专利名称：潜体柱塞泵蓄能器水轮机波浪能发电装置的制作方法
技术领域：
本技术方案属于垂直振荡式波浪能发电。
背景技术：
海洋上波浪的波动蕴藏着巨大的能量，是一种可再生的能源。各国都在研究海浪能的开发利用，80年代后有了鸭式装置，筏式装置、被动式整流器和波动水柱。前3种已淘汰而停止研究，还在进行研究的有波动水柱、气袋式装置、潜式振动柱装置和蛤式装置的等。它们由于结构复杂、受地理条件的限制、单位功率的造价高、使用寿命、抗恶劣环境等问题没有得到广泛的应用。
发明内容
为了能够在海上的环境条件下高效地提取波浪能，就有了本方案—潜体柱塞泵蓄能器水轮机波浪能发电装置。海面下的潜体随波浪做垂直振荡运动，潜体驱动双作用柱塞泵不断地吸入海水泵出脉动的高压水流，管路汇集高压水流，管路上的蓄能器吸收脉动水流的脉动，将脉动水流转化成稳定的水流驱动水轮发电机组发出稳定的电能。
实施方式1、在海里建固定架；从海底建固定架到海面。在海面下靠近海面处固定住柱塞泵壳体。固定架可以是单个或多个。若多个则按一定的方式布置，使得一年内有效的迎波长度与波高的乘积和最大。对于波浪方向变化小的海域则迎着波浪一字排开。
2、建造潜体，潜体的形状有利于阻碍波动的海水垂直振荡，对海水的水平方向阻力小；这样的潜体形状可以为水平翼形，且沿长轴垂直面对称，短轴即翼宽小于波浪长度的1/10倍。
3、建造垂直振荡运动副与旋转运动副；垂直振荡运动副的一半固定在固定架上，另一半连接着柱塞泵的柱塞杆与旋转运动副的一半，旋转运动副的另一半连接着潜体。例如固定架为从海底到一定深度为四根圆形钢筋混凝土柱，从该深度到海面柱子为方形，四根方形柱穿过一圆盘，圆盘上有可以在四根柱子上滚动的橡胶轮组，圆盘上下一定距离各有一平台固定柱子上，圆盘连接着柱塞泵的柱塞，圆盘的上下装有弹簧。这样圆盘与四根方柱组成垂直运动副，圆盘上的弹簧与固定的平台限制圆盘运动的幅度，保证圆盘的运动幅度在柱塞泵的最大行程内。圆盘外嵌套圆环，圆盘与圆环组成旋转运动副。圆环连接着分布与固定架两侧的翼形潜体，两侧翼形潜体的长轴线水平、重合与圆环轴垂直。
4、在柱塞泵进口安装海水滤器；5、在近海的陆地上或海面上建一个或多个蓄能器；蓄能器为钢筋混凝土结构或钢结构。蓄能器的大部分空间内为高压空气，蓄能器下部空间内蓄着海水，海水与空气之间有浮体将它们隔离开防止空气容于水中。蓄能器上部连接着空压机，补充泄露的空气及少量容于水中的空气。蓄能器的空气部分容积最好大于柱塞泵单程有效容积的10倍，起到很好地稳定水流作用。
6、水轮发电机组；在蓄能器附近安装单台或多台水轮发电机组。
7、管路；用管道与阀门将单个或多个柱塞泵与蓄能器连接，将蓄能器与水轮发电机组连接；用水渠或管道将水轮机的出口与大海连接。
8、传感器；在蓄能器及管道上安装压力、流量、水位等传感器。
9、中央控制器。
设置中央控制器，将系统中的各个设备联系在一起，监视控制它们的运行。
工作原理潜体水平方向的自由度可绕固定架转动，两对称翼形潜体在波浪的作用下，转到稳态位置即其长轴方向与波浪方向垂直。若潜体偏离稳态位置，波浪会对对称的翼形潜体产生一个使潜体恢复到稳态位置的力矩，使潜体恢复到稳态位置，这样波浪方向变化时，潜体的稳态位置也随之变化，潜体能保持其长轴方向与波浪方向垂直。在稳态位置潜体受到波浪的垂直合力大，潜体带动圆环与圆盘驱动柱塞泵吸入海水，泵出脉动的高压水流，潜体提取波浪能转化成高压水能。水管将每个柱塞泵的脉动水流汇集到蓄能器，蓄能器将脉动水流转成稳定的水流通过水管送到水轮机组。水轮发电机组将高压水流能转化成稳定的电能，低压的海水回流入海。中央控制器根据传感器的信号，控制水轮机的水流量，使得柱塞泵水流量之和等于水轮机的水流量之和。随着系统水流的循环流动，波浪能不断地转化成电能。一年内由于波浪的波高变化大，根据变化可以是单台或多台水轮机组运行。
潜体在水中是阻碍波浪中的海水垂直振荡运动，提取波浪能。潜体设计成垂直阻水面积可以调节的，根据波高的大小，在波浪小时垂直阻水面积大能够最大限度的提取波浪能，而波浪大时，垂直阻水面积小可以减小波浪的冲击力，保证设备不受破坏。
例系统中蓄能器的空气压力与水轮机进口压力相等为5.1Mpa，水流的平均流量为1立方米/秒，水轮机出口处的压力为0.1MPa。
由于水不可压缩性，忽略系统中损失得功率＝(水轮机进口压力-水轮机进口压力)*平均流量＝(5.1-0.1)*106*1＝5MW此系统也可安装在大型船舶上，当船舶长度大于海浪波长时，由于船舶的惯性大与翼形潜体的水平阻力小。当船顶浪即船的轴线方向与波浪方向相同时系统可以最有效地提取波浪能产生高压水能，高压水能除了驱动水轮发电机组发电外也可在船尾直接喷射驱动船舶前进。
权利要求
1.一种波浪发电装置，包括a)、潜在海面下的潜体；b)、柱塞泵；c)、蓄能器；d)、水轮发电机组。
2.如权利1的潜体为双翼形；
3.如权利1的柱塞泵为双作用柱塞泵
4.如权利1的蓄能器为高压空气隔离式蓄能器。
全文摘要
海面下的潜体随波浪做垂直振荡运动，潜体驱动双作用柱塞泵不断地吸入海水泵出脉动的高压水流，管路汇集高压水流，管路上的蓄能器吸收脉动水流的脉动，将脉动水流转化成稳定的水流驱动水轮发电机组发出稳定的电能。
文档编号F03B13/14GK101021198SQ20071008513
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者陈崟 申请人:陈崟