[发明专利]浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置在审
| 申请号： | 201910960785.X | 申请日： | 2019-10-11 |
| 公开（公告）号： | CN110714873A | 公开（公告）日： | 2020-01-21 |
| 发明（设计）人： | 张崇伟;丁振宇;宁德志 | 申请（专利权）人： | 大连理工大学 |
| 主分类号： | F03B13/18 | 分类号： | F03B13/18;F03B11/00;H02K7/18;H02K7/02;H02J7/14 |
| 代理公司： | 21200 大连理工大学专利中心 | 代理人： | 温福雪;梅洪玉 |
| 地址： | 116024 辽*** | 国省代码： | 辽宁;21 |
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| 摘要： | 本发明属于海洋能利用技术领域，提供浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置，包括能量采集系统、能量转换系统和支撑系统。通过双水道对波浪聚焦，箱体后面的水体质点运动波幅加倍。通过万向轴承连接装置与固定桩柱，装置开口始终朝向波浪流动方向，适应不同季节、水域条件，对环境要求低，可在广阔海域投入使用。在绕线桶中布置有几圈预拉伸弹簧压片，保证浮子无论是在波峰或是在波谷处，与之连接的尼龙绳索始终出于拉直状态，不会因松动造成绳索脱轨于滑轮组而不能正常工作。在与棘轮连接的固结齿轮上固定有一棘爪，使得绕线桶的双向转动中只有一个方向的转动带动棘轮的运转，从而确定发电舱中的飞轮转子单向储能，同时限制飞轮的动能上限。 | ||
| 搜索关键词： | 波浪 绕线桶 海洋能 飞轮 波能发电装置 能量采集系统 能量转换系统 弹簧压片 飞轮转子 固定桩柱 环境要求 棘轮连接 拉直状态 连接装置 尼龙绳索 双向转动 水域条件 万向轴承 箱体后面 支撑系统 质点运动 波幅 脱轨 波谷处 滑轮组 聚焦型 双水道 预拉伸 自适应 波峰 齿轮 动能 储能 浮子 固结 棘轮 棘爪 绳索 松动 水道 转动 水体 开口 聚焦 发电 海域 运转 流动 保证 | ||
【主权项】：
1.一种浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置，其特征在于，该浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置包括能量采集系统、能量转换系统和支撑系统；/n所述的能量采集系统包括挡水外板(1)、流线型导流箱体(2)、浮子(3)、滑轨(4)、固定杆(5)、桩柱固定孔(6)、高强度尼龙绳索(7)和水道(29)；/n挡水外板(1)在俯视方向看是簸箕形半开敞形状，工作时波浪从开口处进入，挡水外板(1)垂直穿过自由水面；挡水外板(1)套在流线型导流箱体(2)外围，在挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)之间形成水道(29)区域；波浪从开口处进入时，被流线型导流箱体(2)分为左右两条对称的水道(29)；两条水道(29)逐渐改变波浪的传播方向，到水道交汇点(30)位置处时，两条水道的方向变为共线，使得两水道中波浪可迎头碰撞；用九根直径尽可能细且表面涂有抗腐蚀材料的高强度钢管作为连接用固定杆(5)，分别连接于抛物线型的挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)的上下端之间，使得挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)作为一个整体一同转动；从迎浪侧向背浪侧，挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