[发明专利]一种适应潮位变化的波浪能收集装置

说明书

技术领域

本发明属于波浪能收集装置，尤其涉及一种适应潮位变化的波浪能收集装置。

背景技术

波浪所蕴涵的能量主要是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。台风导致的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千kW，而波浪能丰富的欧洲北海地区，其年平均波浪功率也仅为20～40kW/m²，中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2～7kW/m²。

全世界波浪能的理论估算值也为109kW量级。利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3X10⁷kW。但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置，故实际的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。

波浪能量如此巨大，存在的如此广泛，自古吸引着沿海的能工巧匠们，想尽各种办法，企图驾驭海浪为人所用。将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的波能装置有设置在岸上的和漂浮在海里的两种。

海洋波浪能是一种清洁的可再生能源，可以用来发电、制冷、淡化海水，海洋波浪能利用技术繁多，其中点吸收式适合我国波浪条件。点吸收式装置又称为振荡浮子式装置，通常是用一个放在海中的浮子作为波浪能的吸收载体，然后将浮子吸收的能量通过一个放在岸上的机械或液压装置转换出去，用来驱动电机发电。如公开号为CN 103790759 A的申请文献提供了一种多轴点吸收式波浪能发电装置，所用浮子实现多个来波方向上波浪能的同时捕获，可同时沿垂向、纵荡和横荡三个方向分别做垂荡、横摇和纵摇运动，从而分别带动三个发电机同时工作，实现三个方向上波浪能的同时捕获发电，使装置的一次能量捕获和系统转换效率得到较大提高，进而使得装置能量输出更加平稳，发电质量得到提高。

点吸收式中振荡浮子式最为常见，一般的振荡浮子式浮子随波浪上下波动，浮子所能提供的拉力较小。近岸海浪的特点是宽波谷窄波峰，浮子直径、筒体直径受波峰宽度限制，因而不能实现大功率。

发明内容

为解决点吸收式中振荡浮子存在的技术问题，本发明提供了一种适应潮位变化的波浪能收集装置，其浮子尺寸可以突破波峰尺寸限制，装置在浮子浮力最大时工作，输出的海水压力恒定。

一种适应潮位变化的波浪能收集装置，包括固定在水中的筒体，筒体底部敞开且浸没在水中，壁面上设有朝向波浪的进水口，内部设有随水面浮动的浮子；

还包括置于筒体下方的机架，机架上安装有液压泵和驱动液压泵的链轮，所述浮子通过牵引组件带动链轮，所述的机架上还安装有控制液压泵工作扭矩的扭矩离合器。

在本发明中，波浪经进水口涌入筒体中，升高筒体内水面带动浮子上升，驱动链轮转动，波浪灌入筒体内漫过浮子时，浮子受力达到设定值，扭矩离合器打开，浮子向上运动时通过牵引组件带动链轮，使液压泵工作输出高压海水。

优选的，所述筒体上设有打开或关闭所述进水口的挡板，该挡板具有水平设置的转轴，且挡板与筒体之间设有保持挡板关闭的弹簧。

当海水无法克服弹簧阻力涌入筒体时，挡板在弹簧作用下关闭进水口。此时，筒体外部水位迅速下降而筒体内部水位下降较慢，浮子有足够的时间上升，保证了能量收集效率。

为加快海水的涌入，所述进水口的两侧安装有呈喇叭口状向外延伸的集浪板，该集浪板漂浮在水面上，为运动的波浪提供导向，使波浪朝进水口处聚集，提高此处的浪高，加快海水灌满筒体，集浪板自身重力与浮力相平衡，自动适应海面高度变化。

优选的，所述进水口的两侧安装有竖直的导轨，集浪板端部嵌入导轨内并沿导轨滑动配合。

潮位变化时，集浪板在浮力作用下沿导轨滑动，漂浮在海面上，收集不同高度海面上的波浪，为降低集浪板与导轨之间的滑动阻力，集浪板与导轨相接处的面之间设有活动滚珠。

优选的，所述筒体内部设有两对称分布的导向槽，浮子外部连接有与导向槽滑动配合的定位滑块。

浮子上的滑块与导向槽配合，用于限定浮子在筒体内的位置，防止浮子随意摆动，且该浮子与筒体内壁之间应具有落水间隙，使灌入的海水可落至浮子下部。

优选的，所述的牵引组件包括铰接在浮子底部的拉杆，拉杆底部安装有钩子，该钩子用于单向拉动绕设在链轮上的传动链。

拉杆和钩子的位置通过浮子限位固定，浮子浮动上升时，拉杆底部的钩子勾住钩环，向上拉动传动，浮子下降时，钩子与传动链脱开，以单向拉动传动链。

为便于传动链的安装，所述链轮的正上方设有张紧轮，所述传动链绕置在链轮和张紧轮上，拉动传动链，链轮和张紧轮均开始转动。