一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，包括水上平臺(tái)與水下浮臺(tái)，其特征在于：所述水下浮臺(tái)由若干個(gè)箱式浮艙組成，其中水下浮臺(tái)上設(shè)置有豎直浮艙，以豎直浮艙上端為基礎(chǔ)連接為水上平臺(tái)，在豎直浮艙的上端沿周向均布若干個(gè)波浪能吸收浮體，每個(gè)波浪能吸收浮體與豎直浮艙活動(dòng)連接使得波浪能吸收浮體通過支撐臂可繞豎直浮艙往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，線運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換元件一端鉸接在波浪能吸收浮體上端，另一端鉸接在豎直浮艙上。通過調(diào)節(jié)豎直浮艙和箱式浮艙的進(jìn)、排水量可實(shí)現(xiàn)裝置處于半潛浮的工作狀態(tài)或上浮至甲板露出水面的非工作狀態(tài)。該裝置采用了多個(gè)浮子實(shí)現(xiàn)了提升裝置的靈敏度和轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)了工作無對(duì)浪性，降低了裝置的運(yùn)輸、投放和轉(zhuǎn)移的成本和難度，減輕了裝置的維護(hù)難度，同時(shí)可作為一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的工作、生活平臺(tái)。
【專利說明】一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種能量轉(zhuǎn)換裝置，具體涉及利用海洋波浪能的能量轉(zhuǎn)換裝置，尤其是一種半潛式多浮子的波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化的環(huán)境下，海洋能等可再生清潔能源作為石油能源的補(bǔ)充品和替代品受到了全世界的關(guān)注。海洋天然存在而且占地廣闊，但目前很多地方的島嶼和海上設(shè)施大部分都還是依靠柴油發(fā)電，島上居民的生產(chǎn)、生活相對(duì)落后。因此，如何充分地利用海洋能源、開發(fā)廉價(jià)、高效的波浪能應(yīng)用技術(shù)，是具有重大意義的課題。海洋能的開發(fā)將有利于推動(dòng)海島和海上生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展，以及有利于開發(fā)海島和海上旅游資源。
[0003]近年來海洋波浪能的轉(zhuǎn)換技術(shù)及能量轉(zhuǎn)換裝置在技術(shù)研究發(fā)展方面已經(jīng)有較快的進(jìn)步，多種類型利用波浪能發(fā)電的技術(shù)已由理論化階段走向工業(yè)化和實(shí)用化階段。但現(xiàn)在的波浪能轉(zhuǎn)換裝置在實(shí)際使用中存在一些問題:1、裝置在小浪工況下的靈敏度差與轉(zhuǎn)換效率低的問題:要實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電的轉(zhuǎn)換裝置，往往需要將波浪能吸收浮子的尺寸做大、質(zhì)量做大，但大尺寸、大質(zhì)量的波浪能吸收浮子在小浪工況下的反應(yīng)靈敏度低、其轉(zhuǎn)換效率低，并會(huì)造成輸出連續(xù)性差的現(xiàn)象。2、裝置的運(yùn)輸、投放和移動(dòng)的成本高:傳統(tǒng)的波浪能轉(zhuǎn)換裝置在運(yùn)輸、投放和移動(dòng)的操作都比較困難，以往波浪能發(fā)電裝置的投放主要靠吊船吊裝，駁船運(yùn)輸，同時(shí)要有多條船配合；并且吊船工作時(shí)對(duì)海洋環(huán)境要求較高，因吊臂高聳，吊船船體稍有晃動(dòng)，吊臂就會(huì)出現(xiàn)較大幅度的運(yùn)動(dòng)，因此在波浪能投放點(diǎn)使用傳統(tǒng)的吊裝方式投放和回收裝置是非常困難的。3、維護(hù)困難:波浪能發(fā)電裝置處于風(fēng)浪較大的海域工作，環(huán)境惡劣且無人值守，如果裝置出現(xiàn)故障，往往需要將裝置拖行到岸上維修，或者工作人員登陸維修，但波浪能裝置一般都不便于登陸，因此維護(hù)難度較大，裝置如不能及時(shí)維護(hù)其使用壽命會(huì)大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，旨在解決裝置的維護(hù)、投放和移動(dòng)問題，同時(shí)提高裝置工作靈敏度、穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]包括水上平臺(tái)與水下浮臺(tái)，其特征在于:所述水下浮臺(tái)由若干個(gè)箱式浮艙組成，其中至少部分箱式浮艙上設(shè)置有豎直浮艙，以豎直浮艙上端為基礎(chǔ)將裝置上端連接為水上平臺(tái)，在豎直浮艙的上端沿周向均布若干個(gè)波浪能吸收浮體，每個(gè)波浪能吸收浮體與豎直浮艙活動(dòng)連接使得波浪能吸收浮體通過支撐臂可繞豎直浮艙往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)換元件一端鉸接在波浪能吸收浮體上端，另一端鉸接在豎直浮艙上。
