專利名稱：收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于后彎管浮標(biāo)式波力發(fā)電裝置中浮標(biāo)體的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)是近年來(lái)出現(xiàn)的新型浮標(biāo)式波力發(fā)電裝置，所謂后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，包括由一豎管向后垂直彎接一水平橫管構(gòu)成L型后彎管，豎管上部形成氣室，豎管的頂面具有波力發(fā)電機(jī)組的安裝口，水平橫管的后端是后彎管的開(kāi)口，在水平橫管的頂面設(shè)置一柱形浮室。后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)有較高的波能轉(zhuǎn)換效率，它可以象造船那樣，在船廠完成制造和安裝，然后拖航到使用點(diǎn)，錨泊投入使用，迄今國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的后彎管浮標(biāo)，無(wú)論是單胴體型、雙胴體型、圓柱形浮室形、前方后圓浮室型、橫軸半圓浮室型，它們的后彎管截面積是恒定不變的，而且后彎管后開(kāi)口正好處于浮室的后末端，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，即由于后彎管的豎管部分是附在浮室前端外面的，豎管造成很大的偏重力矩，要靠附加配重來(lái)形成平衡，配重通常占總重的25-30％，大的配重使成本增大。對(duì)于應(yīng)用于淺水微波，特別是短周期波況水域的小型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)來(lái)說(shuō)，由于豎管部分偏重力矩大，要求配重大，浮標(biāo)的重量減不下來(lái)，使其響應(yīng)周期與該水域經(jīng)常出現(xiàn)的波周期難以吻合，影響波浪轉(zhuǎn)換效率的提高。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種能減少以至完全取消附加配重而能使豎管的偏重力矩獲得平衡的后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)的新設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，將后彎管的水平橫管設(shè)計(jì)成其前端管口截面小于其后端管口截面的收縮管，即按一定的收縮比，將后彎管水平橫管前端的管口截面縮小到合適的尺度，而水平橫管前端的管口截面與豎管的管口截面相同，并平順連接，使豎管的管口截面也小于水平橫管后端的管口截面，同時(shí)，水平橫管的后端有一向后延伸段延伸至浮室的后末端之外。
后彎管的管口截面可以是方形、長(zhǎng)方形、半圓形或圓形，其水平橫管可以是連續(xù)收縮式的收縮管，但一般設(shè)計(jì)成分段式收縮管。即由一段或二段收縮段管與一段或二段等截面直管連接而成的收縮管，所說(shuō)的收縮段管，在左右方向的收縮是對(duì)稱收縮的，在上、下方向的收縮可以是對(duì)稱收縮的，也可以是非對(duì)稱收縮的，其單邊收縮角α一般在6-36°的范圍內(nèi)。分段式收縮管可以是二段式收縮管，也可以是三段式或四段式收縮管。二段式收縮管是由一段等截面的橫直管連接一段收縮段管(稱為收縮段)，橫直管可接于收縮段的前端成為水平橫管的前段，橫直管也可接于收縮段的后端成為水平橫管的后段；三段式收縮管由一段管口截面較大的橫直管(后段)經(jīng)過(guò)一段收縮段管(收縮段)與一段管口截面較小的橫直管(前段)連接，四段式收縮管由一段收縮后段管接一段管口截面較大的橫直管(中段)再接一段收縮中段管，然后再接一段管口截面較小的橫直管(前段)組成。上述所說(shuō)的橫直管的管口截面在同一段中是恒定不變的。
本發(fā)明的水平橫管的前端管口截面對(duì)其后端管口截面的收縮比根據(jù)浮標(biāo)性能和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)確定，通?？刂圃?0-90％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明所說(shuō)的水平橫管的向后延伸段(超出浮室后末端部分)的長(zhǎng)度，可以為水平橫管總長(zhǎng)度的確10-40％。
本發(fā)明采用收縮形后彎管可以實(shí)現(xiàn)用小截面氣室、獲得大截面氣室的功率和效率，同時(shí)由于彎管的堅(jiān)管部分和水平橫管的前段部分截面積減少，降低了偏重，大大減少了所需的附加配重、降低材料消耗，從而降低成本。此外，由于采用后伸形后彎管，一方面有效地平衡了彎管豎管部分的偏重，通過(guò)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，甚至可以完全取消配重。另一方面，可以提高波能轉(zhuǎn)換效率，擴(kuò)大響應(yīng)周期范圍，使特性平緩。還能增強(qiáng)浮標(biāo)的風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，使浮標(biāo)能很快隨浪向的變化，自動(dòng)調(diào)整自己的方位，提高發(fā)電效能。
以下為本發(fā)明的圖面說(shuō)明

圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例(水平橫管為長(zhǎng)方型管口截面的四段式收縮管)的主視圖；圖1B為圖1的左視圖；圖1C為圖1的俯視圖；圖2A為本發(fā)明第二實(shí)施例(水平橫管為半圓形管口截面的三段式收縮管)的主視圖；圖2B為圖4的左視圖；圖2C為圖4的俯視圖；圖3A為本發(fā)明第三實(shí)施例(水平橫管為圓形管口截面的二段式收縮管)的主視圖3B為圖7的左視圖；圖3C為圖7的俯視圖；圖4為本發(fā)明與一般設(shè)計(jì)的后彎管浮標(biāo)的NA-T特性曲線比較圖。
