一種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浮標(biāo)，特別是一種利用波浪進(jìn)行發(fā)電的浮標(biāo)，應(yīng)用于海洋能開發(fā)及海洋監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋波浪能是一種無污染的可再生能源，波能發(fā)電裝置具有能量轉(zhuǎn)換原理簡單，建造和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。越浪式波浪發(fā)電是利用傾斜的水道將波浪引入高位水庫形成水頭差，將不穩(wěn)定的波浪能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的勢能，渦輪發(fā)電機(jī)組安裝于水庫底部，利用水庫內(nèi)外水頭差驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
[0003]海洋浮標(biāo)是一種投放在海洋中的海洋觀測設(shè)施，能夠收集海洋環(huán)境資料，如海洋表面水文參數(shù)和洋面氣象參數(shù)的分布，也可對海洋生態(tài)環(huán)境、海水的物化特性等一系列參數(shù)進(jìn)行整體綜合監(jiān)測，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、標(biāo)示和發(fā)送，即使是在惡劣的海洋環(huán)境中依然能安全可靠的工作，具有海洋觀測岸站和海洋調(diào)查船等不具備的功能。海洋浮標(biāo)一般采用光伏發(fā)電，光伏發(fā)電功率小，且受氣候影響大。受波浪不穩(wěn)定影響，傳統(tǒng)的波浪發(fā)電裝置難以持續(xù)、高效、穩(wěn)定的發(fā)電，并且海洋環(huán)境惡劣，極端波浪載荷易造成海洋浮標(biāo)的破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決海洋浮標(biāo)的用電難題，本發(fā)明公開了一種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，引浪面將波浪引入裝置內(nèi)部的儲(chǔ)水腔，利用儲(chǔ)水腔內(nèi)外水頭差，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)水腔底部渦輪發(fā)電機(jī)組持續(xù)、高效的發(fā)電，供浮標(biāo)各種用電設(shè)備工作，同時(shí)引浪面兼顧防波堤功能，保證浮標(biāo)在極端波浪載荷下不受破壞。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明才用的技術(shù)方案是:
[0006]—種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，分為越浪結(jié)構(gòu)、發(fā)電結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)三部分，所述的越浪結(jié)構(gòu)包括傾斜的引浪面和引浪面內(nèi)部設(shè)有的密封艙，在引浪面底部設(shè)有與其連接為一體的泄水通道，泄水通道與引浪面和密封艙之間形成的儲(chǔ)水腔相貫通；所述的發(fā)電結(jié)構(gòu)包括渦輪發(fā)電機(jī)，以及與渦輪發(fā)電機(jī)相連接的蓄電池、逆變器、用電設(shè)備，所述的渦輪發(fā)電機(jī)底部的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有葉片，其中的蓄電池、逆變器、用電設(shè)備密閉于密封結(jié)構(gòu)的密封艙內(nèi)，由渦輪發(fā)電機(jī)和葉片組成的渦輪發(fā)電機(jī)組設(shè)置于泄水通道內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步的，所述的引浪面為頂部向儲(chǔ)水腔中心傾斜的斜面，其傾斜角為30°。
[0008]進(jìn)一步的，所述的引浪面與儲(chǔ)水腔之間設(shè)有換氣腔，換氣腔頂部設(shè)有換氣螺釘。
[0009]進(jìn)一步的，所述的密封艙通過支撐架固定在儲(chǔ)水腔內(nèi)部。
[0010]進(jìn)一步的，所述的渦輪發(fā)電機(jī)通過電源線連接蓄電池，并通過固定螺釘將蓄電池固定在密封艙底部。
[0011]進(jìn)一步的，所述的逆變器和用電設(shè)備通過固定支架與密封艙固定。
[0012]進(jìn)一步的，所述的密封艙和蓄電池之間設(shè)有密封圈，密封艙頂部設(shè)有艙蓋。
[0013]進(jìn)一步的，所述的艙蓋外側(cè)設(shè)有把手。
[0014]進(jìn)一步的，所述的引浪面與泄水通道結(jié)合部底部位置設(shè)有吊耳。
[0015]波浪通過傾斜的引浪面躍入儲(chǔ)水腔內(nèi)，波浪能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)水腔內(nèi)水的勢能，形成內(nèi)外水頭差，渦輪發(fā)電機(jī)組安裝于儲(chǔ)水腔底部的泄水通道內(nèi)，水頭差使水從腔內(nèi)流到腔外，驅(qū)使渦輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在蓄電池中，通過逆變器供給用電設(shè)備使用，滿足海洋浮標(biāo)用電需求。
