專利名稱：一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新能源的應用領域，具體涉及一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具。
背景技術：
出于對環(huán)保和節(jié)約能源的考慮，可再生能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的關注。波浪能作為可再生能源的一種，具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點，它的開發(fā)和利用由于巨大的海洋面積而顯出了無限的潛能。就波浪能的應用來說，較為直接地，可將其轉換為航行動力或電力等可利用能源，替代原有的汽油等消耗型能源。但是，在現有技術中，還沒有出現較好的將波浪能轉化為可利用能源的裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具，能夠將波浪能轉換為可利用能源。本發(fā)明提供了一種波浪能推進裝置，包括能量轉換器，其具有對稱面，并在沿垂直于該對稱面的方向上具有翼型結構的截面形狀；其中，所述能量轉換器在所述對稱面的兩側分別具有相互對稱的上表面和下表面；多組導流器，其中，每組導流器包括一對翼刀結構，該一對翼刀結構分別設置在所述能量轉換器的所述上表面和所述下表面。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，所述翼型結構具有從一端向另一端漸縮的形狀。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，所述翼型結構具有尺寸較大一端與從該一端漸縮的尺寸較小一端，所述尺寸較大一端具有圓弧過渡形狀，所述翼型結構的所述上表面和所述下表面在所述異性結構的所述尺寸較小一端交匯。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，所述翼刀結構所在的平面與所述對稱面垂直。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，每組所述翼刀結構位于同一平面上。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，每組所述翼刀結構在垂直于所述對稱面的方向上全部包圍所述能量轉換器的表面。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，每組所述翼刀結構在垂直于所述對稱面的方向上部分包圍所述能量轉換器的表面。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，相鄰的所述導流器之間間隔的距離為所述翼型結構的弦長的0. 3-2倍。本發(fā)明還提供了一種安裝有如前述的一種波浪能推進裝置的水上交通工具，包括船體；
所述一種波浪能推進裝置，該一種波浪能推進裝置安裝于船體的外部；所述能量轉換器的翼型結構具有尺寸較大一端與從該一端漸縮的尺寸較小一端，所述尺寸較大一端朝向所述船體的航行方向設置。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，所述船體上安裝有至少一對所述一種波浪能推進裝置，每對所述一種波浪能推進裝置分別安裝在所述船體的兩側；和/或；所述船體為相互連接的雙船體，所述一種波浪能推進裝置安裝于所述雙船體的下方中間位置。通過本發(fā)明提供的一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具，能夠帶來以下至少一種有益效果I.能夠將波浪能轉換為可利用能源。本發(fā)明提供的一種波浪能推進裝置在使用時浸入水中，水流是類似于空氣的流體結構，能量轉換器類似于飛機的翼型。當波浪帶動水流相對于能量轉換器上下流動時，能量轉換器上會產生一個斜向上或斜向下的升力，升力的水平分力總是朝前指向船舶的前進方向，給船舶航行提供動力。從而，可將波浪的動能轉換為船舶的航行動能。2.能夠對波浪起到導流作用，使可利用的有效波浪能更多。本發(fā)明的導流器即是用于對流過的波浪進行導流和整流，從而可抑制相鄰水域中不同速度的水流之間的流動干擾。