)的高度呈现抛物线型递增规律；挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)之间的距离在前半段中呈现递减的规律，后半段中距离不变；在流线型导流箱体(2)下底面中心位置处有一个圆柱形凹陷的槽，即桩柱固定孔(6)，桩柱固定孔(6)通过转动轴承(13)与桩柱(15)上端相匹配；在水道交汇点(30)处靠近流线型导流箱体(2)的外壁面上，固定垂向滑轨(4)，圆柱状的浮子(3)连接在滑轨(4)上，并在浮子(3)下底面中心点位置连接一根高强度尼龙绳索(7)；工作时，波浪由挡水外板(1)的开口进入能量采集系统，由于流线型导流箱体(2)的阻碍作用，波浪被分为两部分进入两条水道；由于水道位置的逐渐变窄和变向，水位逐渐抬高并且波浪运动由开始的平行运动到最后的共线相向运动；在水道的最后，两股波浪相撞并叠加运动幅值，带动悬浮在此处的浮子(3)；浮子(3)跟随波浪上下运动的同时，其下侧相连的高强度尼龙绳索(7)将浮子(3)的动能收集并传送到能量转换系统；/n所述的能量转换系统包括高强度尼龙绳索(7)、定滑轮组(8)、发电舱(9)、整流电器(11)、蓄电池组(12)、转动轴承(13)和维修通道(14)，其中发电舱(9)包括电缆(10)、飞轮转子(17)、散热片(18)、发电机(19)、电机舱(20)、防水外壳(21)、齿轮组(23)、转轴(24)和排线通道(25)，齿轮组(23)包括尼龙绳索绕线桶(22)、预拉伸弹簧压片(16)、固结齿轮(28)、棘轮(26)和棘爪(27)；高强度尼龙绳索(7)通过固定在挡水外板(1)和流线型导流箱体(2)上的定滑轮组(8)，最终连接到齿轮组(23)中的尼龙绳索绕线桶(22)；在齿轮组(23)中，尼龙绳索绕线桶(22)和固结齿轮(28)同轴固结在一起，并在尼龙绳索绕线桶(22)内部绕中轴放置一段预拉伸弹簧压片(16)；棘爪(27)固结在固结齿轮(28)上，在其上附带的弹簧推动下，始终朝向中轴侧转动，且其前段有前伸悬臂，使得固结齿轮(28)只有朝一个方向转动时，才能带动棘爪(27)推动棘轮(26)与之一起旋转，而朝另一个方向转动时棘爪(27)只会从棘轮(26)的齿轮上掠过，而不会带动齿轮一起转动；棘轮(26)与固结齿轮(28)并不固结，两者的中轴间布置一层滚珠轴承，使得两者同轴线但是却可发生相对转动；在发电舱(9)中，棘轮(26)与飞轮转子(17)同时固结在一根转轴(24)上，并在棘轮(26)与飞轮转子(17)的上下侧同时布置转动轴承(13)；在飞轮舱室的外侧均匀布置数个散热片(18)，便以将飞轮转动时产生的内能传递出去；飞轮转子(17)下侧与电机舱(20)相连，将飞轮转子(17)产生的动能转化为电能；最后在发电舱(9)的外侧罩上一层防水外壳(21)，防止电机与齿轮中渗入海水；电机舱(20)导出的电缆(10)经过排线通道(25)，先传送至整流电器(11)中，再将整流后的电能传送至蓄电池组(12)中，并在蓄电池上外接两根电缆(10)，将电能导出；并在整流电器(11)与蓄电池组(12)的外侧预留出维修通道(14)，以便维修；工作时，高强度尼龙绳索(7)通过定滑轮，缠绕在尼龙绳索绕线桶(22)上；高强度尼龙绳索(7)的运动，带动尼龙绳索绕线桶(22)的转动，进而带动与之固结的固结齿轮(28)的转动；有棘爪(27)的存在，固结齿轮(28)只有朝一个方向的转动才能带动棘轮(26)的一起转动；棘轮(26)转动进而带动与之同轴的飞轮转子(17)一同转动，飞轮转子(17)正常转动，并在下侧的发电舱(9)中发电；发电舱(9)将发得的电能输送至整流电器(11)中，整流电器(11)将电流稳定后再输送至蓄电池组(12)中；/n所述的支撑系统包括转动轴承(13)和桩柱(15)；桩柱(15)的下部埋入海床，其上部周围均匀布置数组转动轴承(13)，使套在其上的装置可绕桩柱(15)自由转动，保证装置开口方向始终是朝着来浪方向；工作时，主要是波浪打在挡水外板(1)上时，通过数组转动转轴(24)，使得挡水外板(1)绕桩柱(15)转动。/n