[0016]波浪發(fā)電浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)岸上預(yù)制、組裝，此時(shí)換氣腔內(nèi)為空氣，浮標(biāo)具有較大的浮力，船只使用錨鏈拴住浮標(biāo)艙蓋的把手和底部的吊耳，借助浮力將浮標(biāo)拖航到指定區(qū)域，打開通氣螺釘，往換氣腔內(nèi)注水，借助重力使浮標(biāo)慢慢下沉，根據(jù)波浪條件進(jìn)行重力調(diào)整，使引浪面最高處比水面略高，一個(gè)周期內(nèi)波浪躍進(jìn)儲(chǔ)水腔的水量剛好完全排出，形成周期性的循環(huán)，供給渦輪發(fā)電機(jī)穩(wěn)定的水流，使發(fā)電機(jī)持續(xù)高效的發(fā)電。
[0017]引浪面具有防波堤的功能，當(dāng)波浪較大時(shí)，防波堤可有效保護(hù)浮標(biāo)不受極端載荷的破壞。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019](1)利用傾斜的引浪面將波浪引到儲(chǔ)水腔內(nèi)，將不穩(wěn)定的波浪能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的勢能，驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)電。
[0020](2)收縮管道式的出口設(shè)計(jì)，增大了下泄水流的流速，提高了渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
[0021](3)浮標(biāo)迎浪面內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，用于儲(chǔ)水或空氣，借助重力和浮力實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)的拖航、下沉、上浮及回收。
[0022](4)防波堤形式的引浪面可有效減小波浪載荷對浮標(biāo)的破壞，提高浮標(biāo)抵抗惡劣環(huán)境的能力。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的海上不意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明另一角度仰視的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中:1、泄水通道；2、吊耳；3、引浪面；4、換氣腔；5、支撐架；6、儲(chǔ)水腔；7、換氣螺釘；8、密封艙；9、艙蓋；10、密封螺釘；11、把手；12、用電設(shè)備；13、固定螺釘；14、固定支架；15、逆變器；16、蓄電池；17、密封圈；18、電機(jī)螺釘；19、渦輪發(fā)電機(jī)；20、旋轉(zhuǎn)軸；21、輪轂；22、葉片。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。
[0028]該發(fā)明公開了一種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，將越浪式波浪發(fā)電與海洋浮標(biāo)相結(jié)合，是一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安裝回收方便、能抵抗惡劣海洋環(huán)境的浮標(biāo)。
[0029]越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)岸上預(yù)制、安裝，參見附圖1和附圖3，本發(fā)明最外側(cè)為引浪面3，用于匯集波浪；最內(nèi)部為密封艙8，用于放置用電設(shè)備12 ;引浪面1與密封艙8之間為儲(chǔ)水腔6，用于抬高儲(chǔ)水腔6內(nèi)水頭，形成水頭差；渦輪發(fā)電機(jī)19安裝于儲(chǔ)水腔6下側(cè)的泄水通道1內(nèi)，使用電機(jī)螺釘18固定在密封艙8底部，用于將波浪能轉(zhuǎn)化為電能。
[0030]設(shè)計(jì)引浪面3傾斜角為30°，試驗(yàn)證明傾斜角30°時(shí)波浪易躍入儲(chǔ)水腔6內(nèi)，轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)水腔6的勢能較大，儲(chǔ)水腔6下端為收縮管道式的泄水通道1，增大了下泄水流的流速，有利于渦輪發(fā)電機(jī)19發(fā)電。輪轂21上安裝6個(gè)葉片22，葉片22轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸20 —端與輪轂21連接，另一端與渦輪發(fā)電機(jī)19連接，渦輪發(fā)電機(jī)19通過電機(jī)螺釘18固定在密封艙8底端，電源線穿過密封圈17伸到密封艙8內(nèi)，對密封圈17周圍進(jìn)行密封處理，防止漏水。密封艙8內(nèi)，渦輪發(fā)電機(jī)19電源線連接蓄電池16，用于儲(chǔ)存電能，使用固定螺釘將蓄電池16固定在密封艙8底部，蓄電池16連接逆變器15，用于將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，供用電設(shè)備12使用，使用固定支架14和固定螺釘13將逆變器15和用電設(shè)備12與密封艙8固定。使用密封螺釘10將艙蓋9與密封艙8固定，防止海水流入密封艙8內(nèi)對用電設(shè)備12造成破壞。艙蓋9外側(cè)設(shè)置把手11，方便打開與關(guān)閉密封艙8。
[0031]正常波浪條件下渦輪發(fā)電機(jī)19發(fā)電平穩(wěn)，極端海洋環(huán)境下，引浪面3兼顧防波堤功能，大大減小極端波浪載荷對海洋浮標(biāo)的沖擊力，保護(hù)整體結(jié)構(gòu)不受損壞。