[0007]進(jìn)一步的，本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案如下:
[0008]所述箱式浮艙的內(nèi)腔分成若干個(gè)艙體，每個(gè)艙體底部安裝帶水閥的排水管，艙體上表面安裝帶氣閥的排氣管。[0009]所述豎直浮艙的內(nèi)腔分成一個(gè)或若干個(gè)浮艙，所述豎直浮艙上端艙體設(shè)為永久浮艙，下端艙體設(shè)為可調(diào)艙體，可調(diào)艙體安裝有排水管道和閥門以及排氣管道和閥門。可調(diào)艙體可實(shí)現(xiàn)裝置上浮下沉動(dòng)作，并可調(diào)整裝置浮態(tài)。
[0010]每個(gè)波浪能吸收浮體與兩個(gè)支撐臂固定連接，支撐臂通過鉸鏈與豎直浮艙連接，因此波浪能吸收浮體通過支撐臂和鉸鏈可繞豎直浮艙往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述單個(gè)豎直浮艙的上部外周連接有3?6個(gè)波浪能吸收浮子，波浪能吸收浮體可為實(shí)心體也可為空心體。
[0012]所述波浪能吸收浮子是底部為倒圓角狀的圓柱體。
[0013]所述能量轉(zhuǎn)換元件可以為直線運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換器或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)電機(jī)。能量轉(zhuǎn)換元件在波浪能吸收浮體的推動(dòng)下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)將波浪能轉(zhuǎn)換為液壓能或其他形式的能量，實(shí)現(xiàn)從海洋中提取能量并將其轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換元件設(shè)有極限緩沖功能，加載可消耗掉多余的能量，起到保護(hù)能量轉(zhuǎn)換元件的功能，極限緩沖功能也可設(shè)在結(jié)構(gòu)上，即在波浪能吸收浮體運(yùn)動(dòng)極限位安裝緩沖液壓缸或其他緩沖材料。
[0014]所述水上平臺(tái)的為鏤空的通道式平臺(tái)。
[0015]所述豎直浮艙呈對(duì)稱的點(diǎn)陣式分布。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:1、該裝置采用了多個(gè)圓柱體型波浪能吸收浮子來擴(kuò)大發(fā)電功率，增強(qiáng)了工作單元的靈敏度，提升了能量轉(zhuǎn)換率。2、整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)為軸對(duì)稱體，豎直浮艙呈對(duì)稱分布，豎直浮艙上的波浪能吸收浮子呈圓周對(duì)稱分布，且裝置整體通過四角十字拋錨固定，對(duì)稱體設(shè)計(jì)大大降低了裝置的不穩(wěn)定情況，實(shí)現(xiàn)了無對(duì)浪性的無差別工作，也降低了錨泊難度。3、裝置采用半潛浮艙設(shè)計(jì)，工作時(shí)通過調(diào)節(jié)豎直浮艙的水量使裝置下半部分下沉，轉(zhuǎn)移裝置時(shí)也通過調(diào)節(jié)豎直浮艙的水量使整個(gè)裝置上浮，可像船舶一樣在水面拖航；當(dāng)裝置需要維護(hù)時(shí)，也通過調(diào)節(jié)豎直浮艙的水量使整個(gè)裝置上浮，使所有設(shè)備均露出水面，便于維護(hù)。半潛浮艙設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，降低了裝置的運(yùn)輸、投放和轉(zhuǎn)移的成本和難度。4、裝置還設(shè)有水上平臺(tái)，在平臺(tái)上可供設(shè)備和人員登陸，利于能量轉(zhuǎn)換后的應(yīng)用，可作為具有實(shí)用價(jià)值的生產(chǎn)和生活平臺(tái)，同時(shí)也減輕了人員對(duì)裝置的維護(hù)難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置的側(cè)面圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖；
