专利名称：海洋波浪能规模化采集及发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海洋波浪能采集及应用领域，具体讲是规模化采集海洋波浪能以提供发电动力。
背景技术：
目前现有海洋波浪能发电技术大体上可分为两大类，一类是以波浪带动简单机械运动进行发电，另一类是以水或是空气为中间媒介进行多次能量转化进行发电。前者波能转换率虽高但是发电不稳定且不易实现规模化，后者虽能实现一定的规模稳定发电但是能量转换率低、单位电能发电成本过高。
发明内容
本发明的目的是以多个机械式波能采集单元采能，通过相关装置将一定规模海域的随机波浪能集中起来供给单个发电机实现直接稳定发电。辅以一定规模的储能、释放装置来调节发电功率。
为实现本发明的目的采用的技术方案是一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，包括浮体、钢绳、钢缆、压轮、大转轮、小转轮、双面飞轮、支架、重物、海底支架(或锚钩)、发电机、空气压缩机(或抽水机)、空气涡轮机(或水轮机)、储气罐(或高位水库)。其特征在于每个采能单元的浮体通过钢绳缠绕在小转轮上并与重物相连接，大、小转轮分别固定于双面飞轮的单向旋转轮壳及主动轮壳上，钢缆通过上下两侧的压轮定位于大飞轮相对应的沟槽内，双面飞轮固定于支架上，支架位于水面下一定深度，支架与海底支架(或锚钩)相连，发电机、空气压缩机(或抽水机)共同串连在钢缆上，而空气涡轮机(或水轮机)与发电机相关联。
上述浮体为倒锥形下端与钢绳相联，钢绳外面为橡胶所包裹与海水隔绝，重物可以为混凝土或其他重物，外形为梭形，重物重量略大于浮体最大浮力的一半。钢绳缠绕在小转轮上，浮体及重物上下运动能带动小转轮顺时针或逆时针转动。
上述的小飞轮和大飞轮可以是橡胶制品也可以是钢结构外覆橡胶，大、小转轮分别固定于双面飞轮的单向旋转轮壳及主动轮壳上，大转轮外侧有沟槽与钢缆相适应，钢缆环形闭合，钢缆同样外覆橡胶与海水隔绝。
上述的双面飞轮与本人“储能式汽车刹车及助力装置”发明申请(申请号为200610039981.6)里的双面飞轮原理相同，其特征在于有两个棘齿轮分别对应相应的千斤，反向棘齿轮一侧有齿轮与反向转接轮相咬合，千斤作用方向相同作用于单向旋转轮壳上，无论是双面飞轮的主动轮壳是顺或逆时针旋转双面飞轮的单向旋转轮壳均会向一个方向旋转。双面飞轮固定于支架上。
上述支架为钢结构支架，为防海水腐蚀外面以橡胶包裹，该支架结构使不同的部位众多双面飞轮呈直线排列形成组从而使钢缆能呈直线运行以减少阻力提高传递效率。支架可另附有浮体使整体结构的比重略小于海水能够漂浮，在深海海域与海底锚勾相连使之能浮于波浪水面下一定深度，在浅海海域支架无需另附浮体可只接固定于海底支架上。多组支架并联可长距离延伸，实现大范围海域波浪能的采集与传递。
上述支架可以采用高强度大直径钢管结构，与空气压缩机和空气涡轮机相联接成为高压储气装置，也有利于增加支架的强度。
通过以上技术方案可以看出本发明有以下优点1.集合多个采能单元形成组通过钢缆集能传递给单个发电机发电具有制造成本低、易维护，实现了简单机机械能量高转化率、规模化采能稳定发电的目的，该钢缆集能传递结构原理同样适用于风力发电可大大降低风力发电成本；2.采用双面飞轮结构实现波浪能的高效采集；3.总体结构简单易实施，支架位水面下防风浪能力强，浮体能自适应不同的风浪。
图1为波浪能采能单元示意图；图2为双面飞轮结构示意图。
图中编号1-浮体，2-钢绳，3-钢缆，4-压轮，5-大转轮，6-小转轮，7支架，8-重物，9-双面飞轮主动轮壳，10-双面飞轮单向旋转轮壳，11-反向棘齿轮，12-正向棘齿轮，13-反转接轮，14-反向转接轮固定支架，15-双面飞轮底壳。
