一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海岸結(jié)構(gòu)物領(lǐng)域，特別涉及一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)。它包括擺板、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、滑塊、墊片和滑動(dòng)軸，擺板、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸安裝與海底上的海洋工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物上；滑塊艙位于擺板上部；滑塊、墊片和滑動(dòng)軸均布放于擺板及滑塊艙內(nèi)部。其特征是：浮力擺擺板在波浪的作用下往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，擺板及滑塊艙內(nèi)滑塊會(huì)隨著擺板的運(yùn)動(dòng)沿著滑動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)到不同的位置，從而改變擺板的重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和自然周期，促進(jìn)波浪和擺板間共振，進(jìn)而提高波浪能轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明設(shè)計(jì)適用于實(shí)海況自然環(huán)境中的不規(guī)則波，能夠激發(fā)共振效應(yīng)，提高波浪能捕獲效率，形式簡(jiǎn)單易行，具有較高的可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海岸結(jié)構(gòu)物領(lǐng)域，特別是一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)遼闊的海域及海島周?chē)?，海洋可再生能源?chǔ)量十分豐富，包括波浪能、潮汐能、海流能、溫差能、鹽差能等，具有極高的開(kāi)發(fā)利用前景。其中，波浪能由于開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)環(huán)境影響最小且以機(jī)械能的形式存在，是品位最高的海洋能。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式，波浪能利用裝置的種類(lèi)繁多，關(guān)于波能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明專(zhuān)利超過(guò)千項(xiàng)。這些裝置主要基于以下幾種基本機(jī)理，即利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運(yùn)動(dòng)；利用波浪壓力的變化；利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能等。經(jīng)過(guò)20世紀(jì)70年代對(duì)多種波能裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室研究和80年代進(jìn)行的海況試驗(yàn)及應(yīng)用示范研究，波浪發(fā)電技術(shù)己逐步接近實(shí)用化水平，研究的重點(diǎn)也集中于4種被認(rèn)為是有商品化價(jià)值的裝置，包括振蕩水柱式裝置、擺式裝置、振蕩浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置和收縮波道式波能轉(zhuǎn)換裝置。
[0003]擺式波浪能裝置是波浪能發(fā)電的重要方式之一，具有頻率響應(yīng)范圍寬、可靠性高、成本相對(duì)較低和常海況轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前發(fā)展較為成熟的擺式波浪能裝置多基于固定式基礎(chǔ)，按照其固定端位置的不同可以分析重力擺式波浪能裝置(頂部鉸接)和浮力擺式波浪能裝置(底部鉸接)。其中，浮力擺式波浪能裝置因?yàn)槠鋽[板運(yùn)動(dòng)參數(shù)更符合波浪水體速度空間分布規(guī)律在近些年來(lái)得到快速發(fā)展，我國(guó)國(guó)家海洋局海洋技術(shù)中心和華南理工大學(xué)的相關(guān)研究也是采用浮力擺式設(shè)計(jì)。一般地，對(duì)于浮力擺波浪能裝置，擺板的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于整體裝置的工作效率和安全性有非常大的影響，直接決定裝置的性能。目前常用的做法是在擺板內(nèi)部分層隔離為幾個(gè)與海平面平行的氣室，根據(jù)不同的需要針對(duì)某個(gè)或多個(gè)氣室注入海水，以達(dá)到改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和自然周期激發(fā)共振效應(yīng)。然而，這樣的做法不得不面對(duì)兩個(gè)主要的挑戰(zhàn)，其中一個(gè)是需要在擺板上安裝復(fù)雜的抽水、灌水裝置，增加了安裝和維護(hù)的成本；另一個(gè)是對(duì)擺板的密封性提出了更高的要求，以保證裝置的正常運(yùn)行和安全性，同時(shí)防腐防霧也需要注意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服上述現(xiàn)有浮力擺擺板技術(shù)的問(wèn)題和不足，提供一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，它能隨著擺板在波浪作用下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而改變重心位置，適應(yīng)實(shí)海況下不規(guī)則波的作用，提高波浪能捕獲效率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，包括擺板、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、滑塊、墊片和滑動(dòng)軸。擺板、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸安裝與海底上的海洋工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物上；滑塊艙位于擺板上部；滑塊、墊片和滑動(dòng)軸均布放于擺板及滑塊艙內(nèi)部。其特征是:浮力擺擺板在波浪的作用下往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，擺板及滑塊艙內(nèi)滑塊會(huì)隨著擺板的運(yùn)動(dòng)沿著滑動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)到不同的位置，從而改變擺板的重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和自然周期，促進(jìn)波浪和擺板間共振，增大浮力擺擺板在不同波浪條件下的運(yùn)動(dòng)幅度，進(jìn)而提高波浪能轉(zhuǎn)換效率。
[0007]所述的一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征是:擺板上部安裝有滑塊艙。
[0008]所述的一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征是:擺板和滑塊艙內(nèi)分別安裝有滑動(dòng)軸和重力滑塊。
[0009]所述的一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征是:滑動(dòng)軸的兩端都安裝有保護(hù)塾片。
