仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统技术方案

一种仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，由能量吸收、输出、位控及应用部分组成。能量吸收部分是一个封闭圆滑筒状柔软腔体，其内联排设置N个液压腔，液压腔设置出水管和进水管通过单向阀与外侧对称设置的总出水管和进水管连接。总出和进水管分别接能量输出部分水轮机进、出水口，组成封闭循环水流通道。本发明专利技术变波浪能点提取为面提取思维，造仿动物心脏和血液循环系统机理将分散的波浪能转换为连续稳定集中输出的水能，可将低水头变成高水头，能转效率极高，同时具备成本低、寿命长、维修便、安防好、零污染等优势，系该领域重大发明专利技术。可作为规模发电、海上钻探、海水淡化、船舶航行等动力，充分实现波浪能大规模商业化开发利用。

High efficient wave energy extraction system under the imitated soft body wave

An imitated wave energy efficient extraction system under the soft body wave is composed of energy absorption, output, bit control and application. The energy absorption part is a closed circular cylinder flexible cavity. Its inner row is equipped with N hydraulic cavities. The outlet and the inlet pipe of the hydraulic chamber are connected with the total outlet pipe and the inlet pipe which are symmetrically arranged outside through the one-way valve. The total output and the inlet pipe are respectively connected with the energy output part of the water turbine inlet and outlet to form a closed circulation flow channel. The invention provides a variable wave energy extraction for surface extraction thinking, made in imitation of animal heart and blood circulation mechanism of the scattered wave energy into continuous and stable concentration of output water, can be low head into the high head, can also have high efficiency, low cost, long service life, maintenance, security, good advantage zero pollution, the field of major inventions. It can be used as a power generation, offshore drilling, sea water desalination, ship navigation and so on, so as to fully realize the large-scale commercial development and utilization of wave energy.

