振荡式蹼形推进装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种振荡式蹼形推进装置，其包括漂浮在水面上或浸没在水体内的振荡源，还包括：与所述振荡源固定连接、且其下端伸入水体内的连接杆；通过具有弹性复位功能的弹性构件连接在所述连接杆下端的蹼式推进器。本推进装置环保、高效、节能，能够将波浪能转化为机械能，进而产生推动水中设备前行的推动力。
【专利说明】
振荡式蹼形推进装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及海洋工程领域，具体涉及一种模仿脚蹼的将波浪能转化为机械能的能量转化和运动推进装置一一振荡式蹼形推进装置。【背景技术】
[0002]海洋是人类生命的摇篮，巨大的资源宝库，蕴藏着丰富的资源:种类繁多的生物资源(含渔业、海洋生物等)、丰富的矿产资源(如油气、可燃冰等)、化学资源(各种金属和盐类)，而且还储有取之不尽的动力资源(如波浪能、潮汐能、温差能、盐差能、海流能等hIPCC (政府间气候变化委员会Intergovernmental Panel on Climate Change)第四次评估报告指出在过去的100年(1906-2005年)全球变暖趋势为0.074°C/10a，全球变暖导致的环境危机、资源危机等现象对人类的生存与可持续发展构成了严重威胁，在常规能源(如煤、石油等)紧缺的当今世界，人类将目光聚焦新能源，尤其是蕴藏丰富的海洋能，这无疑是应对气候变化和常规能源紧缺的最佳选择，也是各个国家采取的共同战略之一。海洋能包括波浪能、潮汐能、温差能、海流能、盐差能等，据联合国教科文组织出版的《海洋能开发》认为，全球各种海洋能的理论可再生功率约为766亿kW，其中各类海洋能的数量级以盐差能和温差能最大，各为100亿kW;波浪能和潮汐能次之，各为10亿kW;海流能1亿kW。目前的海浪发电装置可为海水养殖场、海上气象浮标、石油平台、海上灯塔、海上孤岛等提供能源，还可并入城市电网。海浪发电是目前各发达国家追逐的焦点之一，2011年1月时任副总理李克强访问英国时，英国人唯一向总理展示的高新成果就是海浪发电。
[0003]传统能源面临日益枯竭、环境保护、安全供应等问题，可再生能源成为重要的替代能源。波浪能作为一种清洁、无污染的可再生能源，分布广阔、能量巨大。英国碳信托投资公司估算，英国实用离岸波浪能每年为55TWh，占当前所需能源14%，欧洲潜在波浪能至少每年为280TWh。美国电能研究所评估美国切实可行的波浪能为每年为255TWh，占当前所需能源6% 〇
[0004]世界各海洋大国十分重视波浪能方面的研究，英国、瑞典、葡萄牙、美国、日本等国处于领先地位。英国波浪能研究部门包括爱丁堡大学、南安普顿大学等，欧洲海洋中心便坐落于苏格兰奥克尼群岛。瑞典乌谱萨尔大学在波浪能研究领域较为著名。葡萄牙主要研究机构包括高级技术研究所和国家能源技术研究所。美国俄勒闪大学和OPT公司在波能研究领域有一定知名度，美国国家海洋中心设立于俄勒闪大学。日本波浪能关于振荡水柱技术和后弯管技术著名，主要研究机构包括佐贺大学、筑波大学等。中国从事波浪能研究机构主要有中国科学院广州能源研究所等。【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的是:提出一种环保、高效、节能的振荡式蹼形推进装置，该装置能够将波浪能转化为机械能，进而产生推动水中设备前行的推动力。
[0006]本实用新型的技术方案是:一种振荡式蹼形推进装置，包括漂浮在水面上或浸没在水体内的振荡源，还包括:
[0007]与所述振荡源固定连接、且其下端伸入水体内的连接杆；
[0008]通过具有弹性复位功能的弹性构件连接在所述连接杆下端的蹼式推进器。
