一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于海洋能源利用领域，尤其涉及一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，用于波高较小的低品位波浪能的转换。主要结构包括竖直壁面、聚波浮体、振荡浮子、拉绳、滑轮、定位杆、支撑结构及发电设备等。两组竖直壁面组成收缩波道，波道收缩端与窄缝聚波浮体的前端连接，用于波浪能的聚集。聚波浮体的中间位置有一条沿波浪传播方向狭窄的长方体窄缝，并通过窄缝共振原理进一步提升聚集窄缝内的波浪能。在窄缝中垂荡运动的振荡浮子通过拉绳拖动发电设备发电。本发明专利技术原理新颖、结构简单、建造陈本低、适应范围广，能够有效提升波浪能转换的经济性和高效性，实现资源利用价值较低的低品位可再生能源的充分、经济、高效利用。

A high efficiency wave energy absorption device with narrow slit

【技术实现步骤摘要】
一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置
本专利技术属于海洋能源利用与可再生能源发电
，尤其涉及一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置。
技术介绍
波浪能是一种极具前途的清洁可再生能源，具有能量品质好、储藏量大、分布广泛的优点，它的开发利用对于推进可持续发展、海洋资源开发等具有重要意义，在中国，对波浪能的开发利用已经列入了国家能源发展战略，具有广阔的发展前景。现有的离岸式波浪能利用技术可以分为点吸收式和线吸收式两类，点吸收式波浪能转换装置主要是通过浮体在波浪中的垂荡运动产生的位移或相对位移变化，通过PTO（PowerTake-off，能量提取）阻尼将浮体运动的机械能转换为液压能或电磁能，再经过蓄能器等能量储存、传输单元，最终驱动发电机进行发电，或者通过其他设备制造淡水或制冰等。该类装置主要包括振荡浮子式、振荡水柱式等具体类型。线吸收式波浪能转换装置则能够吸收沿着波浪传播线一定距离的波浪能，如著名的英国“Pelamis”式装置即属于该类型。该装置由多组铰接筏体组成，筏体在波浪的激励下运动，相邻筏体之间的（角）位移变化，筏体运动的机械能通过安装于相邻筏体之间的PTO阻尼机构进行提取。除此之外，合理利用沿岸地形，将波浪的动能转换为势能，进而利用海水头压差发电的越浪式装置也是一个重要类型。上述的波浪能转换装置具有很好的能量转化效果，但一般在波高较大时，才能获得较好的波浪能转换效果；与欧洲、北美等海域波况相比（波高为2.0m-6.0m），中国近海大部分海域波高偏小（0.5m-3.0m），波浪能能流密度较低，致使现有的波浪能转换装置难以高效率的直接利用，综合利用成本较高，甚至造成部分分散的、低品位波浪能资源被浪费。根据窄缝内流体的水动力相应理论，当波浪入射频率与浮体间窄缝内限制水体的固有频率接近时，窄缝内的水体会产生水动力共振。这种共振现象会使得窄缝内的波高达到入射波高的数倍。采用该方法，能够有效的将波高较小的低能流密度的波浪聚集起来，从而解决波浪波高过小的问题，更节约、充分、高效的利用波浪能。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供了一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，该系统结构简单、可提升对波浪能的利用效率，用以解决现有波浪能转换装置难以高效利用波高较小的低品位波浪能资源的问题。本专利技术采用的具体技术方案如下：一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，用于波高较小的分散的、低品位波浪能的高效吸收利用，该系统为一独立的海上发电单元，主要结构包括竖直壁面、聚波浮体、振荡浮子、拉绳、滑轮、定位杆、支撑结构、锚系及发电设备等。根据入射波浪的状况，调节组成收缩波道的竖直壁面的角度，使入射波浪通过收缩波道后波高增大，波浪能聚集。波高增大后的波浪进入聚波浮体，与窄缝内水体产生水动力相互作用，窄缝内水体波高增加，波浪能进一步聚集，特别是当窄缝内水体的固有振荡频率与进入浮体的波浪频率接近时，窄缝内水体产生共振，波高大幅度增大，波浪能得到最大程度的聚集。振荡浮子在窄缝内波浪的激励下做周期性的垂荡运动，将波浪能转换为振荡浮子垂荡运动的机械能。与振荡浮子连接的拉绳通过水上水下两组滑轮拖动发电设备的卷轮旋转，驱动与卷轮同轴的永磁体磁极绕定子线圈旋转实现发电。其中，分别与振荡浮子上部和下部连接为一体的定位杆穿过支撑结构上的定位孔，以确保振荡浮子时刻相对于窄缝做垂荡运动。所述两组对称设置的竖直壁面组成一收缩波道，收缩端与聚波浮体通过铰链连接，竖直壁面与波浪传播方向的夹角在30°至60°范围内改变。所述聚波浮体为具有一定质量和体积漂浮于波面一定深度的整体式结构，与位于中间位置的窄缝组成窄缝共振系统，并为整个系统提供支撑。所述振荡浮子的长、宽尺寸略小于窄缝的对应尺寸，振荡浮体的厚度及吃水均与聚波浮体一致。所述四组定位杆的一端与振荡浮子连接为一整体，定位杆的另一端穿过设置在所述支撑结构上的所述定位孔，并在定位孔内自由滑动。所述四组回复弹簧分别套在所述四组定位杆上，回复弹簧的两端分别固定于定位孔和定位杆上。所述拉绳具有一定的弹性，且弹性系数较大，拉绳处于绷紧状态，可以有效的拖动发电设备的卷轮旋转。所述发电设备安装于聚波浮体上，并具备必要的绝缘、防水性能。本专利技术的系统还包括四组锚系，该四组锚系的锚索分别将聚波浮体的四个端角与海底相连，用于固定整个系统在指定海面位置上，并显著的降低聚波浮体在波浪激励下的运动幅值。本专利技术提出了一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，该系统基于浮体间窄缝流体共振的原理，通过收缩波道聚波，窄缝流体共振的途径将波高较小、利用价值不大的低品位波浪能高效吸收利用。与现有技术相比，本专利技术具有原理新颖、结构简单、建造陈本低、适应范围广的优势，尤其适用于中国沿海的广大海域。本专利技术的有益效果：本专利技术提升波浪能转换的经济性和高效性，实现资源利用价值较低的低品位可再生能源的充分、经济、高效利用。附图说明图1，图2是本专利技术的结构示意图，图3是发电设备的结构示意图。图中，1、2：竖直壁面，3、4：聚波浮体，5：窄缝，6：振荡浮子，7、8：支撑结构，9、10：定位杆，11、12：定位孔，13、14：回复弹簧，15、16：滑轮，17：拉绳，18：发电设备，19、20：铰链，21、22、23、24：锚系，25：入射波浪，18-1：定子线圈，18-2：永磁体磁极，18-3：卷轮，18-4：导绳器。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例：如图1，图2所示，一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，主要结构包括竖直壁面1、2，聚波浮体3、4，窄缝5，振荡浮子6，支撑结构7、8，定位杆9、10，定位孔11、12，回复弹簧13、14，滑轮15、16，拉绳17，发电设备18，铰链19、20和锚系21、22、23、24等。在系统的具体工作过程中包括二级聚波和二级能量转换。首先，入射波浪18进入对称设置的竖直壁面1、2组成的收缩波道的入口，随着波道的收缩，波浪聚集，波浪波高增大，波浪能密度提升，即第一级聚波。随后，经第一级聚波后的波浪依次穿过聚波浮体前部3和聚波浮体后部4，与窄缝5内的水体产生水动力相互作用，窄缝5内的波浪波高大幅增加，波浪能密度得到进一步提升，即第二级聚波。振荡浮子6在窄缝5水体的波浪激励下，做周期性的垂荡运动，将波浪能转换为振荡浮子6垂荡运动的机械能，即第一级能量转换。其中，与振荡浮子6上部和下部连接为一体的定位杆11、12分别穿过支撑结构7、8上的定位孔11、12，以确保振荡浮子6时刻相对于聚波浮体3、4在窄缝5内做垂荡运动。与振荡浮子6连接的拉绳17通过水上水下两组滑轮15、16拖动发电设备18的卷轮18-3旋转，与卷轮18-3同轴的永磁体磁极18-2相对于定子线圈18-1旋转，切割磁力线发电，最终将振荡浮子6垂荡运动的机械能转换为电能，即第二级能量转换。本实施例中所述两组竖直壁面1、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，其特征在于，包括竖直壁面、聚波浮体、振荡浮子、拉绳、滑轮、定位杆、支撑结构及发电设备；所述两组竖直壁面组成按波浪传播方向逐渐收窄的收缩波道结构；所述定位杆与所述振荡浮子连接为一整体，所述支撑结构对称安装在所述聚波浮体的上下两侧，所述定位杆的一端与所述支撑结构活动连接，所述定位杆的另一端固定连接在所述聚波浮体上；所述滑轮安装在所述支撑结构上，所述拉绳的两端与振荡浮子连接，并绕过所述两组滑轮，驱动所述发电设备发电，所述发电设备安装在所述聚波浮体上。/n