[0032]引浪面3與儲(chǔ)水腔6之間設(shè)有換氣腔4，頂部設(shè)有與換氣腔4貫通的換氣螺釘7。浮標(biāo)投放時(shí)，換氣腔4內(nèi)部為空氣，借助浮力可方便進(jìn)行拖航，使用船只的錨鏈拉住艙蓋9的把手11，將其拖到指定位置，打開換氣螺釘7，向換氣腔4內(nèi)注水，依靠重力使浮標(biāo)下沉，當(dāng)下沉到合適深度后，閉合換氣螺釘7。浮標(biāo)回收時(shí)，將換氣腔4內(nèi)部水排出，浮標(biāo)整體飄出水面(參見附圖2)，借助浮力使用船只進(jìn)行拖航回收。
[0033]海洋浮標(biāo)下端設(shè)置兩個(gè)吊耳2，使用錨鏈和重物將浮標(biāo)固定在某片區(qū)域，防止浮標(biāo)丟失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，分為越浪結(jié)構(gòu)、發(fā)電結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)三部分，其特征是:所述的越浪結(jié)構(gòu)包括傾斜的引浪面(3)和引浪面(3)內(nèi)部設(shè)有的密封艙(8)，在引浪面(3)底部設(shè)有與其連接為一體的泄水通道(1)，泄水通道(1)與引浪面(3)和密封艙(8)之間形成的儲(chǔ)水腔(6)相貫通；所述的發(fā)電結(jié)構(gòu)包括渦輪發(fā)電機(jī)(19)，以及與渦輪發(fā)電機(jī)(19)相連接的蓄電池(16)、逆變器(15)、用電設(shè)備(12)，所述的渦輪發(fā)電機(jī)(19)底部的旋轉(zhuǎn)軸(20)上設(shè)有葉片(22)，其中的蓄電池(16)、逆變器(15)、用電設(shè)備(12)密閉于密封結(jié)構(gòu)的密封艙(8)內(nèi)，由渦輪發(fā)電機(jī)(19)和葉片(22)組成的渦輪發(fā)電機(jī)組設(shè)置于泄水通道(1)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的引浪面(3)為頂部向儲(chǔ)水腔￠)中心傾斜的斜面，其傾斜角為30°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的引浪面(3)與儲(chǔ)水腔(6)之間設(shè)有換氣腔(4)，換氣腔(4)頂部設(shè)有換氣螺釘(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的密封艙(8)通過支撐架(5)固定在儲(chǔ)水腔(6)內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的渦輪發(fā)電機(jī)(19)通過電源線連接蓄電池(16)，并通過固定螺釘(13)將蓄電池(16)固定在密封艙⑶底部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的逆變器(15)和用電設(shè)備(12)通過固定支架(14)與密封艙(8)固定。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的密封艙(8)和蓄電池(16)之間設(shè)有密封圈(17)，密封艙(8)頂部設(shè)有艙蓋(9)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的艙蓋(9)外側(cè)設(shè)有把手(11)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，其特征是:所述的引浪面(3)與泄水通道(1)結(jié)合部底部位置設(shè)有吊耳(2)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種越浪式波浪發(fā)電浮標(biāo)，應(yīng)用于海洋能開發(fā)及海洋監(jiān)測領(lǐng)域。通過傾斜的引浪面將波浪引入裝置內(nèi)部的儲(chǔ)水腔，利用儲(chǔ)水腔內(nèi)外水頭差，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)水腔底部渦輪發(fā)電機(jī)組持續(xù)、高效的發(fā)電，供浮標(biāo)各種用電設(shè)備工作，同時(shí)引浪面兼顧防波堤功能，保證浮標(biāo)在極端波浪載荷下不受破壞。有益效果是：利用傾斜的引浪面將波浪引到儲(chǔ)水腔內(nèi)，將不穩(wěn)定的波浪能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的勢能，驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)電。并且可有效減小波浪載荷對浮標(biāo)的破壞，提高浮標(biāo)抵抗惡劣環(huán)境的能力。同時(shí)浮標(biāo)迎浪面內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，用于儲(chǔ)水或空氣，借助重力和浮力實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)的拖航、下沉、上浮及回收。
【IPC分類】B63B22/00, H02J7/00, F03B13/22
【公開號】CN105257467
【申請?zhí)枴緾N201510843325
【發(fā)明人】盛傳明, 練繼建, 徐寶, 李默晶, 黃宣旭
【申請人】天津大學(xué)前沿技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月26日