[发明专利]一种利用波浪能提取深海水装置

说明书

本发明提出了一种可以利用海洋中波浪能提取深海水方案，设计了一种新型波浪能提取深海深海水装置，利用浮体在波浪中的上下起伏运动来开采深海水。整个装置主要由振荡浮体、海水柱塞泵、锚系部分等构成，本发明主要采用了柱塞泵原理，并利用杠杆原理把浮体通过与浮体转轴、浮体杠杆支架长臂、杠杆转轴、杠杆支架短臂、柱塞杆转轴及柱塞杆将波浪动力传递给柱塞泵中的柱塞，柱塞做往复运动的方式提取海水，解决了利用海洋能中的波浪能解决提取深海水过程中的能量供给问题，实现了深海水的无污染开采并降低了开采成本。

技术领域

本发明属于海洋能开发技术及海洋能应用技术领域，特别是涉及一种利用海洋波浪能提 取海洋中深层海水的装置。

背景技术

波浪是除潮汐外海水的另一种惊心动魄的大规模宏观运动。风越疾、浪越高。大浪滔天 时即使万吨巨轮也会随之飘舞。风是引起水面波动的主要外界因素。当风掠过海面时，海水 表面因受到空气的摩擦力和大气压力的作用而产生动荡。风速是决定波浪大小的主要因素。 一般情况下，风力达到10级以上时，波浪的高度可达12m，相当于四层楼的高度，更有甚者 常常高到15m以上。海上常见六七级风，它掀起的波浪也足有3m至6m高。海水是由质点组 成的，风的吹动或者潮汐的运动均会使海水质点相对海平面发生位移现象，从而使波浪具有 势能，而海水质点的运动，又会使波浪具有动能。因此，实际上波浪能是海洋表面所具有的 动能和势能的总和。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。 另外，波浪能的大小还与风速、风向、连续吹风的时间、流速等诸多因素有关。例如，台风 产生的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千千瓦。

海洋中的波浪主要是风浪，而风的能量又来自太阳，所以说波浪能是一种很好的可再生 能源。另据世界能源委员会的调查结果显示：全球可利用的波浪能达20亿kW，数量相当可 观。同时，波浪能由于具有以下优点也保证了其良好的可开发性：

(1)波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能源，同时也使其能量转化装置相对简单。 (2)尽管波浪能的能流密度偏低，但蕴藏量大。如太平洋、大西洋东岸中纬度30～40°区域， 波浪能可达30～70kW/m，某些地方更高达100kW/m，可以保证可开发利用能源的总量。

(3)冬季可利用的波浪能最大，可以有效缓解该季节能耗巨大的问题。

(4)波浪能是海洋中分布最广的可再生能源，因此波浪能可以成为海上偏远地区的能量来源。

所谓深层海洋水的定义是“斜温层”约海平面200米以下的海水。海洋是地球最大的矿 场，矿物质主要来源是来自陆地岩层受到雨水冲刷而融入海中，或是海底火山直接将矿物质 喷散至海水中。经过数千年的沉淀，在阳光无法进去以及高压的环境下均低温约6～9℃缓慢 的循环流动全世界。经由大洋性深层海流循环流经，由湧升现象将深层海水体带至中表层海 域。水龄必须超过上千年的条件。经过长时间的保存与表层海水污染的分离，导致深层水具 有丰富矿物质及无污染病原等特性的优势。在日本二十几年的开发与应用下甚至将深层水称 之为“神水”。因此深层海水将会是未来世纪“生物营养元最后的处女地”

科学技术是创造丰富的物质文明的原动力，如今则又承担着解决资源枯竭和环境污染等 课题的新任务。在这种情况下，深层海水作为可以再生且清洁的新资源，正受到人们的关注。 人们现今正研究各种利用深层海水的方法，如用来培养水产资源，作为能源的制冷剂等。

从海洋学的理论上讲，在大陆架外部海域的补偿深度(即海洋植物发生光合作用的极限 深度，一般认为以200米为其极限值)以下，便可称为“海洋深层”(无光层)。反之，浅于200米以上的海水则称之为“海洋表层”(有光层)。全世界海洋的平均水深为3800米， 在海洋学的定义约95％的海水都可以称为深层海水。深层水的形成因大气循环压力及地球自转导致表层洋流(或黑潮)快速流动到南北极地时，因寒冷而降温后干燥蒸发而盐度变高并冻结释出的盐分，使得这股水密度变大变重并缓慢下沉到海床深处，再以大约每2500年循环 地球一周的速度顺时钟运转