【技术特征摘要】
1.一种窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，其特征在于，包括竖直壁面、聚波浮体、振荡浮子、拉绳、滑轮、定位杆、支撑结构及发电设备；所述两组竖直壁面组成按波浪传播方向逐渐收窄的收缩波道结构；所述定位杆与所述振荡浮子连接为一整体，所述支撑结构对称安装在所述聚波浮体的上下两侧，所述定位杆的一端与所述支撑结构活动连接，所述定位杆的另一端固定连接在所述聚波浮体上；所述滑轮安装在所述支撑结构上，所述拉绳的两端与振荡浮子连接，并绕过所述两组滑轮，驱动所述发电设备发电，所述发电设备安装在所述聚波浮体上。


2.根据权利要求1所述的窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，其特征在于，两组对称布置的所述竖直壁面组成的聚波水道通过铰链与所述聚波浮体前部连接，根据波浪状况在30°至60°范围内改变角度。


3.根据权利要求1所述的窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，其特征在于，所述聚波浮体漂浮于波面，所述聚波浮体的中间位置有一条沿波浪传播方向较狭窄的长方体窄缝。


4.根据权利要求1所述的窄缝聚波式高效波浪能吸收装置，其特征在于，所述振荡浮子为长方体浮体，其长、宽尺寸略小于窄缝的对应尺寸，厚度及吃水与聚波浮体一致，所述振荡浮子设置在所述窄缝内。


5.根据权利要求1所述的窄缝聚波式高效波浪能吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，隋芳芳，王军，陈宁，刘炜，董宇豪，李海龙，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32