一种混合式波浪能俘获装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种混合式波浪能俘获装置，包括主腔体、浮子、气动式能量俘获系统、液压式能量俘获系统和锚泊系统；气动式能量俘获系统设于主腔体的顶部；液压式能量俘获系统设于主腔体上部，液压式能量俘获系统均包括液压能应用模块、液压缸和液压杆，液压能应用模块与液压缸之间通过管路连接，液压缸与主腔体活动连接；浮子通过刚臂与主腔体活动连接，液压杆与刚臂活动连接；锚泊系统设于主腔体底部。本发明专利技术中，在浮子由主腔体支撑，无需额外锚泊系统和平台，降低成本；气压式能量俘获系统和液压式能量俘获系统均处在水面线以上，始终不与海水接触，不会受到海水腐蚀和海洋生物附着，可靠性好，耐久性强，稳定性好，便于安装维护。

A hybrid wave energy capture device

The invention discloses a mixed type wave energy capture device comprises a main cavity, a float, pneumatic and hydraulic system of energy trapping energy capture system and mooring system; top pneumatic energy capture system is arranged on the main body; the hydraulic energy capture system is arranged on the main cavity of the hydraulic system includes energy capture application of hydraulic module, hydraulic cylinder and hydraulic rod hydraulic energy between application module and the hydraulic cylinder are connected by a pipeline, the hydraulic cylinder and the main cavity connected by rigid arms; the float is connected with the main body, the hydraulic rod is connected with the first arm is arranged on the main cavity at the bottom of the mooring system. In the invention, supported by the main cavity in the float, no additional mooring system and platform, reduce costs; pneumatic energy capture system and hydraulic system in the water energy capture line above, do not always contact with the water, will not be attached, seawater corrosion and marine life, good reliability, strong durability and good stability. Convenient installation and maintenance.

【技术实现步骤摘要】
一种混合式波浪能俘获装置
本专利技术涉及海洋波浪能利用
，特别是涉及一种混合式波浪能俘获装置。
技术介绍
广袤的海洋中蕴藏着巨大的能量，其中波浪能约为2.11TW。相比于其他可再生能源，开发和利用海洋波浪能具有十分显著的优势：海洋波浪蕴藏的能量是所有可再生能源中密度最大的，且集中分布于海面附近；波浪能的理论能量俘获效率以及实际效率都要高于太阳能和风能；波浪能装置可以在90％以上的时间内产生能量；波浪能可以传播很远而损耗较少的能量；开发和利用波浪能对环境产生的负面影响较小。由于波浪能是海洋能中品位最高、分布最广的可再生清洁能源，如果能高效转换和利用波浪能，并提高装置的生存能力，降低装置成本，就有望实现大规模商业推广应用，形成零排放循环低碳经济的海洋能利用模式，解决沿海地区和海岛地区的能源紧张问题，因而研究一种结构简单而又工作高效的波能俘获装置具有特别重要的意义。