[0019]圖3為圖1中單個(gè)豎直浮艙及與其連接的浮子的放大圖；
[0020]圖4為圖2中單個(gè)豎直浮艙及與其連接的浮子的放大圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置工作狀態(tài)正視圖；
[0022]圖6為本發(fā)明的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置工作狀態(tài)俯視圖；
[0023]圖7為本發(fā)明的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置處于運(yùn)輸狀態(tài)的示意圖；
[0024]附圖標(biāo)記:1-水下浮臺(tái)；11_箱式浮艙；2_豎直浮艙；21_永久浮艙；22_可調(diào)浮艙；3_波浪能吸收浮子；4_第一支撐臂；5_第二支撐臂；6_能量轉(zhuǎn)換元件；7_水上平臺(tái)；8-工作機(jī)房。
【具體實(shí)施方式】[0025]以下結(jié)合附圖1至附圖7，進(jìn)一步地闡明本發(fā)明的具體實(shí)施例:
[0026]如圖1至圖4所示，一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，包括:一個(gè)船狀的四方形水下浮臺(tái)1，水下浮臺(tái)I由箱式浮艙11組成；在箱式浮艙11上設(shè)置有多個(gè)呈對(duì)稱的陣列式排布的豎直浮艙2，豎直浮艙2的內(nèi)腔分成上下兩個(gè)浮艙，上端的為永久浮艙21，下端的為可調(diào)浮艙22，豎直浮艙2坐落在水下浮臺(tái)I上；在可調(diào)浮艙22的底部安裝有延伸至側(cè)邊的進(jìn)排水管，且進(jìn)排水管的末端設(shè)有水閥，在可調(diào)浮艙22的上部安裝有充排氣管，且充排氣管的末端設(shè)有氣閥；在每個(gè)豎直浮艙2的上端部外周連接有4個(gè)波浪能吸收浮子3(可以為3-6個(gè)均可)，4個(gè)波浪能吸收浮子3沿豎直浮艙2的中軸對(duì)稱分布。波浪能吸收浮子3是底部為倒圓角的圓柱體。波浪能吸收浮子3的頂部連接有第一支撐臂4和第二支撐臂5，第一支撐臂4和第二支撐臂5通過鉸鏈平行地鉸接在豎直浮艙2的上端部外壁上。波浪能吸收浮子3的頂部鉸接有能量轉(zhuǎn)換元件6，能量轉(zhuǎn)換元件6為液壓缸，能量轉(zhuǎn)換元件6的另一端也鉸接在豎直浮艙2的上端部外壁上。
[0027]在多個(gè)豎直浮艙2的頂部還設(shè)有一個(gè)水上平臺(tái)7，水上平臺(tái)7為鏤空的通道式設(shè)計(jì)，且始終漂浮在水面上，可供設(shè)備或人員登陸。在水上平臺(tái)7上還設(shè)有工作機(jī)房8，可供設(shè)置該裝置的其他必需機(jī)器設(shè)備使用。
[0028]如圖5所示，半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置在目的海域投放后，裝置下潛到設(shè)計(jì)水位時(shí)，水下浮臺(tái)I內(nèi)的箱式浮艙11全部進(jìn)水，以及豎直浮艙2的可調(diào)浮艙22也部分進(jìn)水，然后在水下浮臺(tái)I的四個(gè)角呈十字型拋錨，使半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置半潛浮地錨泊在指定位置處。波浪能吸收浮子3在水線上漂浮，受到波浪推動(dòng)，使得波浪能吸收浮子3繞第一支撐臂4和第二支撐臂5與豎直浮艙2的連接點(diǎn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓缸的能量轉(zhuǎn)換元件6在波浪能吸收浮子3的推動(dòng)下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)將波浪能轉(zhuǎn)換為液壓能。
[0029]如圖7所示，需要將半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)輸?shù)絼e處時(shí)，可通過可調(diào)浮艙22排水進(jìn)氣，箱式浮艙11部分或全部排水進(jìn)氣，調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)裝置上浮到水面，然后將裝置與拖船連接，箱式浮艙11和豎直浮艙2均充氣，裝置在浮力作用下較易被拖行。