進一步地，還可以抑制能量轉換器有可能產生的失速現象。3.簡化結構，提高能量利用率，同時降低使用磨損，延長使用時間。本發(fā)明的能量轉換器放入水中即可在波浪能的驅動下為船舶提供航行動力，不需要控制系統(tǒng)再進行控制其運動或調整角度，同時省去控制系統(tǒng)的設置還可有效避免對波浪能利用時的時間延遲問題，從而可以簡化結構，提高能量利用率。進一步地，本發(fā)明的能量轉換器無需旋轉或調整角度運動等運動方式，從而可以有效避免上述的運動方式存在的磨損問題，進而保護結構，延長其使用時間。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖所示實施例得到其它的實施例及其附圖。圖I為本發(fā)明的能量轉換器的一種實施例的具有翼型結構的側視角度的截面形狀示意圖；圖2為本發(fā)明的能量轉換器的一種實施例的俯視圖；圖3為圖2的主視圖；圖4為本發(fā)明的安裝有一種波浪能推進裝置的水上交通工具的一種實施例的俯視角度示意圖；圖5為本發(fā)明的安裝有一種波浪能推進裝置的水上交通工具的另一種實施例的王視角度不思圖；其中，I為能量轉換器，101為能量轉換器的對稱面，2為導流器，301為單船體，302為雙船體，V為水流速度，L為能量轉換器在水流的作用下產生的升力，LI為升力L的水平分力，L2為升力L的豎直分力。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發(fā)明各實施例的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。實施例一本發(fā)明的實施例一提供了一種波浪能推進裝置，包括能量轉換器，其具有對稱面，并在沿垂直于該對稱面的方向上具有翼型結構的截面形狀；其中，所述能量轉換器在所述對稱面的兩側分別具有相互對稱的上表面和下表面；多組導流器，其中，每組導流器包括一對翼刀結構，該一對翼刀結構分別設置在所述能量轉換器的所述上表面和所述下表面。參照圖1，一種波浪能推進裝置包括能量轉換器I和多組導流器2，能量轉換器I具有對稱面101，能量轉換器I具有以該對稱面101上下對稱的結構，并以該對稱面為基準形成上表面和下表面。在垂直于該對稱面101的方向上，能量轉換器的截面形狀為翼型結構。下面對能量轉換器在波浪能的作用下產生船舶等水上交通工具的航行推力的過程進行說明參照圖1，一種波浪能推進裝置在使用時浸入水中。波浪本是上下運動，但當安裝有一種波浪能推進裝置的船舶啟動后，其具有前進速度，波浪相對于船就會斜向上或斜向下流動，即相對于船具有斜向上或斜向下的運動速度。參照圖1，例如當水流相對于能量轉換器移動且水流速度為V時，在該水流作用下，會在能量轉換器I上形成斜向下的轉換力，即升力L。升力L可分解為水平分力LI和豎直分力L2，且水平分力LI總是朝前指向船舶的前進方向，給船舶航行提供動力。參照圖I，當船舶的航行速度較高時，能量轉換器產生的升力較大，本發(fā)明的一種波浪能推進裝置的能量轉換效率才會較高。例如，當船舶的航行速度是波浪上下流動速度的2. 5-8倍時，能量轉換效率將會更高。更優(yōu)地，當水流速度V和翼型的對稱面之間的夾角為7-20°時，且船舶以波浪上下流動速度的2. 5-8倍航行時，能量轉換效率將會達到一個較高值，為10%以上，經過試驗驗證，可達到40%。故基于此設想，本發(fā)明的一種波浪能推進裝置還可增加輔助動力裝置，例如馬達等，以使船舶能夠從靜止狀態(tài)較快進入高速航行狀態(tài)。而當船舶高速航行時，可關閉輔助動力裝置，啟用能量轉換器和導流器，從而實現對波浪能的有效利用。在實施例一中，一種波浪能推進裝置進一步包括多組導流器2。由于波浪具有不定向及速度不均等特點，如果不加以引導，則會產生相互抵消或與航行方向相反的升力。而本發(fā)明的導流器則可設置在能量轉換器的上下表面以對流過的波浪進行導流和整流，從而可抑制相鄰水域中不同速度的水流之間的流動干擾，引導相鄰水域中的水流使其實現盡可能的同向流動。進一步地，還可以抑制能量轉換器有可能產生的失速現象。失速是當翼型結構與氣流或水流夾角(迎角)增大到一定的程度(臨界迎角)后，翼型結構上表面氣流分離，導致升力減小的現象。而導流器則可引導水的流向，使更多的有效升力產生，從而有效避免失速現象。