[发明专利]一种采能单元和棘轮以及波力发动机

说明书

技术领域

本发明属于波浪能利用技术领域，尤其涉及一种采能单元和棘轮以及波力发动机。

背景技术

随着社会的进步，经济的高速发展，人类对能源的需求与日俱增，造成包括石油、煤炭、天然气等化石能源的日渐枯竭，以及过度使用这些能源所造成的环境问题正在成为影晌人民身体健康和困扰人类发展的大难题，解决能源危机和环境污染问题已成为当今社会的两大主题，探索清洁可再生能源是实现可持续发展的必经之路。其实能源是无处不在，普洒的阳光，凛冽的寒风，奔腾咆哮的大海，这些都是我们能源的宝库。如何高效低成本的开发这些资源是迫切需要解决的重大课题。

其中，海洋波浪能的研究便是一个重要的方向，波浪能是一种具有能量密度高、不消耗燃料、无污染、储量大、分布广、利用难的能源。它是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。研究还表明，海浪在一天中每小时和一年中逐日变化方面小于其他可再生的资源(如风能或太阳能)，使它有望成为“全天候能源”。尤其是在能源消耗较大的冬季，在强烈的偏北风吹拂下，从黄海到南海形成一条东北-西南走向的大浪带，平均波高在2米以上，且周期在4-8s之间，可以利用的波浪能能量也最大，就世界范围内，欧洲的波能密度更是比我国高出许多倍，波浪能具有广阔的开发利用前景和巨大的经济和社会效益。

一个多世纪以来，由于波浪能的利用地点局限在海岸附近，容易受到海洋灾害性气候的侵袭。开发成本高，规模小，社会效益好但是经济效益差，投资回收期长，束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。

从目前国内外的研究状况来看，传统的投入试验运用的波浪能利用装置主要有聚波水库式、振荡水柱式、振荡浮子式。

振荡水柱式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。其缺点是能量转换效率较低，对小波浪的适应性不强，施工难度大，抗灾害能力差，且造价高昂。如中国的3KW、20KW、100KW波能发电站，日本的“海明号”发电船以及航标灯式波力装置都是属于这种类型。

振荡浮子技术包括了浮子式、筏式、摆式、蚌式等诸多技术，是利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等产生往复运动，驱动油、水等中间介质，通过中间介质转换推动发电装置发电。代表装置有我国的50kW岸式振荡浮子波浪能电站，葡萄牙海域的一套商业规模、按实际尺寸制造的海浪发电系统，希腊语中的“海蛇”，机械摆式是利用波浪推动一个机械臂上的摆板或浮子，带动齿轮或油压传动系统来驱动发电机发电，如日本在北海道的80KW摆式电站和中国在山东大管岛的30KW摆式电站。摆式装置比较适合波浪低频大推力的特点，转换效率较高，但摆式装置受潮位差的影响大，结构复杂，容易损坏，系统维护困难，造价高，较难大规模应用。

聚波水库式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，如挪威的350kW收缩波道装置(Tapered Channel)。

中国专利申请号01276572.4的实用新型专利公开了一种海浪动力装置，它包括由若干井架通过连接架连接组成的平台支架，在井架内置有浮体，浮体内的下端为配重室，上端为空气室，浮体上端系固的索链通过多个传动轮系固于浮体的下端，传动轮与动力输出轮连接，动力输出轮与调速器连接，调速器和发电机连接，在浮体6上端连接有调节阀，下端设有气、水管和挂钩，该挂钩可与平台支架下端的锁定器连接，该装置在常规海情时，靠海浪使浮体上、下运动来驱动动力输出轮带动调速器和发电机发电的，在特殊海情时，将浮体沉于海水中，且锁定在平台支架的下端。安全可靠，提高装置的使用寿命。具有充分利用水资源，发电便捷，成本低等优点，也可以作为水上作业的动力源。但该装置是利用浮体在井架内的上下运动来提取能量，浮体易与井架发生碰撞摩擦，需要滑轮、导轨导向，装置现场施工困难，单个装置容量小，不易进行能量汇聚形成强大的动力，

中国专利申请号91221474.0的实用新型专利公开了一种波浪发电原动装置，该装置由锚索、韧带、韧带盘、卷簧、发条盒、棘轮棘爪、主动转轴、变速箱、稳速器、转矩输出轴、内外锚和漂浮壳体构成，波浪上升是靠壳体所受浮力和冲击力输出转矩，下降时靠发条储存的势能输出转矩、具有结构简单、安装使用方便、造价低、应用范围广、全部机件密封抗浪能力强不易受损，功能不受高低潮影响，不需人工管理等优点。但装置自由漂浮海面上，容易受波浪横向推力、风力、海流影响而偏离垂直位置，影响装置效率，并且单机容量小，难以进行能量聚集，