目前，波浪能转换理念数量众多。在日本、北美和欧洲地区已有超过1000多项波能转换的技术专利。按照波能俘获类型，波能俘获装置可大体分为振荡浮子式(OB)、筏式、摆式、振荡水柱式(OWC)和越浪式5种。其中，振荡浮子式和振荡水柱式两种波能俘获方式结构简单、可靠性好，发展前景广阔。振荡浮子式的结构尺寸相对于入射波波长较小，主要依靠浮子的上下振荡来俘获波能，带动发电机组发电或驱动海水淡化组件淡化海水。振荡水柱式主体结构为一个腔室，腔室在水面下通过一开口于海水连通，在波浪带动下腔体内部形成振荡水柱，腔体内上方空气以气流形式驱动腔体顶部的空气透平转动，带动发电机组发电。在公开号为CN102720629A，名称为“波浪能转换装置及其系统”的专利文献中公开了这样一种波浪能利用系统。该系统包括波浪能转换装置、竖直安装并固定在波浪中的立柱以及固定波浪能转换装置的固定臂。其中波浪能转换装置主要由浮箱、与浮箱固定相连的缸体以及相对固定的立杆构成，立杆和缸体合围出密闭气室。在浮箱随波浪起伏而上下运动的过程中，将波浪能转化为压缩空气。由于该装置涉及到多个密封气室，结构较为复杂，可靠性和耐久性较差。在公开号为CN106194558A，名称为“大直径圆筒形透空堤兼振荡水柱波能发电装置”的专利文献中公开了一种基于大直径圆筒形透空堤的振荡水柱式波能发电装置，主要包括大直径圆筒体、筒顶盖板、底部开口、支撑桩、气室、气流通道、空气透平和发电机组。大直径圆筒体内部水体通过底部开口与外部海水连通，在波浪作用下筒内圆筒体内部气室气压变化使气流通道处产生气流，带动空气透平和发电机组发电。该装置是基于现有的大直径圆筒形透空堤提出的，仅限于与大直径圆筒形透空堤工程相结合，不利于大范围推广。由于单个振荡浮子式结构尺寸较小，其对波频敏感，波能俘获功率并不会太高，且锚泊系统或支撑平台在振荡浮子式的建设成本中占比巨大；单个振荡水柱式波能俘获效率也相对较低，为增强能量俘获能力，往往需要较大尺寸，成本相对较高。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种结构简单、可靠性好、耐久性高、建设成本低、波浪能俘获效率高且利于大规模推广的混合式波浪能俘获装置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种混合式波浪能俘获装置，包括主腔体、浮子、气动式能量俘获系统、若干液压式能量俘获系统和锚泊系统；所述气动式能量俘获系统设置于所述主腔体的顶部；若干所述液压式能量俘获系统设置于所述主腔体上部周围，每个所述液压式能量俘获系统均包括液压能应用模块、液压缸和设置于所述液压缸内的液压杆，所述液压能应用模块与所述液压缸之间设置有低压入流管和高压出流管，所述液压缸与所述主腔体活动连接；所述浮子通过刚臂与所述主腔体活动连接，所述液压杆与所述刚臂活动连接；所述锚泊系统设置于所述主腔体底部。可选的，所述主腔体外壁上设置有支撑平台，用于放置所述液压式能量俘获系统。可选的，所述液压式能量俘获系统包括通过管路依次连接的高压蓄能稳压器、液压马达和低压蓄能稳压器，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一高压出流管连接，所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一低压入流管连接；优选的，所述第一高压出流管与所述液压缸之间设置有第一单向阀，所述第一低压入流管与所述液压缸之间设置有第二单向阀；更优选的，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一高压出流管连接；所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一低压入流管连接。可选的，还包括与所述液压马达动力连接的第一发电机组。可选的，所述液压式能量俘获系统包括过滤器、调压器和膜组件，所述调压器与所述膜组件通过管路连接；所述过滤器的进水口连接有吸水管，所述过滤器的出水口通过第二低压入流管与所述液压缸连通；所述调压器的进口通过第二高压出流管与所述液压缸连通，所述膜组件上连接有淡水产出管和浓盐水排出管；优选的，所述第二高压出流管与所述液压缸之间设置有第一单向阀；所述第二低压入流管与所述液压缸之间设置有第二单向阀；更优选的，所述调压器与所述液压缸之间通过多个所述第二高压出流管连接；所述过滤器与所述液压缸之间通过多个所述第二低压入流管连接。可选的，所述锚泊系统包括锚链和锚，所述锚链一端设置于所述主腔体底部，另一端与锚连接。可选的，所述锚泊系统为多个。