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- 孔凡国;张健存 - 五邑大学
- 2019-03-22 - 2019-12-24 - F03B13/18
- 本实用新型公开了一种海洋能采集装置及发电装置，所述海洋能采集装置包括浮体、液压缸、重力平衡块、定位装置和系泊缆绳；所述液压缸包括有活塞杆；所述重力平衡块与所述活塞杆固接，用于带动活塞杆做功；所述系泊缆绳一端连接重力平衡块，另一端依次经过若干个定位装置、万向连接器与所述浮体连接。所述发电装置，包括海洋能采集装置、液压系统以及发电机，所述液压系统包括主油路，所述主油路包括油箱、以及用于驱动所述发电机的液压马达。可以同时采集海洋能中的海浪能和潮汐能，无需修建拦潮坝利用潮汐能，利用海浪能也不会受到潮汐的制约，提升了海洋能的利用效率。
- 一种直驱式波浪发电系统最优功率控制方法-201910791225.6
- 卓叶林;杨俊华 - 广东工业大学
- 2019-08-26 - 2019-12-20 - F03B13/18
- 本发涉及一种直驱式波浪发电系统最优功率控制方法，包括：根据直驱式波浪发电系统的发电原理，通过受力分析和幅频特性曲线分析从波浪能获取最大功率的控制特性，利用电压前馈补偿方法解耦电压电流，降低系统阶数，得到PMSLM的d‑q轴数学模型；再利用反步法完成整个系统控制率设计和Lyapunov函数稳定性分析，证明实现最优功率跟踪的可行性；同时为解决变速系统常规控制方法中存在的控制精度不高、高频纹波含量大的问题。仿真结果表明，基于卡尔曼滤波的波浪发电系统反步法能实现最优功率控制策略，不仅具有较高的控制精度，还能有效滤除高频波纹和噪声；响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性强。
- 一种波浪能发电系统-201910873618.1
- 宋薇;宋学刚 - 珠海天岳科技股份有限公司
- 2019-09-17 - 2019-12-20 - F03B13/18
- 本发明提供了一种结构简单、可靠稳定、能量转化效率高且灵活性好的波浪能发电系统。本发明包括能够漂浮于水面上的主平台及设置于所述主平台上的波浪能发电装置，所述主平台由桁架结构（1）构成，所述波浪能发电装置收集波浪能并最终转化成电能。本发明可应用于海洋能开发领域。
- 自动定向水浪提升发电设备-201910905391.4
- 王和能;李俊 - 六安永贞匠道机电科技有限公司
- 2019-09-24 - 2019-12-20 - F03B13/18
- 本发明提供了自动定向水浪提升发电设备，包括安装架体、波浪驱动装置、波浪发电装置，安装架体安装于设置于海底的水泥墩上且波浪驱动装置、波浪发电装置均安装于安装架体上，波浪驱动装置用于将海洋波浪能转换为可供发电使用的机械能，波浪发电装置用于利用机械能进行发电工作，所述的波浪发电装置包括发电机构，发电机构包括转轴、增速构件、发电机，转轴的轴向平行于水面并垂直于滑轨的延伸方向，转轴活动安装于支架并可绕自身轴向转动，并且转轴靠近滑轨的最高点，转轴用于被波浪驱动装置转换的机械能驱使转动，增速构件用于发电机转子与转轴之间的动力连接传递并且动力传递过程会对转轴进行转速增速处理，发电机用于发电工作。
- 一种可兼作波浪能发电装置的浮式防波堤-201920045960.8
- 周斌珍;张恒铭;丁鑫成;张亮;郑雄波;陈中飞 - 哈尔滨工程大学
- 2019-01-11 - 2019-12-20 - F03B13/18
