選用剛性材料、工程塑 料或其它材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，變速齒輪箱5其特征在于設(shè)置有離合器裝置根據(jù)功率大小 設(shè)置齒輪的限度，在輪子6運(yùn)動(dòng)和反向運(yùn)動(dòng)時(shí)有離合器與輪子6連接，輪子6在發(fā)電機(jī)4作 功方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)4由輪子6通過離合器在合位運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4和齒輪工作，當(dāng)砂車 輪子6在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，離合器在分位工作，此時(shí)發(fā)電機(jī)無動(dòng)力輸出，離合器始終保持與發(fā)電 機(jī)4運(yùn)動(dòng)方向一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，重力砂車輪6其特征是輪子踏面根據(jù)軌道的形狀配套設(shè)計(jì)， 輪子與齒輪箱用順向離合器連接，輪子一側(cè)與變速箱一側(cè)設(shè)有順向離合器刺齒，輪子與主 軸中間設(shè)有軸承，材質(zhì)選用金屬材料、工程塑料或其它材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，重力砂車7其特征在于圓弧形底部結(jié)構(gòu)，裝有多組輪子，發(fā) 電機(jī)固定于砂車下部的車輪位置。通過圓柱形滾動(dòng)浮體的擺動(dòng)，重力砂車在軌道上運(yùn)動(dòng)從 而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出電能。車內(nèi)選用重力填充物為砂石，砂車容器可是網(wǎng)狀、欄柵板式 結(jié)構(gòu)，砂石可袋裝、散裝或石塊形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，止位裝置11其特征在于止位彈簧設(shè)置在砂車上止點(diǎn)的軌道 上，正常情況下是砂車上行至止點(diǎn)，在砂車達(dá)到止點(diǎn)時(shí)可限制砂車行重并提供反回作用力， 在巨浪情況下，除完成正常功能外還可保證砂車不會(huì)翻滾，使發(fā)電設(shè)備正常發(fā)電。
10.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，動(dòng)力慣性飛輪12其特征在于慣性飛輪與發(fā)電機(jī)主軸連接， 使重力砂車在止點(diǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)能正常發(fā)出電能，為減少發(fā)電機(jī)發(fā)電功率變化波動(dòng)大而設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明是一種重力砂車在滾動(dòng)浮體內(nèi)置圓弧形軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的方法。是利用迎浪裝置受浪涌的沖擊作用使圓柱形浮體來回滾動(dòng)，獲得浪能，用最簡(jiǎn)便的方法、最簡(jiǎn)單的設(shè)備充分利用海洋中最豐富的水浮力，最普通浪涌沖擊力的發(fā)電裝置及方法，是目前已公布技術(shù)中較液壓、空氣壓縮和位差等方法原理利用最合理最實(shí)用的新技術(shù)產(chǎn)品。無需基礎(chǔ)固定安裝發(fā)電裝置，它解決了已有海浪發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量獲取效率低、商品化差，整體性結(jié)構(gòu)不怕風(fēng)暴，安全性好，無外露元件，運(yùn)動(dòng)件抗腐能力強(qiáng)，無需剛性固定裝置，施工簡(jiǎn)單、成本低，軸承和齒輪、軌道是唯有的運(yùn)動(dòng)部件，使用可靠、壽命長(zhǎng)，浪能轉(zhuǎn)換成電能效率高。
文檔編號(hào)F03B13/14GK101858297SQ20091004305
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者王應(yīng)龍, 王鐘鳴 申請(qǐng)人:王應(yīng)龍;王鐘鳴