可选的，所述主腔体外壁上设置有双耳环，所述刚臂通过销轴与所述双耳环销接在一起；优选的，所述主腔体外壁上设有第一球铰座，所述第一球铰座通过一根球头杆与所述液压缸的底部连接；所述液压杆通过一设置在所述刚臂上的第二球铰座铰接。可选的，所述主腔体为筒状结构；所述主腔体上部为锥形，所述气动式能量俘获系统设置于锥形部分内；优选的，所述主腔体的内外壁面均涂有防腐材料；更优选的，所述浮子是由表面涂有防腐材料的钢板弯卷焊接而成的密闭结构。可选的，所述气动式能量俘获系统包括空气透平和第二发电机组，所述空气透平与所述第二发电机组动力连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、本专利技术中浮子与振荡水柱之间的水动力相互作用会对装置的波浪能俘获性能产生显著影响。通过选用适当的结构尺寸，可使浮子振荡和主腔体内的液柱振荡发生共振，气动式能量俘获系统和液压式能量俘获系统的波浪能俘获功率都得到加强，进而大幅提高装置的波浪能俘获性能，其波浪能俘获功率可显著高于单独放置的振荡水柱装置和单独放置的若干振荡浮子波浪能俘获功率之和；2、本专利技术的浮子通过刚臂连接在主腔体上，在浮子振荡过程中由主腔体提供支撑，无需设计和制作浮子所需的额外锚泊系统和支撑平台，降低了装置成本；3、本专利技术中的气压式能量俘获系统和液压式能量俘获系统均固定在主腔体外的支撑平台上，运行稳定性好，且便于安装和维护；4、本专利技术中的气压式能量俘获系统和液压式能量俘获系统均处在水面线以上，始终不与海水接触，装置既不会受到海水的腐蚀也不会遭遇海洋生物附着，装置的可靠性好，耐久性强；5、本专利技术液压能应用模块可采用海水淡化系统，利用液压能驱动反渗透膜淡化海水，装置在进行发电的同时还可一并产出淡水。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合式波浪能俘获装置，其特征在于，包括主腔体、浮子、气动式能量俘获系统、若干液压式能量俘获系统和锚泊系统；所述气动式能量俘获系统设置于所述主腔体的顶部；若干所述液压式能量俘获系统设置于所述主腔体上部周围，每个所述液压式能量俘获系统均包括液压能应用模块、液压缸和设置于所述液压缸内的液压杆，所述液压能应用模块与所述液压缸之间设置有低压入流管和高压出流管，所述液压缸与所述主腔体活动连接；所述浮子通过刚臂与所述主腔体活动连接，所述液压杆与所述刚臂活动连接；所述锚泊系统设置于所述主腔体底部。

【技术特征摘要】
1.一种混合式波浪能俘获装置，其特征在于，包括主腔体、浮子、气动式能量俘获系统、若干液压式能量俘获系统和锚泊系统；所述气动式能量俘获系统设置于所述主腔体的顶部；若干所述液压式能量俘获系统设置于所述主腔体上部周围，每个所述液压式能量俘获系统均包括液压能应用模块、液压缸和设置于所述液压缸内的液压杆，所述液压能应用模块与所述液压缸之间设置有低压入流管和高压出流管，所述液压缸与所述主腔体活动连接；所述浮子通过刚臂与所述主腔体活动连接，所述液压杆与所述刚臂活动连接；所述锚泊系统设置于所述主腔体底部。2.根据权利要求1所述的混合式波浪能俘获装置，其特征在于，所述主腔体外壁上设置有支撑平台，用于放置所述液压式能量俘获系统。3.根据权利要求2所述的混合式波浪能俘获装置，其特征在于，所述液压式能量俘获系统包括通过管路依次连接的高压蓄能稳压器、液压马达和低压蓄能稳压器，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一高压出流管连接，所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一低压入流管连接；优选的，所述第一高压出流管与所述液压缸之间设置有第一单向阀，所述第一低压入流管与所述液压缸之间设置有第二单向阀；更优选的，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一高压出流管连接；所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一低压入流管连接。4.根据权利要求3所述的混合式波浪能俘获装置，其特征在于，还包括与所述液压马达动力连接的第一发电机组。5.根据权利要求2所述的混合式波浪能俘获装置，其特征在于，所述液压式能量俘获系统包括过滤器、调压器和膜组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑思明，张永良，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11