[发明专利]浮体绳轮波浪能发电系统

说明书

技术领域

本发明属海浪发电领域。

背景技术

目前的波浪能转换系统，通常具有两个部分：第一部分为采集系统，作用是俘获波浪能； 第二部分为转换系统，即把俘获的波浪能转换为某种特定形式的机械能或电能。采集系统的 形式有振荡水柱式(OWC)、振荡浮子式(Buoy)、摆式(Pendulum)、鸭式(Duck)、筏式(Raft)、 收缩坡道式(Tapchan)、蚌式(Clam)等，提高波浪能俘获量的技术有通过波浪绕射或折射的聚 波技术，以及通过系统与波浪共振的惯性聚波技术。转换部分有空气叶轮、液压系统、低水 头水轮机、以及发电机等，提高转换效率的方法有可控叶片、变阻尼、整流、定压等，提高 能量质量的方法有能量缓冲和调励磁等。目前最常见的是振荡水柱+空气叶轮的波浪能装置， 另外，振荡浮子+液压系统也是目前发展势头最猛的波浪能装置，该技术采用浮子俘获波浪能， 通过与浮子连接的液压装置将波浪能转换成液压能，再通过发电机转换成电能，或通过其它 设备制造淡水或冰。

虽然波浪能转换的装置千变万化，但目前大多数仍无法适应变化多端的海浪，抗风浪能 力也差，在海浪小的时候，对其吸收波浪能的部分，推动力太小，远远达不到其额定效果， 吸收能力太差，而在海浪大的时候，又往往超过了它吸收波浪能装置的工作范围，导致系统 受损。

就拿就要投入商业运营的“海蛇”来说，在海浪波长小于它的每节长度的时候，海浪对 每节的作用几乎类同，无法让海蛇作“曲膝”的弯曲动作，因此无法吸收海浪能。如果海浪 的1/4波长大于海蛇总长度，虽然海浪的波高大了，但波形变得平缓，所以仍然无法有效的 吸收海浪能。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮体绳轮波浪能发电系统，它能够在大部分波形的波浪下仍能 够有效工作，有效工作时间长，抗风浪能力强。

本发明的技术方案(见图11)：

本系统利用浮体(1)来吸收波浪能，然后通过一端系在其上而另一端缠绕在转轮(3) 上的绳(2)拉动转轮(3)，实现将获得的无规律的波浪推力，转换成旋转动力，转轮(3) 一方面将动力输出给传动机构、发电机进行发电，另一方面收紧蜗簧(4)进行蓄能；在波浪 回落阶段，绳(2)变松，蜗簧(4)释放势能带动转轮(3)反转，将松垮的绳(2)收回。

工作原理详细如下：

根据波浪理论，波浪上的点实际上是在作圆周运动，不管多大的浪，只是圆周运动的半 径大小不同而已，所以漂浮在波浪上的浮体(1)也跟着在作圆周运动，这样浮体(1)与转 轮(3)相对距离就会发生周期变化。当浮体(1)与转轮(3)的距离增大时，一端系在浮体 (1)上，而另一端缠绕在转轮(3)上的绳(2)就会拉动转轮(3)旋转，从而将波浪不规 则的推力转换成旋转动力，拉程(即拉绳的行程)等于圆周运动的直径即波浪波高，同时在 此过程中也收紧了收绳用的蜗簧(4)。在波浪回落阶段，浮体(1)与转轮(3)之间距离减 小时，波浪推力消失，绳(2)变松，这时蓄能的弹簧(4)的弹性势能释放，带动转轮(3) 反向旋转，将绳(2)收回，波浪能采集，就是这样不断重复着拉、收两个过程。

对于简化型浮体绳轮波浪能发电系统(见图1)，转轮(3)输出的动力可直接给发电机 (19)或通过变速器再给发电机进行发电。

而对于完整型浮体绳轮波浪能发电系统，转轮(3)输出的动力先通过棘轮(12)变为单 向旋转动力，然后再通过液压系统输入端(13)、压力蓄能器(16)、液压系统输出端(17) 进行能量的汇集、稳压、输出，最后由发电机(19)将机械能转化为电能，必要的时候也可 以加辅助整流设备。

为了使转轮(3)位置能够尽量稳定，以配合转轮(3)与浮体(1)的相对运动，转轮(3) 所基于的的容器(25)，在水中，其垂直投影面积尽量大，以提高水的阻力，因为深处的水几 乎不流动。当然也可以不必用增加面积这个方法，而直接用系向海床的绳(26)拴住容器(25) 就可以了。

浮体(1)可采用圆形、正三圆角形、圆角矩形或其它种凸多边形板形状(之所以采用圆 角是为了防止尖角撕裂弹性衔接面)，多个板状的浮体(1)在一个平面内铺开，相邻浮体(1) 间通过弹性衔接面(6)衔接，从而构成整个一个浮体阵列面(5)，从而增加了与波浪的接触 面积，减少波浪绕过浮体而引起的能量流失，其容易弯曲性也使之能跟随各种形式的波浪弯 曲起伏，能够自动适应，从而高效率的吸收波浪能。