一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置。本实用新型专利技术装置包括点吸收装置系统和振荡水柱系统，将点吸收装置与振荡水柱波浪能转换装置的产电原理结合，提高产电效率。利用振荡水柱波能转换装置中水柱大振幅上下运动的特征，在保持其推动气室内气体往复推动涡轮发电机产电的同时，增加点吸收装置，利用水柱大振幅运动推动浮子运动的原理增加产电量，从而提高产电效率。并通过调整使水柱与浮子的自振周期相一致进一步提高产电效率。该波浪能装置可以沿海岸布置以提高波能利用率，也可以与防波堤与护岸相结合，兼顾海岸工程设施的功能。

An oscillating water column wave energy conversion device with a point absorption device

【技术实现步骤摘要】
一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置
本技术涉及一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，属于新能源

技术介绍
世界经济的发展导致全球能源需求量持续增加，传统煤炭及石油等话是燃料资源日益紧缺，并且导致严重的污染物排放与温室效应问题，已成为制约经济发展与导致环境污染的重要因素之一。因此，开发可再生资源与清洁能源，可以有效遏制日趋恶化的能源问题，也可以为经济发展提供新的动力，已受到越来越广泛的关注。我国经济重心集中在东部沿海地区，而我国拥有18000多千米的海岸线，充分利用海洋能资源是解决我国东部地区用电紧张的有效措施。在诸多海洋能资源中，波浪能由于具有资源存储量大、稳定性好、建造成本低等优点，收到越来越广泛的关注。其中，振荡水柱式波能转换装置由于结构简单，性能可靠等因素，称为目前各国研究力度最大且建造最多的一种波能转换装置，受到更广泛的关注。但是，由于我国波浪能密度较低，导致振荡水柱式波能转换装置能量转换效率较低，限制了其大规模的开发与使用。因此，为提高传统振荡水柱式波能装置的能量转换效率，提出一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，显著提高波浪能转换效率，且拓展装置能量转换的有效频谱宽度，增加波能转换装置的有效获能频率区间。
技术实现思路
本技术为提高传统振荡水柱式波能装置的能量转换效率，而提供一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置。本技术可以不显著改变主尺度，通过激发振荡水柱式波能转换装置内流体共振与点吸收式装置共振而提高波浪能装换装置的产电效率。本技术采用的技术手段如下：一种内含点吸收装置的波浪能转换装置，包括振荡水柱系统和点吸收装置系统；所述点吸收装置系统包括自下而上依次相连的海底弹簧、下牵引绳索、浮子、上牵引绳索；所述振荡水柱系统至少有一面采用固定式结构固定于海底的底板，还包括顶盖和与顶盖相连的侧壁，其中海面与顶盖和各侧壁之间形成气室，所述顶盖上开设供上牵引绳索位移的绳索孔道，所述顶盖上还开设有气体通道，所述气体通道内安装有支架与置于其上的涡轮机，所述涡轮机与第二发电机相连；所述点吸收装置系统放置于振荡水柱系统中，通过海底弹簧固定在所述底板上，通过所述上牵引绳索的顶端与第一发电机构相连。进一步地，涡轮发电装置通过空气透平式动力输出系统实现双向气流作用下均同向旋转；所述第一发电机构采用液压式动力输出系统或机械式动力输出系统实现在往复作用下同向旋转。进一步地，所述第一发电机构为液压式动力输出系统，其包括与上牵引绳索连接的双作用液压缸、与所述双作用液压缸相连的液压马达、发电机，还包括用于为液压马达和双作用液压缸供油的循环油柜。进一步地，所述上牵引绳索绕过转向滑轮、增速飞轮后，与双作用液压缸相连接。进一步地，所述气体孔道设置在顶盖顶端的中心位置或非中心位置。进一步地，所述浮子位于气室的轴线上。进一步地，通过预设的液压系统，保证振荡水柱的共振周期与点吸收装置共振周期一致。进一步地，振荡水柱自振周期可以通过下式获得，其中，g为重力加速度，T为波浪周期，S为气室的截面面积，D为水柱高度，浮子为偏平圆柱形，自振周期可通过下述公式获得，其中，M为浮子质量，a33为附加质量，ρ为海水密度，A为浮子内水面面积，K为绳索下方弹簧刚度，通过设计弹簧刚度保证两者共振周期一致。与现有技术相比，本技术具有以下优点：本技术能够利用波浪进行发电，结合了振荡水柱与点吸收式波浪能转换装置的优势。当波浪作用时，振荡水柱推动空气往复通过气室，推动涡轮发电装置产电；同时，振荡水柱推动浮子上下运动，带动第一发电机构产电。并进一步给出了两者自振周期的计算方法，两者同时发生大振幅共振运动从而提高产电效率。该波浪能装置可以沿海岸线性布置，也可以与护岸及防波堤联合使用，从而提高波浪利用率，并监顾海岸防护等功能。基于上述理由本技术可在海洋工程、海岸工程、清洁能源
