專利名稱：一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置。
背景技術(shù)：
海浪是一種清潔的可再生能源，而且我國海岸線漫長，海浪資源豐富。因此，發(fā)展海浪能開發(fā)利用技術(shù)，有助于可持續(xù)發(fā)展，對(duì)我國的未來具有重大意義。現(xiàn)有的擺式波浪能利用裝置可分為懸掛擺式和浮力擺式兩種，其中懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置是通過根據(jù)波況設(shè)計(jì)的水槽將波浪轉(zhuǎn)換為立波，然后由水質(zhì)點(diǎn)在立波駐點(diǎn)處的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)擺體運(yùn)動(dòng)，最后通過液壓系統(tǒng)將能量傳遞給發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。日本室蘭工業(yè)大學(xué)在1983年建造了世界上第一座懸掛擺式波浪能利用裝置，其擺寬為2m，裝機(jī)功率為5kw，在設(shè)計(jì)波況下工作時(shí)，系統(tǒng)總體效率達(dá)40%左右。隨后日本室蘭工業(yè)大學(xué)又在北海道研建了 80kw懸掛擺式電站，中國在“八五”、“九五”期間，由國家海洋局海洋技術(shù)中心分別研建了 8kw和30kw岸式 懸掛擺式波能利用裝置。這種裝置的缺點(diǎn)是必須靠在岸邊而且強(qiáng)度差。浮力擺式是在波浪的推動(dòng)下，浮力擺隨著波浪的運(yùn)動(dòng)而來回?cái)[動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)能，經(jīng)液壓系統(tǒng)傳遞給發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。目前固定在海底的浮力擺波能利用裝置有芬蘭AW-Energy公司的WaveRoller、英國Aquamarine Power 公司和 Belfast Queen' s University 合作研制的 Oyster 和英國蘭開斯特大學(xué)的Frog。以上技術(shù)的缺點(diǎn)是需要在岸上或海底進(jìn)行施工將裝置固定，然而海浪能在向岸邊傳遞時(shí)衰減很嚴(yán)重，海浪能量從海平面向海底方向衰減也很嚴(yán)重，這樣就限制了所能俘獲的波浪能，同時(shí)海底施工也很難進(jìn)行。中國華南理工大學(xué)研制了一種漂浮陣列擺式波浪發(fā)電裝置，將浮力擺設(shè)置在了與海底錨接的“浮式基礎(chǔ)”之上，克服了裝置對(duì)海床基礎(chǔ)的依賴。但仍存在當(dāng)來浪方向變化時(shí)，不能保持海浪垂直入射擺體。同時(shí)，冗余的后排擺體對(duì)提高海浪能利用效率作用不大，反而會(huì)增大系統(tǒng)水平方向的單向受力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可移動(dòng)連接和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，它能夠利用漂浮平臺(tái)將擺式海浪能利用裝置的應(yīng)用范圍由岸邊擴(kuò)展到較深的海域，并且自適應(yīng)海浪傳播方向，高效地利用更多的海浪能。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，包括漂浮平臺(tái)、擺體、液壓缸、錨鏈和大抓力錨。漂浮平臺(tái)通過錨鏈進(jìn)行固定，錨鏈的另一端與大抓力錨相連并固定在海底；擺體與漂浮平臺(tái)之間鉸接連接；液壓缸的兩端分別與擺體和漂浮平臺(tái)鉸接連接。其特征是漂浮平臺(tái)具有能夠調(diào)整自身方位和高度的漂浮平臺(tái)底部和突起；漂浮平臺(tái)上的突起在垂直于海浪傳播方向的尺寸是水平面內(nèi)沿海浪傳播方向的尺寸的16-70倍；擺體的平衡位置是由豎直方向向來浪方向傾斜15° -40°。所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是漂浮平臺(tái)的尺寸沿海浪運(yùn)動(dòng)方向由小變大2-5m。