[0010]浮力擺式波浪能裝置的主體即擺板、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸固定于海底的海洋工程基礎(chǔ)平面上。當(dāng)波浪作用于擺板時(shí)，擺板隨著波浪水體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而擺動(dòng)，在其擺動(dòng)的同時(shí)，擺板內(nèi)部空間中的重力滑塊會(huì)沿著滑動(dòng)軸向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的方向運(yùn)動(dòng)，增大擺板的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)的自然周期，增強(qiáng)了共振效應(yīng)，提高波浪能捕獲效率。同時(shí)，在擺板上部設(shè)置的滑塊艙中，重力滑塊也隨著擺板的運(yùn)動(dòng)而沿著滑動(dòng)軸進(jìn)行加速和減速，滑塊運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的慣性能夠提高擺板轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度，同時(shí)也可以改變整體轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重心位置，增強(qiáng)浮力擺式波浪能裝置的能量轉(zhuǎn)化效率。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明適用于浮力擺式波浪能發(fā)電裝置，適用于實(shí)海況自然環(huán)境中的不規(guī)則波，其內(nèi)部設(shè)置的重力滑塊能隨著浮力擺擺板在波浪作用下的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，從而改變擺板的重心位置和轉(zhuǎn)動(dòng)的自然周期，激發(fā)共振效應(yīng)，滑塊運(yùn)動(dòng)的慣性也有利于增強(qiáng)擺板運(yùn)動(dòng)的幅度，提高波浪能捕獲效率，形式簡(jiǎn)單易行，具有較高的可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前視圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的頂視圖。
[0017]圖中，1-擺板，2-發(fā)電機(jī)，3-滑塊艙，4-轉(zhuǎn)軸，5-保護(hù)墊片，6-重力滑塊，7-滑動(dòng)軸，8-保護(hù)墊片，9-滑動(dòng)軸，10-重力滑塊。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]如圖1所示，擺板I通過(guò)轉(zhuǎn)軸4進(jìn)行固定，有一個(gè)方向的自由度，轉(zhuǎn)軸4與發(fā)電機(jī)2連接，擺板I迎向波浪來(lái)波方向；擺板I上部安裝有滑塊艙3。
[0021]如圖2所示，擺板I內(nèi)部安裝有重力滑塊10和滑動(dòng)軸9，在滑動(dòng)軸9的兩端都安裝有保護(hù)墊片8 ;類(lèi)似地，在滑塊艙3的內(nèi)部也安裝有重力滑塊6和滑動(dòng)軸7，在滑動(dòng)軸7的兩端都安裝有保護(hù)墊片5。
[0022]如圖3所示，擺板I內(nèi)部滑動(dòng)軸9處于中間位置，滑塊10可以沿著滑動(dòng)軸9向遠(yuǎn)離和靠近轉(zhuǎn)軸4的方向運(yùn)動(dòng)，墊片8分別布放于滑動(dòng)軸9的頂部和底部，滑動(dòng)軸9兩端和擺板I相連接。[0023]如圖4所示，擺板I和滑塊艙3十字相交，滑塊艙3內(nèi)部滑動(dòng)軸7處于中間位置，滑塊6可以沿著滑動(dòng)軸7向其兩端運(yùn)動(dòng)，墊片5分別布放于滑動(dòng)軸7的兩端，滑動(dòng)軸7兩端和滑塊艙3相連接。
[0024]本實(shí)施例的工作原理:
[0025]實(shí)際使用時(shí)，擺板I處于豎直向上漂浮狀態(tài)且迎向來(lái)波方向，沒(méi)有波浪作用時(shí)，擺板內(nèi)重力滑塊10處于較低位置，緊靠轉(zhuǎn)軸4上方的墊片，滑塊艙3中的重力滑塊6處于中間位置，滑塊艙3的重心位于擺板I的正上方。當(dāng)波浪作用于擺板時(shí)，擺板隨著水體的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，與此同時(shí)，擺板I內(nèi)部空間中的重力滑塊10會(huì)沿著滑動(dòng)軸9向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸4的方向運(yùn)動(dòng)，增大擺板I的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)的自然周期，入射波浪能量越大，重力滑塊10會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并最終處于滑動(dòng)軸9的頂端，此時(shí)擺板的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量達(dá)到最大，擺板I轉(zhuǎn)動(dòng)的自然周期也達(dá)到極值，同時(shí)也最為接近入射波的波長(zhǎng)，更好的激發(fā)共振效應(yīng)，捕獲波浪能。同時(shí)，在擺板I上部設(shè)置的滑塊艙3中，重力滑塊6也隨著擺板的運(yùn)動(dòng)而沿著滑動(dòng)軸7進(jìn)行加速和減速，滑塊6帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)慣性能夠提高擺板I轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度，同時(shí)也可以改變整體轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重心位置，增強(qiáng)浮力擺式波浪能裝置的能量轉(zhuǎn)化效率。
[0026]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，包括擺板、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、滑塊、墊片和滑動(dòng)軸；擺板、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸安裝與海底上的海洋工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物上；滑塊艙位于擺板上部；滑塊、墊片和滑動(dòng)軸均布放于擺板及滑塊艙內(nèi)部；其特征在于:浮力擺擺板在波浪的作用下往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，擺板及滑塊艙內(nèi)滑塊會(huì)隨著擺板的運(yùn)動(dòng)沿著滑動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)到不同的位置，從而改變擺板的重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和自然周期，促進(jìn)波浪和擺板間共振，增大浮力擺擺板在不同波浪條件下的運(yùn)動(dòng)幅度，進(jìn)而提高波浪能轉(zhuǎn)換效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征在于:擺板上部安裝有滑塊艙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征在于:擺板和滑塊艙內(nèi)分別安裝有滑動(dòng)軸和重力滑塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用重力滑塊的浮力擺擺板設(shè)計(jì)，其特征在于:滑動(dòng)軸的兩端都安裝有保護(hù)墊片。
【文檔編號(hào)】F03B13/14GK103867375SQ201410108398
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】彭偉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)