在本發(fā)明的導流器中，每組導流器包括一對翼刀結構，參照圖1，每對中的兩個翼刀結構分別設置在能量轉換器的翼型結構的上、下表面，且翼刀立起設置，在垂直于對稱面的方向上具有一定高度，用于對水流起導流作用。同時厚度較薄，可以減小對波浪的阻力，同時能夠減輕船體的重量。實施例二在實施例一的基礎上，本發(fā)明提供了實施例二。實施例二中的翼型結構具有如圖I所示的從一端向另一端漸縮的形狀，即形成了尺寸較大一端和尺寸較小一端，從尺寸較大一端向尺寸較小一端漸縮。優(yōu)選地，參照圖I，尺寸較大一端(如圖I中的左端)具有圓弧過渡形狀，從而可以減小對水流的阻力。同時，翼型結構的上表面和下表面以對稱面為基準，圓弧過渡，并在尺寸較小一端(如圖I中的右端)交匯。優(yōu)選地，尺寸較小一端為尖部。該翼型的形狀類似于魚的仿生形狀，具有流線形，使得水流的阻力減小。優(yōu)選地，翼刀結構可依照翼型結構的漸縮形狀、弧度形狀、上表面和下表面的形狀設置于能量轉換器上，從而可減小水流的阻力。更優(yōu)地，翼刀結構各處的高度相同。實施例三在實施例一的基礎上，本發(fā)明提供了實施例三。參照圖1，圖2，圖3，實施例三中的每對翼刀結構位于與對稱面101垂直的同一平面上。如果每對翼刀結構分別位于相距較近的平面上(即所處的兩個平面相距較短的距離)，也可實現導流的功能。同時，如果翼刀結構所處的平面相對于翼型結構的對稱面近似垂直，也不影響其的導流功能。實施例四在實施例三的基礎上，本發(fā)明進一步提出實施例四。實施例四中的每組翼刀結構全部包圍翼型結構的外輪廓，即全部包圍能量轉換器在垂直于對稱面方向上的表面(為一封閉的線條)，從而可以增大導流作用。實施例五在實施例三的基礎上，本發(fā)明進一步提出實施例五。參照圖1，實施例五中的翼刀結構全部包圍翼型結構的尺寸較小一端，露出尺寸較大一端。實施例六在實施例一的基礎上，本發(fā)明進一步提出實施例六。參照圖2和圖3，能量轉換器I上可等距設置有多組導流器2。相鄰的每組導流器之間間隔的距離為翼型結構的弦長的0. 3-2倍。由于導流器的分布密度太小則導流、整流效果不明顯，而如果分布密度太大又會增大阻力。優(yōu)選地，翼刀結構的厚度盡可能薄，從而可以減輕重量。實施例七實施例七是安裝有如前述的一種波浪能推進裝置的水上交通工具(例如船舶)的一種實施例。在本實施例中，水上交通工具包括船體；所述一種波浪能推進裝置，該一種波浪能推進裝置安裝于船體的外部；所述能量轉換器的翼型結構具有尺寸較大一端與從該一端漸縮的尺寸較小一端，所述尺寸較大一端朝向所述船體的航行方向設置。
參照圖4，水上交通工具包括船體301和安裝于船體外部的一種波浪能推進裝置。一種波浪能推進裝置包括能量轉換器I和多組導流器2，且能量轉換器I的翼型結構具有尺寸較大一端和尺寸較小一端，并從尺寸較大一端向尺寸較小一端漸縮。在安裝使用時，尺寸較大一端朝向船體的航行方向設置。實施例八在實施例七的基礎上，本發(fā)明進一步提出實施例八。實施例八中的船體為單船體，可參照圖4，在船體301處可安裝至少一對一種波浪能推進裝置，每對中的兩個一種波浪能推進裝置分別安裝在船體301的兩側，且分別位于船體兩側的相對位置處，這樣可以使得產生的推進力均勻、穩(wěn)定。優(yōu)選地，一種波浪能推進裝置可為折疊式結構，使用時展開，停止使用時可折疊收起在船體兩側。更優(yōu)地，可設置自動控制系統(tǒng)，控制一種波浪能推進裝置完成展開和收起功能。實施例九在實施例七的基礎上，本發(fā)明進一步提出實施例九。實施例九中的船體為雙船體，可參照圖5。圖5中所示的船體為雙船體302，且兩個子船體相互連接。針對于此種船體，可將一種波浪能推進裝置安裝在雙船體的下方中間位置，從而提供穩(wěn)定、均勻的航行推進力。一種波浪能推進裝置也可在使用時展開，停止使用時收起。實施例九也可借鑒實施例八的方法，設置至少一對一種波浪能推進裝置，且每對中的兩個一種波浪能推進裝置對稱設置在兩個子船體的兩側。進一步地，一種波浪能推進裝置可為折疊式結構，使用時展開，停止使用時可折疊收起在兩個子船體兩側。更優(yōu)地，可設置自動控制系統(tǒng)，控制一種波浪能推進裝置完成展開和收起功能。