一种波浪发电装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种波浪发电装置，包括带集能板的浮体、锚碇、缆绳、运动转换装置、发电机；集能板的上边与浮体的后端连接，下边为一根横杆；锚碇置于海底，锚碇上设一滑轮。当浮体作为浮子时，集能板的下边横杆用绳索与浮体的前端（迎波端）连接；动力缆绳穿过锚碇上的滑轮，一端与集能板的下边横杆固定连接，另一端连接到运动转换机构，通过运动转换机构带动发电机发电；当浮体作为摆子时，集能板的下边横杆用定位绳索与锚碇固定连接，动力缆绳穿过锚碇上的滑轮，一端与浮体的前端（迎波端）固定连接，另一端连接到运动转换机构，通过运动转换机构带动发电机发电。浮体可随波浪方向变化调整方向，始终与波浪对正，实现自动对位。
【专利说明】一种波浪发电装置
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋利用与可再生能源发电【技术领域】，尤其是能大幅提高采能效率和可靠性，大幅度降低成本的发电装置，具体是涉及一种波浪发电装置。
【背景技术】
[0002]目前，海浪发电装置形式多样，采能方式有浮子式、摆子式、索尔特鸭式、集波墙等方式，运动转换方式有气轮机、水轮机、齿轮齿条等方式。由于采能效率低、可靠性差难以适应海洋恶劣工作环境、成本高昂等原因，至今没有实现大规模商业化应用。
[0003]申请号为201210142665.7的中国台湾发明专利申请公开了一种海浪发电装置，其主要利用海水的浮力与海浪的推力来带动浮筒上下摆动产生驱动力，再经由换向机构将上下摆动的驱动力转换成单向输出的动力，续经由增速机传递放大动力，再由输出端传递给动力轮，而动力轮的转轴两端设有飞轮，且转轴上设有动力传递的转轮，以将动力传输给发电机。该海浪发电装置虽然能运用简单方便的结构实现对自然资源的转换，将自然资源所带来的推动力，转换成电力，达到资源利用的目的，但是海浪发电装置的转轴上设有转轮对应将附载过多的动力传输至空压机，让空压机储气来驱动空气马达辅助传动动力轮，以能于海浪平潮期辅助发电的技术方案效率较低且制造成本较高。
[0004]申请号为201210030391.2的中国发明专利申请公开了一种高效海浪发电装置。浮子通过杠杆与气室中活塞相连，发电机固定在输风管道内，气室分为主气室和压缩气室两部分；通过海水的起伏下降带动浮子上下运动，致使浮子另一端活塞在气室内往复运动，气室内海水面亦反复涨高和降落，于是气室内形成双向压缩和抽吸空气，风流入输风管道带动涡轮机旋转发电。该种海浪发电装置中，浮子通过杠杆与气室中的活塞连接，活塞通过其室内形成的压缩风能实现发电的目的转换效率较低、成本较大、功能单一并且不能实现离岸发电。
[0005]申请号为201010117059.0的中国发明专利申请公开了一种浮子式海浪发电装置，包括浮体、平衡浮体、滑轮、绳缆、输入轴、离合器、输出轴、飞轮、永磁同步发电机和AC-DC-AC功率变换器，其中，浮体和平衡浮体通过绳缆连接在滑轮的两侧，滑轮与输入轴同轴，输入轴与输出轴之间通过离合器相连，离合器用于使输出轴单方向旋转，在输出轴上固定有与其同轴的飞轮，输出轴的另一端与永磁同步发电机相连，发电机的输出连接到AC-DC-AC功率变换器。以此种类型为代表的浮子式海浪发电装置中，平衡浮体通过绳缆连接在滑轮的两侧的实现发电的方式发电效率较低、产生的电能不稳定。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术中缺陷与不足本发明提供一种利用缆绳传递动力带动发电机进行发电的高可靠性、低成本、适应性广并且可以离岸发电的一种波浪发电装置。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:一种波浪发电装置，包括带有集能板的浮体、通过动力缆绳与浮体连接的锚碇、发电机及运动转换装置，其特征在于: 所述集能板的上边与浮体后端固定连接，下边通过绳索与浮体前端连接；
动力缆绳的一端与集能板连接，另一端穿过锚碇上的输转装置与运动转换装置连接带动发电机发电；
集能板的上边与浮体后端固定连接，下边通过定位缆绳与锚碇连接，动力缆绳的一端与浮体的前端连接，另一端通过锚碇上的输转装置与运动转换装置连接带动发电机发电。
