推挽转动式海浪发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预制海洋平台上采用的 推挽转动式海浪发电装置。
【背景技术】
[0002] 作为人类未来向海洋拓展生存空间的有利工具，混凝土预制海洋平台必将成为 未来人类社会发展的重点（参见本申请人的申请号No. 201210034805.9的题为"支撑 海上风机、桥梁、海洋建筑物的浮力支撑固定平台"的在先申请及本申请人的申请号为 No. 201210104898. 8的题为"海上风电、桥梁和海洋建筑物局部浮力海洋平台及施工方法" 的在先申请中提到的海洋平台或其他形式的固定于海底的平台）。若此类混凝土预制海洋 平台在海洋中大规模施工建设的话，每个海洋平台上的能源供应将会成为亟待解决的关键 问题。
[0003] 虽然能源供应可以采用多种手段解决，但是海浪发电作为一种可靠的、基本上不 受天气阴晴影响的、安全清洁的发电手段非常适合于在海洋平台上采用。
[0004] 利用海浪发电主要分为三种形式：第一种是利用海浪浪波产生流体介质（例如空 气或水）的压力变化来进行发电，例如将空气或其他合适的介质以非固定容器的方式放置 于海面上，利用大海波浪运动使得空气或所述介质压缩并利用此过程中的能量的吸收与释 放转化为动力推动发电机发电；第二种是利用海浪浪波的横向运动来进行发电；第三种是 利用海浪浪波的坚直上下运动来进行发电，例如采用由海浪推动的浮体作上下运动而驱动 杆系、绳系、滑轮系等装置推动发电机发电。
[0005] 从结构体积与造价、维护方面考虑，仅仅上述第三种形式的海浪发电最适合于在 海洋平台中采用。这种机械式捕捉海浪的上下运动动能的装置需要有一固定点才能将每次 浪的上下波动都转化为用于发电的机械能。对此，现有各种设计常用浮体浮于海上，其底部 有绳缆等锚到海底，机械发电装置或安装在浮体内或安装在海底的锚箱内，这样应用及维 修都不方便。为使波浪的上下波幅（浮体上下往复运动）都能发电一全波段发电，很多 现有装置都是以某一种流体作媒介，间接推动发电机发电，以达到全波段发电。直接推动发 电机的机械装置则以绳缆等柔性连接为主以改变往复运动其中一个运动的方向。也就是利 用柔性连接作反相，以链系、绳系为主，在海洋各种恶劣环境中很容易发生链绳脱落，维修 费用高。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的海浪发电装置全波段发电能力不稳定、维护不便且维护成本 高的问题，本发明提供了一种新颖的海浪发电装置，其特别适合用在混凝土预制海洋平台 中。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预 制的海洋平台上采用的推挽转动式海浪发电装置，所述推挽转动式海浪发电装置包括：
[0008] 浮于海面上随海浪上下起伏的浮体；
[0009] 与所述浮体相连的且被约束成仅随所述浮体作上下坚直运动的连接机构；
[0010] 将所述连接机构的上下运动转换成转动扭力的推挽式转动装置；
[0011] 与所述推挽式转动装置动力连接的惯性飞轮；以及
[0012] 由所述惯性飞轮驱动的发电机。
[0013] 优选地，在所述推挽式转动装置与所述惯性飞轮之间设置调速用变速箱、尤其自 动变速箱、特别是无级变速箱。
[0014] 优选地，所述变速箱的输出轴经由第一离合器与所述惯性飞轮相连。
[0015] 优选地，所述惯性飞轮经由第二离合器与一恒速齿轮箱相连而驱动所述发电机发 电。
[0016] 优选地，所述推挽式转动装置包括与所述连接机构固定连接的齿板，所述齿板具 有沿所述连接机构运动方向延伸的纵向中央开槽，两个齿条在所述槽的纵向相对内侧上彼 此错开地设置，所述推挽式转动装置还包括一用于输出扭力的转动轴，在所述转动轴上设 置两个驱动方向相同的单向齿轮，这两个单向齿轮分别与前述齿条啮合。
[0017] 优选地，所述齿板的上升运动驱动所述两个单向齿轮中的第一单向齿轮与同其对 应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第二单向齿轮空转，而所述齿板的下降运动驱 动所述第二单向齿轮与同其对应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第一单向齿轮空 转，以此推挽转动所述转动轴。
[0018] 优选地，所述浮体经由万向铰与所述连接机构相连。
[0019] 优选地，所述连接机构能够任意按需伸缩。
[0020] 优选地，所述浮体为多个浮体，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间 距可按需设定、尤其以各所述浮体所处不同相位的推挽转动能够相互叠加的距离设定。
[0021] 优选地，所述浮体为至少两个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间 距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/4。
[0022] 优选地，所述浮体为至少四个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间 距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/8。
[0023] 优选地，沿海浪行进的方向，先着海浪的浮体的体积最小，后着海浪的浮体的体积 依次更大。
[0024] 优选地，各所述推挽式转动装置共享同一转动轴。
[0025] 优选地，各所述推挽式转动装置共享两个转动轴，且所述两个转动轴上各配置至 少一个浮体，所述两个转动轴相互成一角度、优选90度的角度布置且经由附加的机械转换 装置输出驱动所述惯性飞轮的扭力。
[0026] 优选地，所述附加的机械转换装置是链轮结构或齿轮结构。
[0027] 优选地，在所述惯性飞轮的转动将要大于所述变速箱的输出轴的转速时，所述惯 性飞轮与所述变速箱的输出轴之间的第一离合器处于断开状态。
[0028] 优选地，所述惯性飞轮与所述恒速齿轮箱之间的第二离合器根据需要开闭，以确 保所述恒速齿轮箱输出稳定的扭力驱动所述发电机发电。
[0029] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种海洋平台、尤其混凝土预制的海洋平台， 其包括至少四个混凝土预制空心筒墩构成的支撑结构以及由梁板系组成的平台部分，在海 洋平台上安装前述推挽转动式海浪发电装置，以使得所述推挽转动式海浪发电装置的转动 轴位于所述平台部分内。
[0030] 采用本发明的技术方案，由于海浪的上下波浪运动带动浮体上下运动而直接转化 为机械动能，没有中间介质，例如水、空气等常用于海浪发电的中间介质，因此效率高而损 失少。旋转动能则暂存在一飞轮，可以稳定地向发电机输出能量，保证发电机稳定发电，及 输出电力质量佳。海洋平台的合适水深为5至50米，结合本发明的海浪发电装置，可令海 洋平台更具价值。而本发明装置由于有海洋平台作支撑，造价可大幅降低，是发展海洋事业 的一个重要的互补共生装置。
[0031] 本发明以紧凑的齿轮及齿板组成的坚固机械装置，将浮体的坚直上下往复运动转 为单向转动，推动发电机发电。根据本发明，所述推挽转动式发电装置在一个往复周期中， 相反方向的海浪运动都能经齿轮齿板组合驱动输出轴以单一方向旋转，此装置非常适合海 浪发电。根据本发明，利用浮于海面上的浮体传递上下运动。浮体通过杆系相连到此装置， 而此装置则固定到海洋平台或类似海洋建筑物。浮体随海浪上下运动，无论向上或向下都 可以驱动输出轴以同一方向旋转。根据本发明，转动轴的扭力经过一齿轮变速箱输出，优化 地此齿轮变速箱为无级变速箱，所述变速箱输出端连接一离合器，离合器接一惯性飞轮，所 述惯性飞轮用作储存输出轴输出的动能。所述变速箱保证输出轴输出的扭力经变速箱提速 后令旋转中的惯性飞轮转得更快，即惯性飞轮不断吸收