- 本实用新型提供一种可兼作波浪能发电装置的浮式防波堤，包括浮式防波堤、发电系统和锚泊系统；所述发电系统设置在浮式防波堤内部，所述锚泊系统与浮式防波堤底部连接，所述浮式防波堤底部设置有剖面形状为三角形的加挡板。本实用新型装置将浮式防波堤和波浪能发电装置的功能结合，设置底部形状为特殊的三角加挡板型，提高了装置的波能转换效率和防波性能，降低了波浪对浮式防波堤的作用，节约了生产建造成本。本实用新型装置的发电系统安装在振荡浮子内部，使发电系统有效地避免了海水的腐蚀，提高了系统的可靠性，一体式结构便于海上和陆上的安装维护。作为一个可移动的发电装置，该发明装置可与防波堤、平台结合在一起使用，具有广阔的应用前景。
- 一种基于浮式防波堤的垂荡式波浪能发电装置-201920046348.2
- 周斌珍;张恒铭;张亮;郑雄波;丁鑫成 - 哈尔滨工程大学
- 2019-01-11 - 2019-12-20 - F03B13/18
- 本实用新型提供一种基于浮式防波堤的垂荡式波浪能发电装置，包括振荡浮子、浮式防波堤、发电装置和锚泊系统；所述发电装置设置在浮式防波堤上，振荡浮子穿过浮式防波堤与发电装置的动子系统连接，所述锚泊系统与浮式防波堤的下端连接。本实用新型将高效的振荡浮子式波能转换装置与浮式防波堤结合到一起，实现了功能的集成，使装置同时具有良好的防波性能和发电性能，并能有效地降低建造成本，对防波堤起到一定的保护作用，同时浮式防波堤对波浪的反射作用，能够进一步提高波浪能转换装置的转换效率和有效频率范围，进而提高波浪能转换装置的适应范围，增加波浪能转换装置的实用性和经济性，并有利于波浪能转换装置的进一步推广。
- 一种浮筒式水下发电机组-201911012036.0
- 麻隆祥;麻兆树;李志锋;张雷;张靖寒;李瑞英 - 哈尔滨中未科技有限公司
- 2019-10-23 - 2019-12-17 - F03B13/18
- 一种浮筒式水下发电机组，它涉及一种发电设备。本发明为解决现有水力发电需要蓄水筑坝，投资大工期长，破坏生态平衡，且存在局限性的问题。本发明包括固定架、转动轴、多个气缸和多个浮力筒，转动轴水平设置在固定架上且与固定架的上端转动连接，转动轴的中部固装有连接盘，连接盘的外圆周侧壁上沿圆周方向均布设有多个气缸，每个气缸分别沿径向方向设置，气缸的外侧端固接有浮力筒，气缸的缸体固接在连接盘上，气缸的气杆插装在浮力筒内，气杆的外侧端固接有两个背向相对设置的皮碗，浮力筒的内侧端设有多个进水孔，浮力筒的外侧端设有浮力筒通气孔，浮力筒通气孔与气源连接，转动轴通过变速箱与发电机连接。本发明用于水力发电。
- 一种往复运动式波浪能装置一级能量转换测量系统-201920444665.X
- 张颖男;杨雪儿;刘畅;陆发靖;彭伟 - 河海大学
- 2019-04-03 - 2019-12-13 - F03B13/18
- 本实用新型公开了一种往复运动式波浪能装置一级能量转换测量系统，包括俘能装置、连接装置、负载转换装置、拉力检测装置以及位移检测装置；所述俘能装置上下通过所述连接装置与所述负载转换装置左右两端连接，所述俘能装置随波浪能带动所述俘能装置左右运动；所述负载转换装置包括只具有垂荡自由度的负重块和只具有沿所述连接装置拉力方向纵荡自由度的移动板，所述移动板两端与所述连接装置连接，所述负重块与所述移动板之间接触；所述拉力检测装置用于测量所述移动板两端拉力；所述位移检测装置用于测量所述移动板位移。本实用新型具有结构简单、使用方便、可靠以及成本低廉的特点。
- 一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统-201910880091.5
- 赵玄烈;耿敬;李明伟;周加春;张立东;张洋;薛蓉;李扬 - 哈尔滨工程大学
- 2019-09-18 - 2019-12-06 - F03B13/18
- 本发明一种浮式防波堤‑海洋能装置集成系统，包括防波堤、浮子、水轮机和锚泊系统；所述防波堤迎浪侧的上部设置有波能发电系统，所述浮子通过传动杆与波能发电系统连接，所述防波堤的下部还设置有海流发电系统，所述水轮机通过支撑臂与海流发电系统连接，所述锚泊系统包括锚链和与锚链连接的锚，所述锚链成八字形固定在防波堤的两侧，锚固定在海底。本发明可以实现多种海洋能装备与常用传统海工建筑物的集成应用，实现海工结构的功能多元化，同时可以达到多种装备成本共享和空间共享的目的，促进海洋能装备的工程化应用。