[0008]优选的是，所述输转装置为定滑轮。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述输转装置为滑轮组。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述滑轮组包括定滑轮和动滑轮。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述集能板为平板状。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述集能板为平板状且两端带三角形护翼。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述集能板由布构成，也可由其他材料如金属薄板构成。
[0014]在上述任一方案中优选的是，集能板与浮体之间形成夹角。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述夹角的范围为0° —180°之间。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述浮体可漂于水上。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述浮体为空心的密封平板。
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述浮体为空心的圆筒。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述浮体为船舶。
[0020]在上述任一方案中优选的是，所述运动转换装置与所述发电机安装在岸上。
[0021]在上述任一方案中优选的是，所述运动转换装置与所述发电机安装在高出水面的固定平台上。
[0022]在上述任一方案中优选的是，所述运动转换装置与所述发电机安装在浮于水面的锚定的漂浮体如船舶、灯塔上。
[0023]在上述任一方案中优选的是，所述运动转换装置与所述发电机安装在浮体上。
[0024]在上述任一方案中优选的是，所述发电机配装蓄电池，所述蓄电池通过线路与发电机连接。发电机产生的电能可以存储在蓄电池当中。
[0025]在上述任一方案中优选的是，所述运动转换装置为液压转换装置。
[0026]在上述任一方案中优选的是，所述液压转换装置包括杠杆、连杆、液压缸、高压油箱和液压马达，浮体上下往复运动的机械能转换为液压能，通过液压马达带动发电机发电。
[0027]在上述任一方案中优选的是，所述液压转换装置的杠杆的一端为支点，另一端连接动力缆绳；杠杆上靠近支点一端设上下两个连杆，分别连接上下两个液压缸的柱塞，带动柱塞往复运动，将浮体上下往复运动的机械能转化为液压能，再通过液压马达带动发电机发电。
[0028]在上述任一方案中优选的是，所述转换装置为齿轮转换装置。
[0029]在上述任一方案中优选的是，所述齿轮转换装置包括运动绳轮、输出轴、传动轴和配重体，该运动绳轮轴上设有齿轮，输出轴和传动轴上分别设有齿轮和单向齿轮，并通过齿轮相互啮合，保持相反方向的转动。
[0030]在上述任一方案中优选的是，所述绳轮轴上的齿轮分别与输出轴和传动轴上的单向齿轮啮合。[0031]在上述任一方案中优选的是，在所述运动绳轮的另一侧固定配重绳。
[0032]在上述任一方案中优选的是，所述配重绳通过一个定滑轮连接有配重体或所述配重绳末端悬吊配重体。
[0033]在上述任一方案中优选的是，在所述绳轮的另一侧固定配重绳，所述配重绳通过一个定滑轮，并在该配重绳的末端悬吊一配重体，所述配重体的作用是:1、控制浮体的运动，当海浪下降时，拉动浮体下行；2、蓄能，在浮体上升的过程中，配重体的势能增加，在浮体下降过程中，配重体的势能转化为动能拉动绳轮旋转。
[0034]在上述任一方案中优选的是，所述的输出轴将浮体的上下往复运动转换为固定方向的圆周运动传递到发电机并带动发电机发电。
[0035]在上述任一方案中优选的是，所述锚碇置于水面以下并与水底固定连接。
[0036]本发明也可以采用直线发电机，动力缆绳拉住直线发电机动子的一端，配重绳拉住另一端，浮体的上下往复运动直接带动发电机动子做往复直线运动发电。