【技术实现步骤摘要】
仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统
本专利技术属于可再生清洁能源利用领域，尤其涉及一种仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统（巨龙2号）。
技术介绍
人类近代社会大规模开发利用的煤、原油、天然气、油页岩、核能等化石能源，大大地推进了人类的工业文明，功不可没，但燃烧化石能源的同时也进行着大量有害物质的排放或辐射，这把双刃剑也是破环境破坏生态环境的罪魁祸首。同时这种不可再生能源用掉一点，便少一点，总有枯竭的一天。不尽人意的是，当今人类使用的能源结构中，化石能源仍然占绝对大的比重，可再生能源只占很小的一部分。随着世界化石能源危机和环境问题的出现，人们已逐步认识到充分利用可再生能源的极端重要性。改变现有能源结构，大规模开发利用可再生能源已不约而同的成为世界各国的能源发展战略，从而在真正的危机来临之前，摆脱被动的局面，获得和平发展的主动权。以可再生能源代替不可再生能源，有两个前提条件，一是某种可再生能源的储量足够大，能够满足人类社会能源需求，二是科技水平达到了大规模开发利用的能力。太阳能是储量最大的可再生能源，科学证实太阳能的衍生品如风能、水能、生物质能、海洋能等储量也十分巨大，把其中的一大部分开发出来就能满足人类的生产生活需要。以海洋能为例，世界蕴藏量为750多亿千瓦，其中波浪能占93％，1977年有人以世界各大洋平均海浪高1米、周期1秒的波浪推算，断定全球波浪能理论上可再生的总量为700亿千瓦。在１平方千米的海面上，波浪运动每秒钟就有２０万千瓦的能量。全世界每秒钟的波浪能量达2.7×l09千瓦，每年的波浪能总量为2.3×l014千瓦•小时。欧洲可再生能源委员会发布的一份研究报告指出，目前全球海洋能的理论发电量预计可达到每年10万太瓦时(Twh)，而目前全球的电力消耗约为每年1.6万太瓦时，仅海洋能这一项就能完全满足人类的用电需求。没有人能准确算出哪一种可再生能源储量有多少，它本身就是一个变量，但可充分确认它们蕴藏量十分巨大，是不容置疑的事实，可开发量远大于人类实际应用量就足够了。海浪能作为海洋能的主体部分不仅储量极大，而且是没有任何排放的最清洁的能源，1992年联合国把海浪发电列为开发海洋可再生能源的首位，也足以说明其在海洋乃至可再生能源结构中具有举足轻重的地位。不息的波浪曾吸引过无数的探索者，对波浪能开发利用的脚步从未停止过，早在1955年，世界上就有了第一台波浪能发电机，几十年来提出波浪能获取方案设想以及申请专利的数以千计，五花八门，不胜枚举。能量获取系统主要类形有：振荡水拄型，收缩水道型，高位水池蓄能型；半潜船漂浮鹰型等等。近年来波浪能利用强国比如英国等研发出新的品种，如“海蛇”技术进步很大，但系统成本仍很高，效率并不够理想；“巨蟒”利用激突波共振原理略胜一筹，让人眼前一亮，效率比较高而且成本比较低，2009年报道称第一款完全设计的巨蟒发电机将于5年内开始运行，可至今未见成功的报道，这或许是技术上仍有瓶颈之处；我国新近研制的岸崖浮摆式浪能发电系统虽然较以往系统有进步但其重要能转指标提高幅度仍然较小。波浪能客观上具有能量储量大、分布广、不稳定、利用难的特点，多年来在利用技术上始终没有重大突破，没有摆脱原地踏步状态，与核能、太阳能、风能、生物质能等其它新能源相比，其总体发展程度是最低的，仍然处于发展初期。现有波浪能获取系统普遍存在点式获取能量，原理和样式雷同，单向做功，资源浪费大，结构复杂，中间环节多，成本高，效率低，安全性差，难控制等问题。这样导致经济效益低，投资回收期长，加之易受到海洋灾害性气候的侵袭等问题，多年以来束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。虽然如此，但这些宝贵的能量采集思想和方法为后来者探索波浪能高效获取方法奠定了基础，积累了经验。依赖于科技创新，在波浪获取技术上获得重大突破，大幅度提高能转效率，大幅度降低能转成本，系统及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当前和今后一个时期波浪能研发的难点和方向。使用化石能源的时间在人类历史长河中只是暂短的一瞬，人类历史进程中长期依赖的能源只能是可再生能源。目前的以消耗化石能源为主，可再生能源利用率不高，尤其是波浪能利用率极低，是社会生产力发展到一定水平，又不够高度发达的一种特有的社会现象。随着科技的进步人类必将走向全面应用可再生能源的新时代。此前，本专利技术人也曾做过一些波浪能提取非仿心脏系统的研究和实验，比如专利技术的海面浮载平台液压无级变程双向做功高效波浪发电机等，能量转换效率也可以比现有技术高出一倍以上，但和本系统的超高效比差距仍十分巨大。本系统诞生是对波浪能利用关键技术的重大创新，或将揭开人类大规模利用波浪能的新纪元。
技术实现思路
为了克服现有的波浪能采集系统资源浪费大，效率低，成本高，安全性差等不足,本专利技术在吸收感悟人类的波浪能理论精华的同时，又力争把握波浪运动的习性特点，注重最大限度地适应波浪运动规律，以最接近的方式来适应波浪运动，把专利技术思维引导到了以柔治柔，由点获能到面获能，仿生取能的思维境界，彻底颠覆了传统波浪能采集思维和模式，另辟蹊径，提供了一种仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统（巨龙2号），该系统能量吸收部分可潜入浪区广阔水域波浪下的水中吸收转换由波浪能衍生而来的压强差能，其内部液压腔采用独创的缸体线性伸缩无塞腔体结构，整体上变刚体结构为柔体结构，变波浪能由点获取到面获取，由间断获取到连续获取，由分散获取到集中获取的巨大转变，把压强差能地毯式全时空最大化的获取，使分散的波浪能变成集中的单向平稳流动的水能，把低水头能变成高水头能，系统结构却由复杂变得简单，从而大幅度地提高了能量获取效率，大幅度地降低了系统制造成本，并增强了抗灾害能力，维修更便捷，填补了国内外波浪能获取系统的空白（本巨龙2号与巨龙1号同一时间专利技术，同一时间申请专利，系“孪生兄弟”）。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案。本仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，由能量吸收、能量输出、位置固控及应用部分组成。能量吸收部分是一个封闭椭圆筒状柔软腔体（简称柔体），是本专利最核心的部分，本专利名称中柔体即指本部分是柔软腔体结构。该部分其内联排设置N个液压腔，在每个液压腔左右两侧对称设置出水管和进水管，穿过柔体腔壁通过单向阀与柔体外左右侧对称设置的总出水管和总进水管连接。能量输出部分为水轮机，能量吸收部分总出水管和进水管分别接水轮机进、出水口，组成封闭循环水流通道。柔体上部设置注水阀和若干排气阀，下部设置排水阀，排气阀确保注水顺利和注水后体内不存有空气，排水阀保证系统维修和避险时水能够及时排出，用时打开，不用时关闭。该柔体为细长形几何体，横截面为椭圆形，体长要远大于体宽，体宽要大于体高，体宽为横截面椭圆长轴长度，体高为椭圆短轴（垂直水平面的立轴），高度由液压腔控制，与液压腔张开（收缩）高度等高。实际应用中柔体长宽高设置要与压强波动等相关数据相匹配。柔体腔壁由高强度，有弹力，耐腐蚀，耐摩擦，耐辐射，耐弯折柔软薄壁材料制作。在柔体内联排设置的N个液压腔采用独创的缸体线性伸缩无塞腔体结构，为等距离密集排设，每个液压腔可为横截面为圆、椭圆或圆角矩形的封闭空腔薄壁柱体，在垂直水面方向高度上可折叠伸缩，在强度允许的范围内腔壁材料越薄越好，折叠压缩后高度越小越好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，其特征在于：由能量吸收、能量输出、位置固控及应用部分组成，系统造仿了动物心脏收缩舒张跳动和血液循环的机理更贴近自然造化，能量获取部分是一个封闭椭圆筒状柔软腔体（动物身躯），其内联排设置N个液压腔（心脏），每个液压腔设置出水管和进水管通过单向阀（瓣膜）与椭圆筒状柔软腔体外侧对称设置的总出水管（动脉）和总进水管（静脉）连接；能量输出部分为水轮机，水轮机为市场通用适用于水流动能的轴流或径流涡轮的水轮机，能量获取部分总出水管和进水管分别接水轮机进、出水口，组成封闭循环水流通道（动物的血液循环系统），系统工作前要在柔体和由N个液压腔、每个出水管和进水管、单向阀、总出水管和进水管和水轮机组成的封闭循环水流通道中内适量注水；其波浪能泛指海洋和大型湖泊所具有的波浪能，系统获取转化的能量适用于规模发电、船舶航行、海上钻探、海水淡化、氢燃料制取等多种需求。

