近海海浪发电动力装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及海浪发电领域，特别是一种近海海浪发电动力装置。
【背景技术】
[0002] 随着传统能源的日益枯竭及其利用过程中带来的如溫室效应、大气污染等诸多问 题，人们对于新能源的需求越来越迫切，目前，世界上公认的几种具有较广阔应用前景的新 能源是风能、太阳能、生物能和海洋能等。其中，海洋能W其储量巨大、清洁无污染等突出优 点，受到人们的广泛关注和研究。根据能量利用的原理不同，海洋能可分为潮软能、潮流能、 波浪能、溫差能和海洋盐能，海洋能具有W下优点：1)储量大，据统计，全球波浪蕴含的总 能量约为29500TW，大约为2006年全球消耗掉的电能的2倍；2)海洋能利用装置对环境影 响小，海浪发电装置对环境的影响是完全可W预测和控制的；3)社会效益明显。发展海洋 能能够促进造船业、渔业等相关领域的发展，同时，海浪发电还可W解决海防驻军W及边远 地区能源紧缺的问题。
[0003] 我国的海域面积非常广阔，海岸线曲折而漫长，大陆海岸线长约1.8万公里，海岛 岸线长约1.4万公里，在运些海域中蕴藏着极其丰富的海洋资源，据估计其总能量约为 8X1#kW，开发利用的潜力巨大。我国的潮沙发电起步较快，相比之下，海浪发电在我国的 起步是比较晚的，我国沿海海域的年平均波高在2m左右，波浪能总能量约有5X1沪kW。 其中，可开发利用的海浪能约为1Xl妒kW。如此潜在的巨大的能量对于缓解国内面临的 能源紧缺、溫室效应、日益严峻的环境污染状况具有非常重要的现实意义。
[0004] 总体来看，我国的海能发电研究虽然起步较晚，但是近年来已经取得了很大进步， 并在世界上占有一席之地，逐渐有了较大影响力。但是，中国海浪发电的前路依然是非常 曲折的，还需要进一步的研究和攻关。 阳〇化]本小组的研究目的在于通过对往复式海浪发电动力装置的设计和研究，来研究、 开发和利用海洋，为最终海浪能发电的产业化发展铺路其理论和实际意义如下：1)设计出 一种造价低廉、稳定性高、能量转换率高、运行维护成本低、便于操作推广的海浪发电动力 装置。2)通过对往复式海浪发电装置的设计和理论分析，可W初步建立一套海浪发电装置 的设计步骤，了解发电特性、发电量、发电效率，增强对海浪周期性和能量密度的了解，为将 来海洋能的开发和利用打下坚实的基础。3)为系统维护和修理提供重要的参考资料，发电 系统是样机的核屯、部分，在海洋环境运种特殊条件下进行发电系统的维护成本较高且具有 较大困难，而该装置对于对系统进行维修具有重要的参考价值，使维修人员对常见故障获 得清晰的认识，工作更加具有针对性，进而提高故障维修的效率，节约维护成本。
[0006] 现有技术的情况是：经过70年代对多种波能装置进行的实验室研究和80年代进 行的实海况试验及应用示范研究，波浪发电技术已逐步接近实用化水平，研究的重点也集 中于3种被认为是最具商品化价值的装置，包括振荡水柱式装置巧日图1、2)、摆式装置巧曰 图3)和聚波水库式装置巧日图4)。1、振荡水柱波能装置，如图1、2,振荡水柱波能装置可分 为漂浮式和固定式两种。目前已建成的振荡水柱波能装置都利用空气作为转换的介质。其 一级能量转换机构为气室，二级能量转换机构为空气透平。气室的下部开口在水下与海水 连通，气室的上部也开口（喷嘴)，与大气连通。在波浪力的作用下，气室下部的水柱在气室 内作强迫振动，压缩气室的空气往复通过喷嘴，将波浪能转换成空气的压能和动能。在喷嘴 安装一个空气透平并将透平转轴与发电机相连，则可利用压缩气流驱动透平旋转并带动发 电机发电。振荡水柱波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维 护方便.其缺点是二级能量转换效率较低且不适宜在我国推行。再此基础上，又发展起来 了振荡浮子式海浪发电装置，如下图所示，工作时，浮体和发电室连成的整体随着波浪上 下运动，从而和固定的立柱产生相对运动，从而齿轮和齿条将会产生相对运动，运是能量 的一次转化，垂直方向的波浪能装化为机械能。齿轮带动发电机转动，动能转化为发电机 的电能。是能量的二次转化。运种形式的海浪发电装置减少了能量转化环节，结构简单， 造价低廉，使用寿命长，可实现模块化生产，因此非常利于大规模化生产，转化效率在 30%左右。
[0007] 2、摆式波能装置，如图3,摆式波能装置也可分为漂浮式和固定式两种。摆体是摆 式装置的一级能量转换机构。在波浪的作用下，摆体作前后或上下摆动，将波浪能转换成摆 轴的动能。与摆轴相联的通常是液压装置，它将摆的动能转换成液力累的动能，再带动发电 机发电。摆体的运动很适合波浪大推力和低频的特性。因此，摆式装置的转换效率较高，但 机械和液压机构的维护较为困难。摆式装置的另一优点是可W方便地与相位控制技术相结 合。相位控制技术可W使波能装置吸收到装置迎波宽度W外的波浪能，从而大大提高装置 的效率。