所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是漂浮平臺(tái)上的突起在水平面內(nèi)沿海浪傳播方向的尺寸為10_20m，而在垂直于海浪傳播方向的尺寸為0. 3-0. 6m、平衡狀態(tài)時(shí)突起露出水面的高度為0. 2-0. 6m。所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是采用單根錨鏈一端連接大抓力錨固定在海底，另一端連接在平臺(tái)的中心位置處。所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是擺體上留有斜向小槽。當(dāng)整體液面高度沒有變化時(shí)，漂浮平臺(tái)基本保持不動(dòng)。擺體則在海浪的驅(qū)動(dòng)下往復(fù)擺動(dòng)，帶動(dòng)與其鉸接連接的液壓缸運(yùn)動(dòng)，從而輸出高壓油，將海浪能轉(zhuǎn)化為液壓能繼而進(jìn)行發(fā)電或者海水淡化等。當(dāng)潮汐導(dǎo)致液面高度發(fā)生變化時(shí)，漂浮平臺(tái)露出水面部分的體積就會(huì)發(fā)生變化，這樣漂浮平臺(tái)所受的浮力和重力的差值就會(huì)驅(qū)動(dòng)漂浮平臺(tái)重新達(dá)到平衡狀 態(tài)。當(dāng)來浪的方向發(fā)生變化時(shí)，漂浮平臺(tái)底部和突起相對(duì)于錨鏈鉸接點(diǎn)所受的力矩就會(huì)變得不平衡，漂浮平臺(tái)在這樣的力矩作用下就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使得漂浮平臺(tái)的軸線回到與來浪方向相同的方向上，這樣就使得擺體的作用截面始終垂直于來浪方向，保持高的俘獲效率。擺體的平衡位置是由豎直位置向來浪方向傾斜一定角度，這樣就能使得來浪的水平和豎直方向的分量驅(qū)動(dòng)擺體向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，有助于提高能量的俘獲效率。將豎直位置作為擺體的一個(gè)極限位置，防止擺體回復(fù)力太小，擺體不能夠正?；氐狡胶馕恢脮r(shí)，重力可以提供一定的回復(fù)力。前后設(shè)置的兩列擺體在海浪傳播方向上相差半個(gè)波長，使得平臺(tái)受兩列擺體的水平方向的作用力能相互抵消，平臺(tái)在海浪傳播方向就幾乎不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明新設(shè)計(jì)了漂浮平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、去掉了冗余陣列的擺體、修改了擺體的平衡位置；通過利用漂浮平臺(tái)將擺式海浪能利用裝置的應(yīng)用范圍由岸邊擴(kuò)展到較深的海域，并且漂浮平臺(tái)能夠跟隨海浪的傳播方向，保證擺體作用截面垂直于來浪方向，達(dá)到了高的海浪能俘獲效率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，易于推廣應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是圖I的俯視圖。圖3是本發(fā)明中漂浮平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的俯視圖。圖5是擺體中斜向小槽的剖視圖。圖中，I -漂浮平臺(tái)，2-擺體，3-液壓缸，4-錨鏈，5-大抓力錨，6-突起，7_漂浮平臺(tái)底部，8-斜向小槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明。實(shí)施例I :如圖I所示，漂浮平臺(tái)I通過錨鏈4進(jìn)行固定，錨鏈4的另一端與大抓力錨5相連并固定在海底；擺體2與漂浮平臺(tái)I之間鉸接連接；液壓缸3的兩端分別與擺體2和漂浮平臺(tái)I鉸接連接。
如圖3所示，突起6與漂浮平臺(tái)底部7通過焊接固定連接。如圖5所示，擺體截面上留有斜向小槽8。實(shí)際使用時(shí)，漂浮平臺(tái)I處于漂浮狀態(tài)，突起6有部分露出水面。突起6在沿海浪傳播方向的尺寸為10m，當(dāng)整體液面高度沒有變化時(shí)，漂浮平臺(tái)I所受浮力基本不變，豎直方向不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。擺體2則在海浪的驅(qū)動(dòng)下往復(fù)擺動(dòng)，帶動(dòng)與其鉸接的液壓缸3運(yùn)動(dòng)，從而輸出高壓油，將海浪能轉(zhuǎn)化為液壓能繼而進(jìn)行發(fā)電或者海水淡化等。漂浮平臺(tái)底部7的前部比后部小2m、突起6的中心點(diǎn)要比錨鏈4的鉸接點(diǎn)靠后lm，當(dāng)來浪的方向發(fā)生變化時(shí)，漂浮平臺(tái)底部7和突起6相對(duì)于錨鏈鉸接點(diǎn)所受的力矩就會(huì)變得不平衡，并能使漂浮平臺(tái)I產(chǎn)生同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。最終使得漂浮平臺(tái)I的軸線回到與來浪方向相同的方向上，保證擺體2的作用截面始終垂直于來浪方向，保持高的海浪能俘獲效率。當(dāng)潮汐導(dǎo)致液面高度發(fā)生變化時(shí)，漂浮平臺(tái)I上的突起6露出水面部分的高度就會(huì)由原來的0. 