专利名称：水电设备及其发电方法
技术领域：
本发明涉及一种水电设备和一种利用海浪能量发电的方法。
人们采用了各种各样的方法来发电。通过燃烧矿物燃料发电的方法带来了显著的污染问题。而至于核电站，则不可忽视潜在的核污染的危险。故人们提出了用风能和海浪能量发电。
1991年11月19日的美国专利No.5,066,867(Shim)公开了一种方法，通过采用由于波浪而反复地升起和下降的漂浮汽球作为动力源及通过绳子与漂浮汽球相连的齿轮的旋转力来发电。
1995年10月31日的美国专利5,461,862(Ovadia)公开了一种转换海浪能量的系统，包括碎水结构，在碎水结构内一体地形成有海浪能量收集器。能量收集器收集过来的海浪并将其引导至向上延伸的导管，导管内具有由薄膜与海水分开的液压油，用于将海浪的能量转换为油压。海浪能量收集器带有多个控制阀，这些阀通过调节控制阀的计算机控制系统电连接，从而收集优化的海浪压力并将其转移到液压油。管道系统将受压的液压油引至与液压马达相连的压力罐，液压马达与发电机机械地联接。该系统可以与太阳能蒸发装置结合使用。
中国专利文件No.CN1086878A还公开了一种利用海浪发电的方法和装置。该装置包括水面漂浮件，既起到发电机的作用又起到储备海浪能量的主体的作用。漂浮件在海浪作用下的摆动为发电提供能量。
日本专利文件No.6-93952还公开了一种利用潮汐发电的装置和方法。以上方案的通病在于需要非常复杂的结构和元件，这意味着利用上述方法和装置用海浪发电的成本太高。因此，本发明的目的在于提供一种水电设备和一种发电方法，可以消除上述的缺点，或至少为公众提供一种有用的备选方案。
根据本发明的第一方面，提供一种利用水体表面的波浪发电的设备，包括漂浮装置，相应于海浪的升降运动在水面上下运动；将所述漂浮装置的上下运动转换为传送装置在一个方向上运动的装置；所述传送装置包括当所述传送装置在所述方向运动时将水从所述水体送入储水装置的送水装置；将来自储水装置的水引导向下并使至少一个涡轮运动而发电的装置。
根据本发明的第二方面，还提供了一种利用水体表面的波浪发电的方法，包括以下步骤漂浮装置相应于海浪的升降运动在水面上下运动；将所述漂浮装置的上下运动转换为传送装置在一个方向上运动；当传送装置在所述方向移动送水装置时将水从水体送入储水装置；将来自储水装置的水引导向下并使至少一个涡轮运动而发电。
下面通过举例描述本发明的实施例，其中
图1为本发明设备的示意图；图2示出了确定漂浮件的重量和传送带传送的水的重量之间的优选关系的试验性设定；图3示出了图1中漂浮件的详细视图；图4为图1中示出的送水装置的顶视图；图5A为图1中示出的部分传送装置的前视图；图5B为图5A中传送装置的侧视图；图6A为图1中示出的传送装置的顶视图；图6B为图6A中示出的传送装置从图1中箭头A的方向看去的前视图。
如图1所示，整座海浪发电厂可以沿海边顺势建造，以便更方便地利用海浪能量。大海14中的海浪12使漂浮件16上下运动。漂浮件16与钢链18的一端相连，而钢链18的另一端与负载20相连。钢链18通过固定安装在轴22上的棘轮24而安装在轴22上。钢链18须构成自行车链的形式，从而当漂浮件16向下运动时，钢链18与棘轮24啮合并带动棘轮24。当漂浮件16向上运动时，钢链18会脱开而不能带动棘轮。通过这种设置，漂浮件16的向下运动将使轴22在图1所示的箭头A的方向转动，而漂浮件16的向上运动将不使轴22进行任何转动。
轴22还带有齿轮26，齿轮26与环形传送带28配合，从而使轴22的转动会引起传送带28的同时运动。由于轴22只在箭头A的方向转动，故传送带28只在箭头B的方向运动。多个附加齿轮26′沿传送带28的路径设置，用于引导传送带28的运动。为了使传送带28沿其路径更平滑地运动，齿轮26″通过传送带28″与齿轮26配合，从而使齿轮26和26″在同一方向上同步转动。齿轮26″的转动有助于在传送带28经过齿轮26″时向下运动。
沿传送带28设置多个随传送带28一起运动的水罐30。当水罐30移入并随后移出大海14时，水罐30装满了海水。当水罐30移到位置30′时，水(以下面将描述的方式)倒入蓄水池32，蓄水池32的位置比发电厂34高。倒空水的水罐30通过传送带28送回大海，从而使水罐30再次装满水并又开始送水作业。
为了获得最佳效果，蓄水池32在水通过水管36向下流入发电厂34之前蓄存了足够的水。当水向下流到发电厂34时，水被导引至一个或多个涡轮(未示出)而使涡轮转动产生电能，电能又通过电线38传输到最终用户。蓄水池32中水的势能在流经水管36时转换为水的动能。水的动能又转化为涡轮的动能，随后又以传统的方式转化为传输给最终用户的电能。