[0037]在上述任一方案中可选的是，两组带集能板的浮体相隔波长一半的奇数倍距离，相位相反，两根动力缆绳通过定滑轮从上下两个方向连接于同一液压转换装置的杠杆一端，实现复合发电。
[0038]在上述任一方案中可选的是，两组带集能板的浮体相隔波长一半的奇数倍距离，相位相反，两根动力缆绳通过定滑轮连接于同一齿轮转换装置的运动绳轮的两侧，实现复合发电，没有配重体。
[0039]在上述任一方案中可选的是，两组带集能板的浮体相隔波长一半的奇数倍距离，相位相反，两根动力缆绳通过定滑轮连接于同一直线发电机的动子的两端，实现复合发电，没有配重体。
[0040]在上述任一方案中可选的是，采用液压转换装置，多组波浪发电装置的发电单元安装于同一平台上，共用同一高压油箱和发电机，实现复合发电。
[0041]所述海浪发电装置的发电过程如下:
如采用齿轮运动转换机构，当海浪波峰来时，浮体上升或上摆，集能板拦截水流，使波浪不能从浮体下绕过，从而提高浮体的采能效率；浮体上升或上摆时拉动动力缆绳，动力缆绳拉动绳轮旋转，通过运动转换机构带动发电机发电；海浪波谷来时，配重体拉动绳轮反向旋转，运动转换机构继续带动发电机发电，同时缆绳拉动浮体紧贴水面下降；如此周而复始，发电机持续发电。
[0042]如采用液压运动转换机构，当海浪波峰来时，浮体上升或上摆，集能板拦截水流，使波浪不能从浮体下绕过，从而提高采能板的采能效率；浮体上升或上摆时拉动动力缆绳，动力缆绳拉动杠杆一端上升，通过液压运动转换机构带动发电机发电；海浪波谷来时，杠杆在自身重力作用下下降，液压运动转换机构继续带动发电机发电，同时杠杆拉住动力缆绳，动力缆绳拉动浮体紧贴水面下降；如此周而复始，发电机持续发电。
[0043]如采用直线发电机，则浮体的上下往复运动直接带动直线发动机的动子做直线往复运动发电。
[0044]本发明的运动转换机构和发电机(合称为发电单元)可设置于固定平台上(岸上或高出海面的平台上)也可以设置于浮体上或漂浮于海面的平台上，漂浮平台用锚定位，此时可适应于远离海岸的海面。在浮体或漂浮平台的中心处开设一圆孔，动力缆绳从水下穿过圆孔，连接到设置于浮体或漂浮平台上的运动转换机构的绳轮上，配重体可置于海水中。
[0045]发电单元设置于浮体或漂浮平台时，运动转换机构也可以采用液压转换机构，发电机也可采用直线发电机。
[0046]与现有技术相比本发明的优点在于:该波浪发电装置的可靠性较高、低成本、适应性广并且可以离岸发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0047]图1为按照本发明的波浪发电装置一优选实施例的浮体作为浮子的结构示意图； 图2为按照本发明的波浪发电装置一优选实施例的浮体作为摆子的结构示意图；
图3为按照本发明的波浪发电装置图1或图2所示实施例中的齿轮转换装置一优选实施例的结构示意图；
图4为按照本发明的波浪发电装置图1或图2所示实施例中的液压转换装置一优选实施例的结构示意图。
[0048]图中附图标记为:1:浮体后端、2:浮体、3:浮体如端(迎波端)、4:集能板、5:定位缆绳、6:动力缆绳、7:输转装置、8:锚碇、9:绳索、10:横杆、11:运动绳轮、12:配重绳、13:定滑轮、14:配重体、15:绳轮轴、16:传动轴单向齿轮、17:绳轮轴齿轮、18:输出轴单向齿轮、19:传动轴啮合齿轮、20:输出轴啮合齿轮、21:发电机、22:液压马达、23:高压油箱、24:液压A缸、25:液压B缸、24-1:柱塞A、25-l:柱塞B、26:连杆、27:油管、28:支点、29:杠杆。
【具体实施方式】
[0049]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0050]实施例1:
