一种波浪引水装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海洋波浪能量的采集领域，具体涉及一种按波况调节浮体重量和平台储水压力的波浪引水装置，包括一个中空的倒圆台形浮具且内置吞吐海水进出浮具的水泵、一根圆筒形的连杆、一个环形活塞、一个带进出止回阀的圆筒形液压缸体、一根内置钢管桩的浮具中心桩腿、平台压力储水罐、平台压缩空气供应及控制系统、从上至下排布在圆筒形连杆内壁的多圈抵具。本发明专利技术利用过往时段波浪参数和天气预报加权综合，通过平台压缩空气供应及控制系统，跟随平均波高波长变化，实时或定时调节储水罐内气压和浮具总重量，浮具吃水深度和吃水圆周线直径相应变化，为浮具随波浪共振提供基本条件，使采集波浪能量的效率得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋波浪能量的采集领域，具体涉及一种按波况调节浮体重量和平台储水压力的波浪引水装置。
技术介绍
目前在运用波浪能提水(也可称为运用波浪能压水)方面，采用浮力前后摆动式压水的，比较典型的有英国女王大学的“牡蛎”(Oyster)式波浪能压水装置、芬兰AW-Energy公司的WaveRoller、英国兰开斯特大学的WRASPA等；采用浮力上下振荡压水的，以台湾人余运錩专利技术专利的浮具式波浪能引水装置为典型。英国的“牡蛎”式等前后摆动式波浪能压水装置是利用波浪能推动浮筒组来回摆动压水，通过管路上岸。缺陷如下：仅对安装时设定的某一方向波浪，有一定的来回摆动压水效果，对于来波方向变化较大的海域，不适应；不容易和波浪形成共振采能效果；对水深的适应性较差；为输水上岸花费的能耗较多；性价比较低，无法用于商业化应用。专利号为CN201210347071.X的中国专利技术专利公开了一种浮具式波浪能引水装置，利用波浪能推动浮具随波起伏上下压水，通过管路提水至海上钢构平台中的水箱。缺陷如下：1)根据其提交的浮具提水产出能力书面报告：其浮具提水的水头不变即提水压力不变，浮具随波起伏，上下行程与波高完全相同，因此，其产出的功率与波高的一次方成正比。而各国的波浪学均公认，波浪的功率与波高的平方成正比。显然，从数学模型来看，经过坐标原点的直线和二次方抛物线，除坐标原点外只可能有一个交点，因此，从原理上看，台湾人余运錩的浮具式波浪能引水装置只能在某一波高时有可能发生共振，在全年的大多数时段，不容易和波浪形成共振采能效果，提水效率有限。从位于青岛市董家口港外根据该专利技术专利所制浮具的验证平台一年多实践验证效果来看，只在2015年7月11日,2015年第9号台风经过青岛东侧外海北上时，董家口港外海海域波浪较大的8.43小时中，第23时段的118秒时间内，出力异乎寻常地高，有可能发生了共振，因为已超出了浮具尺寸所截获的对应风力的波浪功率资源。当时青岛当地气象预报为：风力四到五级，短时阵风六级。而在全年的大部份时段内，浮具的提水产出相当有限且时断时续，在日常时段无法用水轮机正常稳定发电，无法实施商业化的运用。显然，不能将商业化的波浪发电，建立在全年偶尔光临的台风基础之上。特将青岛市董家口海域浮具验证平台2015年7月11日波浪较大的8.43小时内海上实测的结果，列表如下：表1董家口测试台7月11日实测记录在以上时段中，累积提水量为2736立方，持续测量时间为30339秒(折8.43小时)，总平均流量为每秒0.09立方，折算平均出力为20.7千瓦。2)该专利技术专利的浮具式波浪引水装置是浮具带动两组活塞。浮具随波浪上下运动分别推动一组活塞提(压)水、另一组活塞吸水，浮具随波浪向上运动时，不但要提水入高位水箱，而且要为随后的向下压水蓄积能量，很明显，向上运动和向下运动的两个过程，不可能对称，不利于实现与波浪共振。并且，提水高程在提水活塞上形成的总压力加上浮具随波浪上下运动部份的总体惯性质量的重力，在运行中，为一不可调整的固定量，在波浪较小时，超过波浪的浮力，这就是数学模型上，直线上纵坐标超过二次方抛物线的情况，不但失去了实现共振的基本可能性，连一般的提水效率都达不到。3)该专利技术专利的结构过于复杂，性价比较低，无法推进商业化应用。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种按波况调节浮体重量和平台储水压力的波浪引水装置，利用过往时段波浪参数和天气预报加权综合，通过平台压缩空气供应及控制系统，跟随平均波高波长变化，实时或定时调节储水罐内气压和浮具总重量，浮具吃水深度和吃水圆周线直径相应变化，为浮具随波浪共振提供基本条件，使采集波浪能量的效率得到提高，具有结构简单稳定、使用寿命长、效率明显提高等优点。本专利技术的技术方案为：一种波浪引水装置，包括一根内置钢管桩的浮具中心桩腿，所述浮具中心桩腿中的钢管桩竖直穿过海底泥沙层直达海底基岩，所述浮具中心桩腿上设置有一个以其为运动轨道的倒圆台形浮具，所述浮具内置水泵，浮具下方通过一根圆筒形的连杆连接环形活塞，浮具中心桩腿的圆周外设有圆筒形液压缸体，环形活塞在浮具中心桩腿和圆筒形液压缸体之间的环形空间上下运动，圆筒形液压缸体底部分别通过单向止回阀连通海水和平台压力储水罐；所述平台压力储水罐上部空间的压缩空气压强由平台顶部的控制系统调控，所述控制系统同时调控所述浮具内置的水泵，所述水泵根据海浪波高吞吐海水出入浮具，调整浮具的总重量，使得当浮具下降时这一总重量作用在环形活塞上形成的压水压强，等于压力储水罐内压缩空气和储水水位在储水罐入水口形成的压强，加上压海水入储水罐的水流在管路中产生的压强。作为优选，所述连杆的内壁上，从最高处到最低处，排布有多圈高强塑料作滚柱头的环形抵具，所述抵具的高强塑料滚柱头抵顶在浮具中心桩腿的外壁，较长较粗的圆筒形连杆可安设足够多的抵具数量，分担抵顶力量，确保在最大的浪涌冲击下浮具仍能以浮具中心桩腿作为轨道上下顺畅运动，并且确保高强塑料滚柱头在寿命期内不致损坏。作为优选，所述浮具中心桩腿与所述圆筒形液压缸体的基座为紧密整体钢构，所述浮具中心桩腿为导管架平台的组成部分，允许向下有限位移。浮具中心桩腿与导管架平台构成整体一起制作，在整体起吊拖运安设过程中用临时措施限制下移。沉桩完成后浮具中心桩腿与中心桩腿内的钢管桩在中心桩腿顶部焊接在一起。浮具和环形活塞以浮具中心桩腿作为轨道随波浪起伏上下运动。浮具通过连杆推动压水活塞压水，压水的夯击力作用在活塞压水缸的基座上，传递给浮具中心桩腿，通过浮具中心桩腿顶部，作用到中心桩腿内打透海底泥沙和弱强度岩石直至海底基岩的钢管桩，由海底基岩承受，在中心桩腿内的钢管桩为摩擦桩的情况下，压水的夯击力由钢管桩与海底泥沙和弱强度岩石的摩擦力承受。作为优选，所述浮具随波浪上下运动部分的总排水重量，可按波高的幅度调节，以当地海域全年各月平均波高的最大值和最小值，作为调节范围变化的上下限，与波高的一次方±10％成正比跟随变化；所述平台储水罐内储水水位以上空间中的压缩空气的压强，也与浮具随波浪上下运动的部分的总重量成正比跟随变化。实践中，随过往时段的实测值和预测的未来数十小时数天的平均波高的加权综合值，由压缩空气供应及控制系统发指令，跟随平均波高变化调节储水罐内气压和浮具总重量，浮具吃水深度相应变化。作为优选，所述倒圆台形浮具在调节浮具总重量使吃水深度相应变化时，跟随平均波高变化对应的平均波长变化，在倒圆台型浮具周边形成的吃水圆周线直径与对应的平...