[0009]本实用新型在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案:
[0010]所述弹性构件为弹簧。[〇〇11]所述蹼式推进器由支架和连接在该支架上的蹼面构成，所述支架与所述弹性复位构件固定连接，所述蹼面采用柔性材料制成。[0〇12]所述支架由一端固定连接在一起的三根支撑杆构成。
[0013]所述振荡源为船舶、潜水艇或深潜器。
[0014]所述水面为海水面，所述水体为海水。[〇〇15]本实用新型的优点是:
[0016]1、节约能源。该推进装置可以将波浪能转化为物体运动所需要的机械能，不需要额外的能源供应。可以极大地降低对化石能源或者其他能源的消耗，满足现在可持续发展的需求。波浪能作为重要的可循环能源，将直接降低对化石能源的需求压力。甚至对国际外交，经济，政治，军事都产生巨大的影响。
[0017]2、保护环境。在海上直接采用化石能源进行供能必然经过化石燃料的燃烧过程， 而这个过程当中将必然产生大量的有毒有害气体或者其他排气物。这些废弃物有的直接进入海洋对环境造成巨大的破坏，有的则间接影响着海洋环境。同时，采用化石能源的船舶一定会携带大量的化石能源与船舶一同运输。一旦发生海洋生产、运输事故，化石能源大量直接进入海洋，将对海洋造成巨大的破坏，有时，这种破坏甚至是不可逆的。
[0018]但是利用本实用新型这种推进装置，直接利用波浪能产生推力，无需携带大量化石能源，同时也避免了燃烧环节，非常显著地降低对海洋环境的影响。
[0019]化石燃料的替代，不仅可以极大地推动新能源行业的发展，极大地保护海洋环境， 降低海洋事故对海洋环境的巨大破坏，更是对国家战略的最有力的支持。能源关乎一个国家的命脉，是决定国家与国家之间关系的重要因素。所以该实用新型不仅在能源与环境领域意义深远，更是对国家的长远发展发挥着举足轻重的作用。
[0020]3、结构简单。该推进装置结构比较简单，易于安装与使用，原理简单易懂可以很快推广，进而对能源行业、海洋运输业等行业产生深远的影响。
[0021]4、可靠性高。根据机械设计准则，结构简单的装置故障率相对较低，我们的装置相对运动环节少，运动可控，极大地增加了装置的可靠性，可以有效降低后期维护保养费用， 显示出本实用新型极大的经济性。【附图说明】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步介绍:[〇〇23]图1为本实用新型推进装置的正视图；
[0024]图2本实用新型推进装置的结构简图；
[0025]图3本实用新型中蹼式推进器部位的结构简图；
[0026]图4为多组蹼式推进器的安装示意图；
[0027]图5为振荡源向下运动转动示意图，图中箭头表示运动方向；
[0028]图6为振荡源向上运动转动示意图，图中箭头表示运动方向；
[0029]图7多组蹼式推进器相对运动示意图，图中箭头表示运动方向；
[0030]其中:1_振荡源，2-连接杆，3-弹性构件，4-蹼式推进器。【具体实施方式】
[0031]图1?图7示出了本实用新型这种振荡式蹼形推进装置的一个具体实施例，该装置主要振荡源1、连接杆2、弹性构件3和蹼式推进器4。其中:
[0032]振荡源1漂浮在水面上或浸没在水体内，如船舶、浮标、海洋平台、潜水艇、深潜器或其他海洋工程结构物。本例中，该振荡源1为漂浮在海面上的船舶。
[0033]连接杆2与所述振荡源1固定连接(刚性连接)，并且连接杆2的下端伸入水体内。
[0034]弹性构件3具有弹性复位功能，S卩，当弹性构件2受到外力而发生弹性变形后，若外力消失，则弹性构件2恢复形变而至原始状态。
[0035]本例中该弹性构件3为弹簧。蹼式推进器4连接在所述连接杆2的下端，淹没在水中。