[0030]本發(fā)明裝置運(yùn)輸和工作情況簡(jiǎn)述如下:裝置下水后，類似一艘駁船漂浮于水面之上，拖輪拖帶本發(fā)明裝置到達(dá)投放目的地后四角向外拋錨，呈十字型(如圖6所示)。然后有步驟的使箱式浮艙11和部分豎直浮艙2進(jìn)水，裝置下潛到設(shè)計(jì)水位即可滿足做功發(fā)電需求。在波浪作用下，波浪能吸收浮體3通過支撐臂繞鉸鏈往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)能量轉(zhuǎn)換元件6往復(fù)做功，將波浪能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，并最終轉(zhuǎn)換為電能。能量轉(zhuǎn)換元件6可以根據(jù)需要采用不同形式的能量轉(zhuǎn)換元件，如液壓缸、直線發(fā)電機(jī)、磁流體發(fā)電機(jī)等。當(dāng)需要遷移本發(fā)明裝置到其他海域工作時(shí)，其回收過程與投放工作順序相反，按照設(shè)定程序給豎直浮艙2和箱式浮艙11加氣排水，本發(fā)明裝置將逐步浮起直至箱式浮艙11甲板浮出水面。收起錨鏈和錨，則本發(fā)明裝置與海底鏈接的錨泊力解除，可通過拖輪將本發(fā)明裝置拖運(yùn)到任何滿足水深條件的工作海域，重復(fù)拋錨、松鏈、下潛等工作，本發(fā)明裝置又可重新投入發(fā)電工作。如果裝置運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)達(dá)到需進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)的設(shè)計(jì)時(shí)間，則可浮起本發(fā)明裝置，使箱式浮艙11甲板露出水面，維護(hù)、保養(yǎng)人員和設(shè)備可登上工作。若本發(fā)明裝置遭遇海嘯和臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害的正面襲擊，則可事先將本發(fā)明裝置浮起、收錨后拖行到附近港口避災(zāi)，也可采用將裝置整體下潛至水面以下一定深度來實(shí)現(xiàn)躲避臺(tái)風(fēng)襲擊。
【權(quán)利要求】
1.一種半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括水上平臺(tái)與水下浮臺(tái)，其特征在于:所述水下浮臺(tái)由若干個(gè)箱式浮艙組成，其中至少部分箱式浮艙上設(shè)置有豎直浮艙，以豎直浮艙上端為基礎(chǔ)連接為水上平臺(tái)，在豎直浮艙的上端沿周向均布若干個(gè)波浪能吸收浮體，每個(gè)波浪能吸收浮體與豎直浮艙活動(dòng)連接使得波浪能吸收浮體通過支撐臂可繞豎直浮艙往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)換元件一端鉸接在波浪能吸收浮體上端，另一端鉸接在豎直浮艙上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述箱式浮艙的內(nèi)腔分成若干個(gè)艙體，每個(gè)艙體底部安裝帶水閥的排水管，艙體上表面安裝帶氣閥的排氣管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述豎直浮艙的內(nèi)腔分成一個(gè)或若干個(gè)浮艙，所述豎直浮艙上端艙體設(shè)為永久浮艙，下端艙體設(shè)為可調(diào)艙體，可調(diào)艙體安裝有排水管道和閥門以及排氣管道和閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述波浪能吸收浮體與兩個(gè)支撐臂固定連接，支撐臂通過鉸鏈與豎直浮艙連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述單個(gè)豎直浮艙的上部外周連接有3?6個(gè)波浪能吸收浮子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述波浪能吸收浮子是底部為倒圓角狀的圓柱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換元件為直線運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換器或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述水上平臺(tái)為鏤空的通道式平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半潛式多浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述豎直浮艙呈對(duì)稱的點(diǎn)陣式分布。
【文檔編號(hào)】F03B13/16GK103452742SQ201310410555
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】盛松偉, 王坤林, 游亞戈 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所