[实用新型]基于新型系泊的点头鸭式波浪能转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通用的，将波浪面的波浪能高效率地转换为电能的，称作点头鸭波浪能转换装置(下简称为点头鸭装置)的新结构，属于海洋工程及波浪发电领域。 

背景技术

一位叫Salter的工程师在他1974年的论文中介绍了一种独特的波能转换方法，使二维正弦波的转换效率可接近90％左右，如图1，图2所示。由于该装置的形状和运行特性酷似鸭的运动，因而称其为点头鸭。入射波的运动使动压力可有效地推动鸭身绕轴线旋转。另外，除动压力外，流体静压力的改变也使接近鸭嘴的浮体部分做上升和下沉往复运动。由于这两种压力所产生的运动是同相位的，在波浪运动的一个周期内，点头鸭将运动能和位能两者同时通过液压装置转化出去然后再由液压或电力系统把动能转换为电能。不过在不规则波作用下的点头鸭装置性能研究表明，在不规则波作用下，系统效率要低许多。在恶劣的海洋环境下，装置也极易损坏，所以Salter点头鸭没有得到广泛推广。因此，为了让点头鸭装置能发挥效能必须做到： 

1.装置必须在一定水深范围，即处于规则波范围； 

2.必须有规避灾难性海况(如台风袭击)的方法； 

3、必须有全天候的波面能利用能力，如图1所示固定在海床情况，则在低潮位时鸭体露出水面利用不上波面能，而在高潮位时鸭体淹没在波面下，从波浪理论知其所受的波浪力减少了。从海洋知识知潮位不但有天文潮(月亮周期引起)还有风景潮(大风引起)，因此将点头鸭装置锚固在海床是不可取的。 

目前国外有将点头鸭波能转换装量用缆索在海底锚碇后张紧的办法(见图3)将点头鸭装置置于一定水深的规波区域，但如前述它仍有不但受潮位影响，而且抗浪能力也弱的缺点。另外、海底缆索锚碇也是困难的，都要动用昂贵的打桩船，由中国科技人员创造的漂浮式系泊如图4示，其特点是a、在海底抛锚b.鸭体是漂浮的，其优点是不受潮位影响及可抗14级台风，但从海洋工程更专业角度看图4的方案，仍有下列问题； 

1、定点防飘移问题；用系船式办法锚碇系泊很难保证其不“走锚”，一但“走锚”就产生飘移。因此、为了“定点”及可靠系泊，海洋工程中锚链不是采用这种“强制”式的，而是悬链锚形式，它已广泛应用于单点系泊及“半潜式”钻井船技术中，但这种悬链锚形式必须有足够的水深造成“悬链状”而且悬链锚很长，造价是极高昂的； 

2.从图4看让点头鸭装置下沉作规避动作可操作性不明确，从海洋工程经验看“单点系泊”等也没有采用下沉方式规避的先例，原因也是可操作性不強； 

3.海底锚固点的设置，若防止走锚而用桩，则因为动用海洋工程船舶，其费用就很高。在海洋石油开发工程中，海上安装作业费用有时占到整个工程费用的30％-40％。 

因此，解决点头鸭装置锚固及系泊是紧迫的，有重要意义的课题。 

非专利文献； 

1、波浪发电装置的基本原理(百度文库) 

2、波浪能技术及其前景(中国科学院广州能源研究所、游亚戈研究员2010年11月24日 

3、海洋波浪能发电装置的研究现状与发展前景(张丽珍、羊晓晟、王世明、梁拥成、(上海海洋大学工程学院、上海) 

专利文献； 

1、授权公告号CN 201962696U实用新型名称：带水力冲刷助沉及加固的基设置的水下杯形基础(专利号：201020276443.0)发明人：古国维专利权人：古国维 

发明内容

分析了点头鸭装置锚固及系泊现状，本实用新型提出了一种基于CN 201962696U公开的带水力冲刷助沉及加固地基设置的水下杯形基础的系泊方案，该技术方案的要点是： 

1.基于新型系泊的点头鸭式波浪能转换装置，其特征是装置系泊采用X，Y方向约束，Z方向自由方式，具体办法是让点头鸭装置四角能上下滑动在基础立起的导管上。 

2.点头鸭装置四角能上下滑动在基础立起的导管是与基础预埋管套接而成。 

3.点头鸭水下附体是通过沉垫式底座连接板与套入导管的滑动套筒连接板连接的。 

4.鸭体不作改动前提下，将其水下附体的板状底座改为沉垫式，即封闭箱状，并安装有注水/排水管阀及进/排气管阀，通过注/排水调节，让点头鸭装置处于最理想的波面高度，在強台风袭击前，则注水下沉保护鴨体。 

5.沉垫式底座底面焊接有吊环，对应的基础顶面予埋有吊耳。 

6.基础为带水力冲刷助沉及加固的基设置的水下杯形基础，或是其它形式基础，如重力式，沉箱式，桩基式等，基础材料採用钢筋混凝土，或者是钢质的或复合材料的。