- 一种海底新能源利用装置-201921506917.3
- 陈雪 - 陈雪
- 2019-09-09 - 2019-12-06 - F03B13/18
- 本实用新型公开了一种海底新能源利用装置，具体涉及海底新能源领域，包括发电机、蓄电池和发电机保护箱，所述发电机保护箱顶部设有蓄电池保护箱，所述发电机保护箱与蓄电池保护箱之间固定连接有第一固定筒，所述第一固定筒内部设有电线管，所述电线管另一端延伸至蓄电池保护箱内部与蓄电池固定连接，所述发电机保护箱两侧均设有动力传输机构。本实用新型通过在挡块与第一抗压管之间安装压力皮碗，压力皮碗设有两个密封唇，海水不会渗入第一抗压管内部，使密封的作用良好，且海水压力越大，压力皮碗受压力形变时与第一抗压管内壁贴合越紧密，压力皮碗底部的密封圈对第一抗压管内部液压油起到密封作用，密封更严密。
- 一种海洋波浪发电装置-201910852914.3
- 席文奎;姜辛;刘哲 - 西安石油大学
- 2019-09-10 - 2019-12-03 - F03B13/18
- 一种海洋波浪发电装置，A浮桶内部有B浮筒，B浮筒上连接往复杆；基体通过旋转轴角接触球轴承安装拨杆，拨杆扇形端面上设置有能够与往复杆上A齿牙紧密配合的B齿牙；从动轴上的棘轮上面设置的拨柱安装在拨杆的长圆形槽内，从动轴安装有轮盘，其上固定的弹簧片弹压着棘爪；从动轴外端安装有发电装置；随着波浪，浮筒推动往复杆运动，拨杆驱动拨柱的长圆形槽内来回滑动，拨柱将驱动棘轮做顺时针的旋转运动，棘爪推动轮盘做顺时针的圆周运动，轮盘将驱动从动轴做顺时针的旋转运动，以此来驱动发电装置运作；该装置能够高效获取任意方向的波浪能、不受波浪高低限制、且结构简单、生产成本低、维护方便，能将波浪能转化为单一方向转动的机械能。
- 一种增频式海洋波浪能发电装置-201920411185.3
- 申超男;周中华;郑雄胜;方晓毅;李芷沂;马尔玉 - 浙江海洋大学
- 2019-03-28 - 2019-12-03 - F03B13/18
- 本实用新型提供了一种增频式海洋波浪能发电装置，属于波浪能发电设备技术领域。本实用新型包括圆柱状的主浮体，所述主浮体的下侧面通过钢丝绳连接有重块，所述主浮体的外侧沿周向均匀设置有若干个支撑板，所述支撑板的上侧面垂直设有固定板，所述固定板上沿高度方向水平设有若干个悬臂梁压电片，所述支撑板远离主浮体的一端设有通孔一，所述通孔一内插设有滑动杆，所述滑动杆的下端穿出通孔一且端部固设有侧浮体，所述滑动杆的上端设有能够利用侧浮体上下浮动，使悬臂梁压电片的发生弯曲的驱动装置。本实用新型能够利用悬臂梁发电片的弯曲变形进行发电，简单高效。
- 一种基于模块化桁架平台的多浮子波能发电装置-201910848309.9
- 何广华;张志刚;栾政晓;耿宝磊;金瑞佳;宋学刚;彭爱武 - 哈尔滨工业大学(威海);交通运输部天津水运工程科学研究所;珠海天岳科技股份有限公司;中国科学院电工研究所
- 2019-09-09 - 2019-11-29 - F03B13/18
- 一种基于模块化桁架平台的多浮子波能发电装置，属于波浪能发电和海洋工程装备领域，解决了现有振荡浮子式波浪能发电装置单位面积海域的能量利用效率低、单位容量发电机组的建设成本高、浮子间相互遮蔽、平台透浪性差的技术难题。技术要点：桁架式平台为规则的多边形结构，为整个发电装置提供承载平台；多个浮力块安装在桁架式平台的侧面上，为整个发电装置提供浮力；多个浮子行星式均匀分布在桁架式平台的周围，浮子与桁架式平台采用连杆连接；液压传动装置分别与连杆对应连接；发电机组放置在桁架式平台的上甲板上，所有浮子共用一个发电机组发电；锚泊系统用以整个发电装置的定位；本发明尤其适用于离岸设备、海岛等的供电。
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