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，導流器的翼刀結構可以沿垂直于能量轉換器的方向全部包圍或部分包圍能量轉換器，例如(1)翼刀結構的頭尾兩端與翼型結構的頭尾兩端分別對齊；(2)翼刀結構類似于魚的背鰭的仿生結構，翼型結構類似于魚身的仿生結構，翼刀結構的長度短于翼型結構；(3)翼刀結構只與翼型結構的其中一端(頭尾兩端之一)對齊，例如圖I所示為翼刀結構只與翼型結構的尾端對齊的情況。在本發(fā)明的各實施例中，優(yōu)選地，能量轉換器的橫截面形狀的翼型結構的具體型號、翼刀結構的前后位置、及翼刀結構的高度可根據不同的應用環(huán)境下的流體力學實驗進行優(yōu)化調整。本發(fā)明提供的各種實施例可根據需要以任意方式相互組合，通過這種組合得到的技術方案，也在本發(fā)明的范圍內。顯然，本領域技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種波浪能推進裝置，其特征在于，包括能量轉換器，其具有對稱面，并在沿垂直于該對稱面的方向上具有翼型結構的截面形狀；其中，所述能量轉換器在所述對稱面的兩側分別具有相互對稱的上表面和下表面；多組導流器，其中，每組導流器包括一對翼刀結構，該一對翼刀結構分別設置在所述能量轉換器的所述上表面和所述下表面。
2.如權利要求I所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，所述翼型結構具有從一端向另一端漸縮的形狀。
3.如權利要求2所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，所述翼型結構具有尺寸較大一端與從該一端漸縮的尺寸較小一端，所述尺寸較大一端具有圓弧過渡形狀，所述翼型結構的所述上表面和所述下表面在所述異性結構的所述尺寸較小一端交匯。
4.如權利要求I所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，所述翼刀結構所在的平面與所述對稱面垂直。
5.如權利要求4所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，每組所述翼刀結構位于同一平面上。
6.如權利要求4所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，每組所述翼刀結構在垂直于所述對稱面的方向上全部包圍所述能量轉換器的表面。
7.如權利要求4所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，每組所述翼刀結構在垂直于所述對稱面的方向上部分包圍所述能量轉換器的表面。
8.如權利要求I所述的一種波浪能推進裝置，其特征在于，相鄰的所述導流器之間間隔的距離為所述翼型結構的弦長的O. 3-2倍。
9.一種安裝如權利要求1-8任一項所述的一種波浪能推進裝置的水上交通工具，其特征在于，包括船體；所述一種波浪能推進裝置，該一種波浪能推進裝置安裝于船體的外部；所述能量轉換器的翼型結構具有尺寸較大一端與從該一端漸縮的尺寸較小一端，所述尺寸較大一端朝向所述船體的航行方向設置。
10.如權利要求9所述的水上交通工具，其特征在于，所述船體上安裝有至少一對所述一種波浪能推進裝置，每對所述一種波浪能推進裝置分別安裝在所述船體的兩側；和/或；所述船體為相互連接的雙船體，所述一種波浪能推進裝置安裝于所述雙船體的下方中間位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及新能源的應用領域，具體涉及一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具，其中，波浪能推進裝置，包括能量轉換器，其具有對稱面，并在沿垂直于該對稱面的方向上具有翼型結構的截面形狀；其中，所述能量轉換器在所述對稱面的兩側分別具有相互對稱的上表面和下表面；多組導流器，其中，每組導流器包括一對翼刀結構，該一對翼刀結構分別設置在所述能量轉換器的所述上表面和所述下表面。通過本發(fā)明提供的一種波浪能推進裝置及安裝該裝置的水上交通工具，能夠將波浪能轉換為可利用能源，同時還可簡化結構、降低成本、提高能量利用率。
文檔編號B63H19/02GK102975839SQ201210555359
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者劉文斌 申請人:劉文斌