[发明专利]一种波浪引水装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋波浪能量的采集领域，具体涉及一种按波况调节浮体重量和平台储水压力的波浪引水装置。

背景技术

目前在运用波浪能提水(也可称为运用波浪能压水)方面，采用浮力前后摆动式压水的，比较典型的有英国女王大学的“牡蛎”(Oyster)式波浪能压水装置、芬兰AW-Energy公司的WaveRoller、英国兰开斯特大学的WRASPA等；采用浮力上下振荡压水的，以台湾人余运錩发明专利的浮具式波浪能引水装置为典型。

英国的“牡蛎”式等前后摆动式波浪能压水装置是利用波浪能推动浮筒组来回摆动压水，通过管路上岸。缺陷如下：仅对安装时设定的某一方向波浪，有一定的来回摆动压水效果，对于来波方向变化较大的海域，不适应；不容易和波浪形成共振采能效果；对水深的适应性较差；为输水上岸花费的能耗较多；性价比较低，无法用于商业化应用。

专利号为CN201210347071.X的中国发明专利公开了一种浮具式波浪能引水装置，利用波浪能推动浮具随波起伏上下压水，通过管路提水至海上钢构平台中的水箱。缺陷如下：

1)根据其提交的浮具提水产出能力书面报告：其浮具提水的水头不变即提水压力不变，浮具随波起伏，上下行程与波高完全相同，因此，其产出的功率与波高的一次方成正比。

而各国的波浪学均公认，波浪的功率与波高的平方成正比。显然，从数学模型来看，经过坐标原点的直线和二次方抛物线，除坐标原点外只可能有一个交点，因此，从原理上看，台湾人余运錩的浮具式波浪能引水装置只能在某一波高时有可能发生共振，在全年的大多数时段，不容易和波浪形成共振采能效果，提水效率有限。

从位于青岛市董家口港外根据该发明专利所制浮具的验证平台一年多实践验证效果来看，只在2015年7月11日,2015年第9号台风经过青岛东侧外海北上时，董家口港外海海域波浪较大的8.43小时中，第23时段的118秒时间内，出力异乎寻常地高，有可能发生了共振，因为已超出了浮具尺寸所截获的对应风力的波浪功率资源。当时青岛当地气象预报为：风力四到五级，短时阵风六级。而在全年的大部份时段内，浮具的提水产出相当有限且时断时续，在日常时段无法用水轮机正常稳定发电，无法实施商业化的运用。显然，不能将商业化的波浪发电，建立在全年偶尔光临的台风基础之上。

特将青岛市董家口海域浮具验证平台2015年7月11日波浪较大的8.43小时内海上实测的结果，列表如下：

表1 董家口测试台7月11日实测记录

在以上时段中，累积提水量为2736立方，持续测量时间为30339秒(折8.43小时)，总平均流量为每秒0.09立方，折算平均出力为20.7千瓦。

2)该发明专利的浮具式波浪引水装置是浮具带动两组活塞。浮具随波浪上下运动分别推动一组活塞提(压)水、另一组活塞吸水，浮具随波浪向上运动时，不但要提水入高位水箱，而且要为随后的向下压水蓄积能量，很明显，向上运动和向下运动的两个过程，不可能对称，不利于实现与波浪共振。并且，提水高程在提水活塞上形成的总压力加上浮具随波浪上下运动部份的总体惯性质量的重力，在运行中，为一不可调整的固定量，在波浪较小时，超过波浪的浮力，这就是数学模型上，直线上纵坐标超过二次方抛物线的情况，不但失去了实现共振的基本可能性，连一般的提水效率都达不到。

3)该发明专利的结构过于复杂，性价比较低，无法推进商业化应用。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种按波况调节浮体重量和平台储水压力的波浪引水装置，利用过往时段波浪参数和天气预报加权综合，通过平台压缩空气供应及控制系统，跟随平均波高波长变化，实时或定时调节储水罐内气压和浮具总重量，浮具吃水深度和吃水圆周线直径相应变化，为浮具随波浪共振提供基本条件，使采集波浪能量的效率得到提高，具有结构简单稳定、使用寿命长、效率明显提高等优点。

本发明的技术方案为：一种波浪引水装置，包括一根内置钢管桩的浮具中心桩腿，所述浮具中心桩腿中的钢管桩竖直穿过海底泥沙层直达海底基岩，所述浮具中心桩腿上设置有一个以其为运动轨道的倒圆台形浮具，所述浮具内置水泵，浮具下方通过一根圆筒形的连杆连接环形活塞，浮具中心桩腿的圆周外设有圆筒形液压缸体，环形活塞在浮具中心桩腿和圆筒形液压缸体之间的环形空间上下运动，圆筒形液压缸体底部分别通过单向止回阀连通海水和平台压力储水罐；