[0036]蹼式推进器4的结构类似于鸭蹼和潜水衣的脚蹼。本例中该蹼式推进器4由支架 401和连接在该支架上的蹼面402构成，其中，支架401与所述弹性复位构件3固定连接，蹼面 402采用柔性材料制成。[0〇37]所述支架401具体由三根支撑杆构成，这三根支撑杆的一端固定连接在一起并与所述弹性复位构件3固定连接。支撑杆为刚性材质，而蹼面402为柔性材质，如此设计可以提尚推力，提尚推进效率
[0038]振荡源1在海浪的作用下将产生近似于海浪周期的上下升沉运动，该运动主要由浮力随空间与时间的变化产生。该运动通过与之刚性固定的连接杆2带动弹性构件3和蹼式推进器4 一同进行升沉运动。蹼式推进器4在上下运动的过程当中必然受到水对其的阻力， 同时表现为针对弹性构件3的力矩。该力矩蹼式推进器4在上下运动的过程当中伴随着非常可观的摆动运动。该装置整体上移时，蹼式推进器4受到向下的阻力，从而向下摆动;该装置整体下移时，蹼式推进器4受到向上的阻力，从而向上摆动。蹼式推进器4的摆动周期与波浪周期和振荡源上下运动周期近似相等。根据仿生学的相关知识，当蹼式推进器4上下摆动时，特殊的造型将推动水流向后运动。此时，根据牛顿第三定律，向后运动的水流将对整体装置产生向前的推力，该推力推动整体装置(包括振荡源1)向前运动，完成波浪能向机械能的转换。[〇〇39]针对在海洋内部运动的设备，比如潜水艇、深潜器等，推进原理类似，但主要依靠内波的振动与能量，而不是像海面船舶一样利用表面波的振动与能量。内波是一种水下波， 通常发生在分层介质中，是在海洋内部密度不均匀的水层间发生的一种波动。只要海水密度稳定分层，并有扰动源存在，内波就会产生。内波虽然能量较表面波稍小，但是却依然十分可观。
[0040]参照图4和图6所示，一个震荡源1上可以安装多组推进装置，以提升对振荡源1的推进效果。
[0041]在本推进装置的使用过程当中，为了保证最大推进的效果，有一些环境与细节需要特别注意:
[0042]1、弹簧的部位需要经常进行润滑，防止因为快速摩擦而造成大量磨损，妨碍该推进装置的后续使用，提高该装置的使用寿命与可靠性。
[0043]2、蹼式推进器4在工作过程当中会随着波浪周期一同运动，在这个过程当中应当严格禁止蹼式推进器4与其他物体，比如礁石等，进行碰触，防止蹼式推进装置被破坏，并最终造成巨大的经济、人员损失。
[0044]3、该推进装置在使用过程当中，可能随波浪一同进行周期运动。若振荡源内的某些元件对振动有特殊要求，或者对人的舒适性有特殊要求时，应进行相关的振动校核。
[0045]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种振荡式蹼形推进装置，包括漂浮在水面上或者浸没在水体内的振荡源(1)，其特 征在于还包括:与所述振荡源(1)固定连接、且其下端伸入水体内的连接杆(2);以及通过具有弹性复位功能的弹性构件(3)连接在所述连接杆(2)下端的蹼式推进器(4);所述蹼式推进器(4)由支架(401)和连接在该支架上的蹼面(402)构成，所述支架(401) 与所述弹性构件(3)固定连接，所述蹼面(402)采用柔性材料制成。2.根据权利要求1所述的振荡式蹼形推进装置，其特征在于:所述弹性构件(3)为弹簧。3.根据权利要求1所述的振荡式蹼形推进装置，其特征在于:所述支架(401)由一端固 定连接在一起的三根支撑杆构成。4.根据权利要求1?3中任一权利要求所述的振荡式蹼形推进装置，其特征在于:所述 振荡源(1)为船舶、浮标、潜水艇或深潜器。5.根据权利要求1?3中任一权利要求所述的振荡式蹼形推进装置，其特征在于:所述 水面为海水面，所述水体为海水。
【文档编号】B63H1/36GK205707259SQ201620535124
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】赵国成, 张笑通, 田新亮, 肖龙飞, 吕海宁
【申请人】上海交通大学