广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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获得其他的附图。图1为本技术实施例中内含点吸收装置的波浪能转换装置具体结构示意图。图中，1、顶盖；1a、气体通道；1b、气室；1c、振荡水柱；2、侧壁；3、靠岸板；4、底板；5、浮子；6、上牵引绳索；6a、下牵引绳索；6b、绳索孔道；7、海底弹簧；8、转向滑轮；9、增速飞轮；10、双作用液压缸；10a、活塞；10b、活塞杆；11、第一高压软管；11a、第二高压软管；12、蓄压罐；13、液压马达；14、第一发电机；15、循环油柜；16、海平面；17、涡轮机；18、第二发电机；19、支架；V1、第一供油单向阀；V2、第二供油单向阀；V3、第一回油单向阀；V4、第二回油单向阀。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本实施例公开了一种内含点吸收装置的波浪能转换装置，包括振荡水柱1c系统和点吸收装置系统；所述点吸收装置系统包括自下而上依次相连的海底弹簧7、下牵引绳索6a、浮子5、上牵引绳索6，本实施例所采用的浮子5可选用为耐腐蚀材质或是空心的金属，保证其漂浮于水面上；所述振荡水柱1c系统包括靠岸式与离岸式两种，靠岸式的振荡水柱1c系统至少有一面采用固定式结构固定于海底的底板4，还包括顶盖1和与顶盖1相连的侧壁2，其中通过靠岸板3紧靠海岸边搭设。离岸式的振荡水柱1c系统包括顶盖1和与顶盖1相连的四个侧壁2，并使用锚链或张力腿系泊于海底。无论是靠岸式或是离岸式，海平面16与顶盖1和各侧壁2之间均形成有气室1b，所述顶盖1上开设供上牵引绳索6位移的绳索孔道6b，所述顶盖1上还开设有气体通道1a，所述气体通道1a内安装有支架19与置于其上的涡轮机17，所述涡轮机17与第二发电机18相连，本实施例搭建时需要统计设施场所的涨潮、落潮信息，具体规格需要保证涨潮不能超过气室1b最高点，落潮不能低于侧壁2；所述点吸收装置系统放置于振荡水柱1c系统中，通过海底弹簧7固定在所述底板4上，通过所述上牵引绳索6的顶端与第一发电机14构相连，具体地，所述第一发电机14构为液压式动力输出系统，其包括与上牵引绳索6连接的双作用液压缸10、与所述双作用液压缸10相连的液压马达13、发电机，还包括用于为液压马达13和双作用液压缸10供油的循环油柜15。上牵引绳索6的顶端与转向滑轮8连接，再通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，包括振荡水柱系统和点吸收装置系统；/n所述点吸收装置系统包括自下而上依次相连的海底弹簧、下牵引绳索、浮子、上牵引绳索；/n所述振荡水柱系统至少有一面采用固定式结构固定于海底的底板，还包括顶盖和与顶盖相连的侧壁，其中海面与顶盖和各侧壁之间形成气室，所述顶盖上开设供上牵引绳索位移的绳索孔道，所述顶盖上还开设有气体通道，所述气体通道内安装有支架与置于其上的涡轮机，所述涡轮机与第二发电机相连；/n所述点吸收装置系统放置于振荡水柱系统中，通过海底弹簧固定在所述底板上，通过所述上牵引绳索的顶端与第一发电机构相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，包括振荡水柱系统和点吸收装置系统；
所述点吸收装置系统包括自下而上依次相连的海底弹簧、下牵引绳索、浮子、上牵引绳索；
所述振荡水柱系统至少有一面采用固定式结构固定于海底的底板，还包括顶盖和与顶盖相连的侧壁，其中海面与顶盖和各侧壁之间形成气室，所述顶盖上开设供上牵引绳索位移的绳索孔道，所述顶盖上还开设有气体通道，所述气体通道内安装有支架与置于其上的涡轮机，所述涡轮机与第二发电机相连；
所述点吸收装置系统放置于振荡水柱系统中，通过海底弹簧固定在所述底板上，通过所述上牵引绳索的顶端与第一发电机构相连。


2.根据权利要求1所述的内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，涡轮发电装置通过空气透平式动力输出系统实现双向气流作用下均同向旋转；所述第一发电机构采用液压式动力输出系统或机械式动力输出系统实现在往复作用下同向旋转。


3.根据权利要求1所述的内含点吸收装置的振荡水柱式波能转换装置，其特征在于，所述第一发电机构为液压式动力输出系统，其包括与上牵引绳索连接的双作用液压缸、与所述双作用液压缸相连的液压马达、发电机，还包括用于为液压马达和双作用...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜胜超，李海涛，张桂勇，孙雷，孙哲，孙铁志，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21