漂浮件16可以由木材、金属、塑料、玻璃纤维制成，并可为任意形状。如图3所示，漂浮件16可以构成为方形棱柱，带有厚度相同的上层40和下层42，其中下层42充有水或其它合适的液体，上层40充有空气。漂浮件的宽度(w)和长度(l)和高度(h)的比，即w∶l∶h，优选为1∶2∶1。最好，漂浮件16的大致1/3的高度超出海平面。
进行了有关漂浮件的重量和能够传送的水的重量之间关系的试验。如图2所示，棘轮24和齿轮26的大小相同，重物M通过传送带28′与轴22配合。试验结果如表1所示。
表1
已经发现，漂浮件16和重物(M)的重量之间最优选的比值为10∶1.5，即20∶3。这意味着漂浮件16的重量为1000kg，则可以举升150kg的重物(M)，即水。假设波浪上、下运动的频率为15次/分钟，可以获得2,250kg(15×150kg)的合力来传送水。
如图4，5A和5B所示，杆50带有两个水罐30，各靠近杆50的一端。在杆50上有两处凹部(未示出)，各用于容纳连接到各水罐30上的钩52。还设置有安全锁(未示出)，用于将钩52紧固到杆50上。通过这种设置，水罐在安全地紧固到杆50上的同时绕杆50自由摆动。通常，水罐30呈现如图5A和5B所示的方向，从而当水罐30装满水时，水不会洒出。可以看出杆50紧固在传送带28上，从而使杆50(及水罐30)与传送带28一起运动。
如图6A和6B所示，两挡块54设置在蓄水池32之上的水罐30路线中。从图6B中可清楚地示出，挡块54的上边缘位于水罐30底部之上。当水罐30与挡块54接触并由于传送带28的向前运动而进一步运动时，水罐30倾倒而将盛装的水倒入蓄水池32。传送带28的进一步向前运动将拉动水罐越过挡块54。
由于本发明的大多数部件都与海水接触，则要求这些部件由不易被海水腐蚀的材料制成，如不锈钢。
本发明当然还可以进行各种修改。如，可以采用多于一个的漂浮件，并采用不同的齿轮结构，以便提高该设备的效率和送水能力。
权利要求
1.一种利用水体表面的波浪发电的设备，包括漂浮装置，相应于海浪的升降运动在水面上下运动；将所述漂浮装置的上下运动转换为传送装置在一个方向上运动的装置；所述传送装置包括当所述传送装置在所述方向运动时将水从所述水体送入储水装置的送水装置；将来自储水装置的水导引向下并使至少一个涡轮运动而发电的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转换装置包括至少一个与漂浮装置和传送装置配合的轴装置。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传送装置包括至少一个环形带件。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述漂浮装置通过棘轮与所述轴装置配合。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，导引装置包括至少一水管。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述储水装置包括蓄水池。
7.一种利用水体表面的波浪发电的方法，包括以下步骤漂浮装置相应于海浪的升降运动在水面上下运动；将所述漂浮装置的上下运动转换为传送装置在一个方向上运动；当传送装置在所述方向移动送水装置时将水从水体送入储水装置；将来自储水装置的水引导向下并使至少一个涡轮运动而发电。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，一个轴装置与漂浮装置和传送装置配合。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传送装置包括至少一个环形带件。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述漂浮装置通过棘轮与所述轴装置配合。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，水从所述储水装置通过至少一根水管被向下导引至所述涡轮。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述储水装置包括蓄水池。
全文摘要
本发明公开了一种利用水体表面的波浪发电的设备,包括:漂浮装置,相应于海浪的升降运动在水面上下运动;将所述漂浮装置的上下运动转换为传送装置在一个方向上运动的装置;所述传送装置包括当所述传送装置在所述方向运动时将水从所述水体送入储水装置的送水装置;将来自储水装置的水引导向下并使至少一个涡轮运动而发电的装置。
文档编号F03B13/18GK1274045SQ9911034
公开日2000年11月22日 申请日期1999年7月13日 优先权日1999年5月18日
发明者张振文 申请人:张振文