以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)實(shí)施例一如圖1A、1B、1C所示，本實(shí)施例具有由豎管1和水平橫管構(gòu)成的L型后彎管，在水平橫管之頂面設(shè)置有一前方后園形(橫截面)的柱形浮室2，豎管的頂面有波力發(fā)電機(jī)組的安裝口3。水平橫管由收縮后段4、橫直管(中段)5、收縮中段6和橫直管(前段)7四段連接而成，水平橫管的管口截面為長(zhǎng)方形，其收縮后段4連著橫直管中段5，收縮后段4的下側(cè)按收縮角α＝18°單邊收縮成喇叭狀，其前端的高度為后端高度的78％，但寬度不變，然后與水平橫管的橫直管(中段)5相接，橫直管(中段)5和收縮中段6相接，收縮中段6左右兩側(cè)都以收縮角α＝18°對(duì)稱收縮，其前端寬度D1為后端寬度D2的75％，但高度H不變，然后收縮中段與水平橫管(前段)7相接，水平橫管前端(橫直管7)的截面對(duì)后 端(收縮后段4后端)截面總的收縮比為58.5％，水平橫管的前段7則與其截面相同的豎管1平順連接。本實(shí)施例水平橫管的收縮后段4和水平橫管中段5全部作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外。其向后延伸段的長(zhǎng)度占水平橫管總長(zhǎng)的28％，而浮室2則設(shè)置于水平橫管的橫直管(前段)7和收縮中段6的頂面，浮室的寬度與水平橫管的橫直管(中段)5等寬。
實(shí)施例二本實(shí)施例如圖2A、2B、2C所示。其后彎管的水平橫管和豎管的管口截面為半圓形，水平橫管包括后段直管8、收縮段管9和前段直管10三段，收縮段管9呈半圓均勻收縮，其收縮角α為11°，使水平橫管的前后端截面收縮比為54％，水平橫管的前段10，與豎管1則等徑圓滑連接，豎管的頂面有波力發(fā)電機(jī)組的安裝口3，在水平橫管的收縮段9和前段10的頂面設(shè)置橫截面為矩形的柱形浮室2，水平橫管的后段8全部作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外，向后延伸段的長(zhǎng)度為水平橫管總長(zhǎng)度的26％。
實(shí)施例三本實(shí)施例如圖3A、3B、3C所示，其后彎管的水平橫管和豎管的管口截面為圓形，水平橫管由收縮段管11和前段直管12連接而成，收縮段管11對(duì)稱均勻收縮，其收縮角α為9°，使收縮段管11前后端的管口截面收縮比為50％，水平橫管的前段管12與豎管等徑圓滑連接，豎管1的頂面有波力發(fā)電機(jī)組的安裝口3，在水平橫管的前段直管12和部分收縮段管11的頂面設(shè)置橫截面為矩形的柱形浮室2，水平橫管的收縮段管11的一部分作為向后延伸段延伸到浮室2的后末端之外，向后延伸段的長(zhǎng)度為收縮段管11長(zhǎng)度的一半，并占水平橫管總長(zhǎng)度的22％。
附圖4為本發(fā)明與一般設(shè)計(jì)的后彎管浮標(biāo)NA(W)-T(S)特性曲線的比較圖。圖中標(biāo)號(hào)A為本發(fā)明實(shí)施例一的特性曲線，B為一般后彎管浮標(biāo)的特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，具有由豎管(1)和水平橫管構(gòu)成的整體成L形的后彎管，后彎管的水平橫管頂面設(shè)置一柱形浮室(2)，其特征在于所說(shuō)的后彎管的水平橫管為一其前端管口截面小于其后端管口截面的收縮管，水平橫管的前端管口截面與豎管(1)的管口截面相同且平順連接，同時(shí)，水平橫管的后端有一向后延伸段延伸至浮室(2)的后末端之外。
2.按權(quán)利要求1所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，其特征在于所說(shuō)水平橫管由一段或二段收縮段管與一段或二段等截面直管連接形成分段式收縮管。
3.按權(quán)利要求2所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，其特征在于所說(shuō)的收縮段管在左右方向的收縮是對(duì)稱收縮，在上下方向的收縮可以是對(duì)稱收縮，也可以是非對(duì)稱收縮，收縮段管的單邊收縮角為6-36°
4.按權(quán)利要求1所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，其特征在于所說(shuō)的水平橫管的前端管口截面對(duì)其后端管口截面的收縮比為40-90％。
5.按權(quán)利要求1或3所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，其特征在于所說(shuō)的水平橫管的向后延伸段長(zhǎng)度為水平橫管總長(zhǎng)度的10-40％。
6.按權(quán)利要求1或3所述的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)，其特征在于所說(shuō)的水平橫管向后延伸段的開(kāi)口部位為喇叭狀。
全文摘要
本發(fā)明所提供的收縮后伸型后彎管波力發(fā)電浮標(biāo),包括由豎管和橫管構(gòu)成的L型后彎管和裝于后彎管橫管頂面的浮室,其L型后彎管的水平橫管是收縮管,使水平橫管的前端和豎管截面小于水平橫管后端的截面,而且橫管后端有一延伸段延伸到浮室后末端之外,從而大大降低并平衡了后彎管豎管引起的偏重,通過(guò)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì),可以完全取消浮體的配重,降低材料消耗量和成本,并提高波能轉(zhuǎn)換效率和發(fā)電效能。
文檔編號(hào)F03B13/16GK1170084SQ9611910
公開(kāi)日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1996年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月9日
發(fā)明者梁賢光, 王偉, 杜彬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所