具体实施方案如图1中所示，浮体随波浪上下、前后移动通过钢绳和重物的上下运动一起带动小转轮顺、逆时针旋转，小转轮固定于双面飞轮的主动轮壳，不论小转轮是向哪个方向旋转均能带动单向旋转轮壳的大飞轮向一个方向旋转，大转轮从而带动钢缆向一个方向移动，众多的大转轮就如同一双双手向同一个方向牵引着钢缆，钢缆就带动了发电机工作。该钢缆集能、传递原理可同样用于风力发电，可大大降低风力发电成本。在风浪大时通过开启并调节空气压缩机(或抽水机)工作负荷，进行蓄能同时也调节了发电机的发电功率稳定，风浪小时或用电功率负荷增大时再通过而空气涡轮机(或水轮机)工作和钢缆一起给发电机提供动力。在单位面积的海面波浪能是随机不稳定的，但是大范围内海面波浪能是稳定的，浮体数量达到一定数值后处于波浪不同相位的浮体就会相对均衡，风浪相对支架的破坏作用力就会很小。支架结构采用半漂浮锚钩固定可以随风浪调整支架迎波角度。为了实现更大范围波浪采集，采用多组支架结构并列可以廷伸数公里至数十公里，为了避免钢缆被拉断每组可以用多根钢缆并列传递能量。发电机位于整个支架的中间部位，发电机室、空气压缩机(或抽水机)、空气涡轮机(或水轮机)以密闭方式与支架同处于波浪水面以下，空气压缩机、空气涡轮机通气道浮于水面。在近海岸可以创造高位水库条件的，可以进行抽水蓄能发电。
权利要求
1.一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，包括浮体、钢绳、钢缆、压轮、大转轮、小转轮、双面飞轮、支架、重物、海底支架(或锚钩)、发电机、空气压缩机(或抽水机)、空气涡轮机(或水轮机)、储气罐(或高位水库)。其特征在于每个采能单元的浮体通过钢绳缠绕在小转轮上并与重物相连接，大、小转轮分别固定于双面飞轮的单向旋转轮壳及主动轮壳上，钢缆通过上下两侧的压轮定位于大飞轮相对应的沟槽内，双面飞轮固定于支架上，支架位于水面下一定深度，支架与海底支架(或锚钩)相连，发电机、空气压缩机(或抽水机)共同串连在钢缆上，而空气涡轮机(或水轮机)与发电机相关联。
2.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于多个采能单元形成组共同作用于钢缆进行能量集中与传递。
3.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于采能单元采用双面飞轮装置，能将波浪能的随机运动转化为钢缆的单一方向的传动。
4.如权利要求3所述，双面飞轮结构(见附图2所示)其特征在于有两个棘齿轮分别对应相应的千斤，反向棘齿轮一侧有齿轮与反向转接轮相咬合，千斤作用方向相同作用于单向旋转轮壳上，无论是双面飞轮的主动轮壳是顺或逆时针旋转双面飞轮的单向旋转轮壳均会向一个方向旋转。
5.如权利要求1所述的一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，其特征在于采用支架结构能使众多双面飞轮呈直线排列形成组从而使钢缆能呈直线运行以减少阻力提高传递效率。
6.如权利要求5所述，支架结构可以采用高强度大直径钢管结构，与空气压缩机和空气涡轮机相联接成为高压储气装置，也有利于增加支架的强度。在深海海域与海底锚勾相连使之能浮于波浪水面下一定深度。多组支架并联可长距离延伸，实现大范围海域波浪能的采集与传递。
全文摘要
一种海洋波浪能规模化采集及发电装置，本发明涉及一种海洋波浪能采集及应用领域。本发明的目的是以多个机械式波能采集单元采能，通过相关装置将一定规模海域的随机波浪能集中起来供给单个发电机实现直接稳定发电，辅以一定规模的储能、释放装置来调节发电功率。其特征在于采能单元通过浮体和重物共同作用于小转轮，小转轮通过双面飞轮作用于大转轮，双面飞轮的作用是将小转轮的随机转动转化为大转轮的单向转动，从而使一组众多大转轮能共同带动钢缆集能传递给单个发电机发电，本原理同样适用于风力发电。用支架结构将众多采能单元合并一组，支架深于水面以下。通过空气压缩或抽水蓄能来凋节发电功率。
文档编号F03B13/14GK1888418SQ20061008600
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者曹殿多 申请人:曹殿多