如图1、3所示，一种波浪发电装置，包括带有集能板4的浮体2、通过动力缆绳6与浮体2连接的锚碇8、发电机21及运动转换装置，集能板4的上边与浮体2的后端I固定连接，集能板的下边横杆10通过绳索9与浮体2的前端3连接，该结构可实现阻止波浪从浮体下绕过和自动对正波浪的作用。动力缆绳6的一端与集能板4连接，另一端穿过锚碇8上的输转装置7与运动转换装置连接，带动发电机21发电；在本实施例中，所述输转装置7为定滑轮，锚碇8固定连接在海底上。所述定滑轮与锚碇8固定连接。在本实施例中，所述运动转换装置为齿轮转换装置。所述齿轮转换装置包括运动绳轮U、输出轴、传动轴和配重体14，该运动绳轮轴上设有齿轮，输出轴和传动轴上分别设有齿轮18和单向齿轮19，并通过齿轮相互啮合，保持相反方向的转动。所述绳轮轴15上的齿轮分别与输出轴和传动轴上的单向齿轮啮合。在所述运动绳轮11的另一侧固定配重绳12。所述配重绳12通过一个定滑轮13连接有配重体14或所述配重绳末端悬吊配重体14。所述的输出轴带动发电机21发电。所述锚碇8置于水面以下并与水底固定连接。所述的发电单元置于浮体2上。具体实现发电的方式是:所述浮体2由于海浪的作用上下运动带动运动绳轮11做周期性反向的圆周运动转换为所述输出轴的固定方向的圆周运动，所述的输出轴将固定方向的圆周运动传递到发电机21并带动发电机21发电。
[0051]实施例2:
如图2-3所示，一种波浪发电装置，包括带有集能板4的浮体2、通过动力缆绳6与浮体2连接的锚碇8、发电机21及运动转换装置，集能板4的上边与浮体2的后端I固定连接，集能板的下边为一横杆10，通过定位缆绳5与锚碇8连接，动力缆绳6的一端与浮体2的前端3连接，另一端通过锚碇8上的输转装置7与运动转换装置连接带动发电机21发电。具体是:在本实施例中，所述输转装置为定滑轮，所述定滑轮与锚碇8固定连接。所述运动转换装置为齿轮转换装置。具体是:将动力缆绳6的一端与浮体2的前端3连接，另一端穿过锚碇8上输转装置7连接到齿轮转换装置中的运动绳轮11，带动发电机21发电。在本实施例中的所述锚碇8置于水面以下并与水底固定连接。所述的发电单元置于浮体2上。
[0052]实施例3:
如图1、4所示，一种波浪发电装置，包括带有集能板4的浮体2、通过动力缆绳6与浮体2连接的锚碇8、发电机21及运动转换装置，集能板4的上边与浮体2的后端I固定连接，下边横杆10通过绳索9与浮体2的前端3连接；动力缆绳6的一端分为两股，每股分别与集能板4上的下边横杆10的两端固定连接，另一端穿过锚碇8上的输转装置7与运动转换装置连接并带动发电机21发电；在本实施例中，所述输转装置7为定滑轮；所述运动转换装置为液压转换装置，具体是:所述液压转换装置包括杠杆29、连杆、液压缸、高压油箱和液压马达，由于波浪的作用使得浮体2上下往复运动，上下往复运动的机械能转换为液压能，通过液压马达带动发电机发电。具体是:动力缆绳6的一端与集能板4连接，另一端固定连接杠杆29的一端，杠杆29另一端为支点28，两根连杆26-1和26_2分别连接液压A缸24的塞柱24-1和液压B缸25的柱塞25-1。两液压缸通过油管27连接高压油箱23，高压油箱23通过阀连接液压马达22，液压马达22带动发电机21发电。所述集能板4为平板状由布构成。所述浮体2可漂于水上。所述液压转换装置和所述发电机21安装在浮体2上。所述浮体2上安装有蓄电池，所述蓄电池通过线路与发电机21连接。在本实施例中的锚碇8置于水面以下并与水底固定连接。
[0053]实施例4:
如图2、4所示，一种波浪发电装置，包括带有集能板4的浮体2、通过动力缆绳6与浮体2连接的锚碇8、发电机21及运动转换装置，集能板4的上边与浮体2的后端I固定连接，下边横杆通过定位绳索5与锚碇8连接，动力缆绳6的一端与浮体2的前端3连接，另一端通过锚碇8上的输转装置7与运动转换装置连接带动发电机21发电。具体是:在本实施例中，所述输转装置为定滑轮，所述液压转换装置包括杠杆29、连杆、液压缸、高压油箱和液压马达。动力缆绳6与杠杆29固定连接，带动发电机21发电。由于波浪的作用使得浮体2上下往复运动，上下往复运动的机械能转换为液压能，通过液压马达带动发电机发电。动力缆绳6的一端固定连接杠杆29的一端，杠杆29另一端为支点28，两根连杆26_1和26_2分别连接液压A缸24的塞柱24-1和液压B缸25的柱塞25_1。两液压缸通过油管27连接高压油箱23，高压油箱23通过阀连接液压马达22，液压马达22带动发电机21发电。所述集能板4为平板状由布构成。所述浮体2可漂于水上。所述液压转换装置与所述发电机21同轴安装于浮体2上。所述浮体2上安装有蓄电池，所述蓄电池通过线路与发电机21连接。在本实施例中的锚碇8置于水面以下并与水底固定连接。