2m減少或增大，這樣漂浮平臺(tái)I所受的浮力和重力的差值就會(huì)驅(qū)動(dòng)漂浮平臺(tái)I重新達(dá)到浮力和重力相互平衡。擺體2的平衡位置是由豎直方向向來浪方向傾斜15°，這樣就能使得來浪的水平和豎直方向的分量驅(qū)動(dòng)擺體2向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng),有助于提高能量的俘獲效率。將豎直方向作為擺體2 的一個(gè)極限位置，是防止擺體2回復(fù)力太小，擺體2不能夠正?；氐狡胶馕恢?，此時(shí)重力可以提供一定的回復(fù)力。前后設(shè)置的兩列擺體2在海浪傳播方向上相差半個(gè)波長的距離，使得漂浮平臺(tái)I受兩列擺體2的水平方向的作用力能相互抵消，漂浮平臺(tái)在海浪傳播方向就幾乎不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。擺體2在圖I中沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，擺體2上的斜向小槽8與水流的夾角逐漸變小，水流從斜向小槽8通過擺體2的阻力就逐漸變小。這樣當(dāng)擺體2轉(zhuǎn)到豎直方向時(shí)，阻力就達(dá)到最小值，在波浪太大時(shí)，一部分水流從斜向小槽8中穿過擺體2，可以對(duì)擺體2起到保護(hù)作用。實(shí)施例2 突起6在沿海浪傳播方向的尺寸為15m，漂浮平臺(tái)底部7的前部比后部小3m，突起6露出水面部分的高度為0. 5m，擺體2的平衡位置是由豎直方向向來浪方向傾斜30°。其它同實(shí)施例I。實(shí)施例3 突起6在沿海浪傳播方向的尺寸為20m，漂浮平臺(tái)底部I的前部比后部小5m，突起
6露出水面部分的高度為0. 6m，擺體2的平衡位置是由豎直方向向來浪方向傾斜40°。其它同實(shí)施例I。盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，它包括漂浮平臺(tái)(I)、擺體(2)、液壓缸(3)、錨鏈⑷和大抓力錨(5)，漂浮平臺(tái)⑴通過錨鏈⑷進(jìn)行固定，錨鏈⑷的另一端與大抓力錨(5)相連并固定在海底；擺體(2)與漂浮平臺(tái)(I)之間鉸接連接；液壓缸(3)的兩端分別與擺體(2)和漂浮平臺(tái)(I)鉸接連接；其特征是漂浮平臺(tái)(I)具有能夠調(diào)整自身方位和高度的漂浮平臺(tái)底部(7)和突起(6);漂浮平臺(tái)⑴上的突起(6)在垂直于海浪傳播方向的尺寸是水平面內(nèi)沿海浪傳播方向的尺寸的16-70倍；擺體(2)的平衡位置是由豎直方向向來浪方向傾斜15° -40°。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是漂浮平臺(tái)(I)的尺寸沿海浪運(yùn)動(dòng)方向由小變大2-5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是漂浮平臺(tái)(I)上的突起(6)在水平面內(nèi)沿海浪傳播方向的尺寸為10-20m，而在垂直于海浪傳播方向的尺寸為0. 3-0. 6m、平衡狀態(tài)時(shí)突起(6)露出水面的高度為0. 2-0. 6m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是采用單根錨鏈(4)，錨鏈(4)的一端連接固定在海底的大抓力錨(5)，另一端連接在漂浮平臺(tái)(I)的中心位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置，其特征是擺體(2)上留有斜向小槽(8)。
全文摘要
本發(fā)明屬于海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種基于漂浮平臺(tái)的擺式海浪能利用裝置。它包括漂浮平臺(tái)(1)、擺體(2)、液壓缸(3)、錨鏈(4)和大抓力錨(5)，其特征是漂浮平臺(tái)(1)具有能夠調(diào)整自身方位和高度的漂浮平臺(tái)底部(7)和突起(6)；由錨鏈固定的漂浮平臺(tái)具有一定的活動(dòng)范圍，尤其是在來浪方向發(fā)生變化時(shí)它能夠隨之調(diào)整自身方位和當(dāng)潮汐引起水位變化時(shí)能夠隨之調(diào)整自身高度。本發(fā)明提供了一種有效的海浪能利用裝置，通過自適應(yīng)海浪，提高了能量利用效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
文檔編號(hào)F03B13/14GK102700687SQ20121017880
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉延俊, 劉計(jì)斌, 孫興旺, 彭建軍, 李玉, 李端松, 洪禮康 申請(qǐng)人:山東大學(xué)