[0008] 3、聚波水库波能装置，如图4,聚波水库装置利用卿趴型的收缩波道，作为一级能 量转换机构。波道与海连通的一面开口宽，然后逐渐收缩通至胆水库。波浪在逐渐变窄的 波道中，波高不断地被放大，直至波峰溢过边墙，将波浪能转换成势能胆存在胆水库中。收 缩波道具有聚波器和转能器的双重作用。水库与外海间的水头落差可达3-8m，利用水轮发 电机组可W发电。聚波水库装置的优点是一级转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低， 系统出力稳定。不足之处是电站建造对地形有要求，不易推广。
[0009] 4、波动俊式海浪发电装置，如图5,在图示状态下，=个波动俊体将随着海浪上下 运动，缸体间的夹角是不断变化的，从而产生相对运动，在俊体之间安装液压紅，液压缸 的缸筒和缸杆分别和两个不同的按俊体相连。两俊体角度的相对差值使缸杆和缸筒产生相 对运动，推动液压内的液压油运动，液压油带动液压马达（图中未画出）转动，液压马达 带动和它相连的发电机转动，产生电能。运种发电装置的效率可达50%，而且结构简单， 制造成本低，安装方便，可适应各种海况，维修方便，可靠性高，能够经受大风大浪的袭 山O 【实用新型内容】
[0010] 针对上述中聚波水库式对地形要求严格不易推广，摆式波能型机械维修较为困 难，而震荡水柱型二级转换效率低发电不稳定的问题，本实用新型提供一种造价廉价、稳定 性高、能量转换率高、运行维护成本低、便于操作推广的海浪发电动力装置。
[0011] 本实用新型的技术方案是，包括置于海平面下的横向放置的动力装置单元管，动 力装置单元管的一端面对海浪设置，动力装置单元管的另一端上连通有竖向设置的且端部 伸出海平面的储水管，动力装置单元管的中部设有竖向的且端部伸出到海平面的发电单元 管，所述动力装置单元管内设有两端与动力装置单元管密封连接且可在其内横向移动的动 力装置，所述发电单元管内装有经动力装置驱动的发电装置。
[0012] 本实用新型构造简单，造价低廉，各仓室相对独立，便于管理，运行成本低，且对无 特殊要求，可W将小型的装置固定在驻礁部队的高脚屋上，为驻礁部队提供电力也易于单 元群体化，适合大规模推广，既可形成防洪大巧更可扩大发电规模。世界各国都在加大投入 研究对海洋波浪能的利用，本设计的往复式海浪发电动力装置构造简单、运行维护成本低、 能源利用率高，优势明显，应用前景广泛。
【附图说明】
[0013] 图1为震汤水柱原理不意图。
[0014] 图2为振荡浮子式海浪发电装置原理。
[0015] 图3为鸭式海浪发电装置。
[0016] 图4为聚波水库波能装置原理图。 阳017]图5为波动俊式海浪发电装置原理图。
[0018] 图6为本实用新型装置整体构造图。
[0019] 图7为动力装置单元管与活塞的连接剖视图。
[0020] 图中标号为：1-气室，2-气室口，3-双向透平机，4-发电机，5-基座，6-浮体，7-发 电室，8-齿轮巧日发电机相连)，9-齿条，10-立柱，11-鸭背，12-鸭尾，13-鸭肚，14-回转轴， 15-鸭嘴，16-波动俊，17-较接装置，18-液压缸，19-动力装置单元管，20-储水管，21-发 电单元管，22-第二水袋，23-第一水袋，24-连接件，25-活塞，26-海浪发电机，27-内棘轮 结构，28-齿轮，29-凸起，30-网状透水盖。
【具体实施方式】
[0021]W下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0022] 如图6和图7所示，包括置于海平面下的横向放置的动力装置单元管19,动力装置 单元管19的一端面对海浪设置，动力装置单元管19的另一端上连通有竖向设置的且端部 伸出海平面的储水管20,动力装置单元管19的中部设有竖向的且端部伸出到海平面的发 电单元管21，所述动力装置单元管19内设有两端与动力装置单元管19密封连接且可在其 内横向移动的动力装置，所述发电单元管21内装有经动力装置驱动的发电装置。
[0023] 所述动力装置单元管19面对海浪的一端内密封连接有袋口面对海浪的第二水袋 22,所述动力装置单元管19的另一端密封连接有袋口面对储水管20的第一水袋23,所述第 一水袋23和第二水袋22之间设有连接件24,连接件24的两端分别设有可轴向移动的活塞 25,两活塞25分别置于发电单元管21的两侧，构成动力装置。
[0024] 所述连接件24为齿条。
[00巧]所述发电装置包括置于发电单元管21内上端的海浪发电机26,海浪发电机26的 输入轴上套装有可单向转动的内棘轮结构27,内棘轮结构27上套装有与齿条配合的齿轮 28O 阳0%] 所述活塞25边缘与动力装置单元管19的管壁不接触，动力装置单元管19的管壁 上设有至少两排凹型轨道槽，活塞25上设有滑动置于凹形轨道槽内的凸起29。
[0027] 所述动力装置单元管19面对海浪的端口的口径呈向内缩小的卿趴状。
[0028] 所述第一水袋23和第二水袋22均有多层，相互套设在动力装置单元管19内。
[0029] 所述第一水袋23和第二水袋22的多个套装的水袋之间设有漏水报警装置。
[0030] 所述第一水袋23和第二水袋22的袋口前端均设有网状透水盖30。
[0031] 本动力发电装置的整体形状为F型，由直