[0054]实施例5:整体结构类似于实施例1，在本实施例中，浮体为塑料充气圆筒，采用齿轮运动转换机构，所述发电单元安装在岸上或高出水面的固定平台上。
[0055]实施例6:整体结构类似于实施例1，在本实施例中，浮体为泡沫塑料制成的平板，集能板的两端带有布做的三角形护翼，护翼的一边与集能板的端边固定或活动相连，另一边与浮体的端边固定或活动相连，该结构可阻止波浪从浮体下方绕过浮体的两端，从而提高采能效率，本实施例采用齿轮运动转换机构，所述发电单元安装在岸上或高出水面的固定平台上。
[0056]实施例7:整体结构类似于实施例2，在本实施例中，浮体为空心金属圆筒，采用齿轮运动转换机构，所述发电单元安装在岸上或高出水面的固定平台上。
[0057]实施例8:整体结构类似于实施例3，在本实施例中，浮体为塑料制成的空心平板，集能板的两端带有塑料做的三角形护翼，护翼的一边与集能板的端边固定或活动相连，另一边与浮体的端边固定或活动相连，该结构可阻止波浪从浮体下方绕过浮体的两端，从而提高采能效率，本实施例采用液压运动转换机构，所述发电单元安装在锚定的漂浮平台上，漂浮平台为船舶或灯塔。
[0058]实施例9:在本实施例中，所述发电单元安装在岸上或高出水面的固定平台上，采用直线发电机，无运动转换机构。
[0059]实施例10:整体结构类似于实施例4，在本实施例中与实施例4所不同的是，浮体2为充气塑料圆筒，发电单元置于岸上。
[0060]以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是:实施例中并没有事无巨细的一一列出相关部件，但是并不影响本领域技术人员对相关技术方案的理解。按照本发明的技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
【权利要求】
1.一种波浪发电装置，包括带有集能板(4)的浮体(2)、通过动力缆绳(6)与浮体(2)连接的锚碇(8 )、发电机(21)及运动转换装置，其特征在于: 集能板(4)的上边与浮体后端(I)固定连接，下边通过绳索(9)与浮体前端(3)连接，动力缆绳(6)的一端与集能板(4)连接，另一端穿过锚碇(8)上的输转装置(7)与运动转换装置连接，带动发电机(21)发电； 集能板(4)的上边与浮体后端(I)固定连接，下边通过定位缆绳(5)与锚碇(8)连接，动力缆绳(6)的一端与浮体前端(3)连接，另一端通过锚碇(8)上的输转装置(7)与运动转换装置连接，带动发电机(21)发电。
2.如权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于:所述输转装置(7)为定滑轮。
3.如权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于:所述输转装置(7)为滑轮组。
4.如权利要求4所述的波浪发电装置，其特征在于:所述滑轮组包括定滑轮和动滑轮。
5.如权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于:所述集能板(4)为平板状。
6.如权利要求1或5所述的波浪发电装置，其特征在于:所述集能板(4)为平板状且两端带三角形护翼。
7.如权利要求6所述的波浪发电装置，其特征在于:所述集能板(4)由布或金属薄板构成。
8.如权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于:集能板(4)与浮体(2)之间形成夹角。
9.如权利要求8所述的波浪发电装置，其特征在于:所述夹角的范围为0°—180°。
10.如权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于:集能板(4)的上边与浮体后端(I)固定铰接，下边通过连杆(9)与浮体前端(3)固定连接。
【文档编号】F03B13/16GK103670891SQ201310673212
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】周春发, 周桑雨 申请人:周春发