【技术特征摘要】
1.一种仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，其特征在于：由能量吸收、能量输出、位置固控及应用部分组成，系统造仿了动物心脏收缩舒张跳动和血液循环的机理更贴近自然造化，能量获取部分是一个封闭椭圆筒状柔软腔体（动物身躯），其内联排设置N个液压腔（心脏），每个液压腔设置出水管和进水管通过单向阀（瓣膜）与椭圆筒状柔软腔体外侧对称设置的总出水管（动脉）和总进水管（静脉）连接；能量输出部分为水轮机，水轮机为市场通用适用于水流动能的轴流或径流涡轮的水轮机，能量获取部分总出水管和进水管分别接水轮机进、出水口，组成封闭循环水流通道（动物的血液循环系统），系统工作前要在柔体和由N个液压腔、每个出水管和进水管、单向阀、总出水管和进水管和水轮机组成的封闭循环水流通道中内适量注水；其波浪能泛指海洋和大型湖泊所具有的波浪能，系统获取转化的能量适用于规模发电、船舶航行、海上钻探、海水淡化、氢燃料制取等多种需求。2.根据权利要求1所述的仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，其特征在于：所述封闭椭圆筒状柔软腔体（简称柔体），为细长形几何体，横截面为椭圆形，宽度为椭圆长轴（平行水平面的横轴），高度为椭圆短轴（垂直水平面的立轴）与液压腔张开（收缩）高度等高，腔壁要具有一定的弹性，其上部设置注水阀和若干排气阀，下部设置排水阀；腔壁由高强度，耐腐蚀，耐摩擦，耐辐射，耐弯折柔软薄壁材料制作。3.根据权利要求1所述的仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，其特征在于：所述N个液压腔采用独创的缸体线性伸缩无塞腔体结构，每个液压腔为在垂直水面方向高度上可折叠伸缩，在与水面平行方向上具备抗高压性的封闭圆、椭圆或圆角矩形空腔柱形缸体，上下端面设抗压封板将缸体封闭与封闭椭圆筒状柔软腔体内壁上下面固接，其出水管单向阀作用是只出不进，进水管单向阀作用是只进不出；N个液压腔为等距离密集排设。4.根据权利要求1所述的仿心脏柔体浪下潜入式波浪能高效取用系统，其特征在于：所述总出水管和进水管为等直径、可自由弯曲、耐高压，在水轮机上方设置注水阀，在总出进水管下方设置排水阀，在上方设置若干排气阀；两条总管以通透的形式与柔体连接。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元博，马轶乔，王沛卓，王煜彬，
申请(专利权)人：王沛卓，
类型：发明
国别省市：辽宁,21