【技术保护点】
一种波浪引水装置，包括一根内置钢管桩的浮具中心桩腿，所述浮具中心桩腿中的钢管桩竖直穿过海底泥沙层直达海底基岩，其特征在于：所述浮具中心桩腿上设置有一个以其为运动轨道的倒圆台形浮具，所述浮具内置水泵，浮具下方通过一根圆筒形的连杆连接环形活塞，浮具中心桩腿的圆周外设有圆筒形液压缸体，环形活塞在浮具中心桩腿和圆筒形液压缸体之间的环形空间上下运动，圆筒形液压缸体底部分别通过单向止回阀连通海水和平台压力储水罐；所述平台压力储水罐上部空间的压缩空气压强由平台顶部的控制系统调控，所述控制系统同时调控所述浮具内置的水泵，所述水泵根据海浪波高吞吐海水出入浮具，调整浮具的总重量，使得当浮具下降时这一总重量作用在环形活塞上形成的压水压强，等于压力储水罐内压缩空气和储水水位在储水罐入水口形成的压强，加上压海水入储水罐的水流在管路中产生的压强。

【技术特征摘要】
1.一种波浪引水装置，包括一根内置钢管桩的浮具中心桩腿，所述浮具中心桩腿中的
钢管桩竖直穿过海底泥沙层直达海底基岩，其特征在于：
所述浮具中心桩腿上设置有一个以其为运动轨道的倒圆台形浮具，所述浮具内置水
泵，浮具下方通过一根圆筒形的连杆连接环形活塞，浮具中心桩腿的圆周外设有圆筒形液
压缸体，环形活塞在浮具中心桩腿和圆筒形液压缸体之间的环形空间上下运动，圆筒形液
压缸体底部分别通过单向止回阀连通海水和平台压力储水罐；
所述平台压力储水罐上部空间的压缩空气压强由平台顶部的控制系统调控，所述控制
系统同时调控所述浮具内置的水泵，所述水泵根据海浪波高吞吐海水出入浮具，调整浮具
的总重量，使得当浮具下降时这一总重量作用在环形活塞上形成的压水压强，等于压力储
水罐内压缩空气和储水水位在储水罐入水口形成的压强，加上压海水入储水罐的水流在管
路中产生的压强。
2.如权利要求1所述的一种波浪引水装置，其特征在于：所述连杆的内壁上，从最高处
到最低处，排布有多圈高强塑料作滚柱头的环形抵具，所述抵具的高强塑料滚柱头抵顶在

【专利技术属性】
技术研发人员：徐柏文，杨易正，施元彬，孙瑞学，杨松，胡燕子，徐季容，
申请(专利权)人：徐柏文，
类型：发明
国别省市：江苏;32