本发明专利技术公开了一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，包括发电系统和锚泊系统；发电系统包括上浮体、下浮体和卷索绳，上浮体和下浮体之间通过圆周阵列布置的卷索绳连接；上浮体包括上浮体壳体和设置于上浮体壳体内的阵列式发电模块、压载调节模块以及电能管理模块，电能管理模块与阵列式发电模块连接，阵列式发电模块通过卷索绳与下浮体连接；锚泊系统包括多组浮标和绳索，多组浮标分布于上浮体的周围，并通过绳索分别与上浮体连接，多组浮标均连接有锚。实现波浪能的采集，通过锚泊系统和发电系统使装置在海面上浮动发电，在保证了海洋生存能力的情况下实现了对波浪能的采集。
【技术实现步骤摘要】
一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置
本专利技术涉及波浪发电
，具体涉及一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置。
技术介绍
我国海岸线漫长，海岛星罗棋布，海洋资源十分丰富，然而电力匮乏却成为制约沿海岛礁社会经济发展的关键问题。许多岛屿由于远离电厂、地广人稀，总体用电量不大等原因，远距离架设输电网络，经济效益较差，尤其是铺设海底电缆的前期投入和后期维护费用巨大，难以回收成本，故其供电多用柴油发电机及减速齿轮箱提供，消耗不可再生能源会导致严重的环境污染。对于一般的沿海居民区而言，波浪能发电装置可并入当地电网，提供稳定电能，减少环境污染，还可应用在海洋应急、水产养殖、气象检测、水上开采等领域。对于具有战略意义的海岛滩涂地区，该装置的应用还可以为无线通信设备、北斗卫星导航定位器等设备供能。另外，针对沿海岛礁淡水资源匮乏的问题，可将波浪能发电应用于海水淡化，再将产出淡水用于作物浇灌和生活用水，构建“食品-能源-水(F-E-W)”良性循环的可持续系统。传统的波浪能发电装置可以分为点吸收式(振荡浮子式)、振荡水柱式、越浪式、海蛇式、摆式等。其中应用最多的是点吸收式发电装置，传统的点吸收式波能装置发展前景广阔却依旧存在弊端。在过去的几十年里，点吸收式波能转换器被大量开发出来。第一代点吸收器是在升沉过程中振动的单体系统。为了获得最大的吸收功率，振荡体的固有频率需要与入射波频率相匹配。然而，在实际应用中，由于典型的入射波频率通常很低(0.1Hz-0.2Hz)，这种情况通常很难实现。因此，为了使浮标的固有频率与入射波频率相匹配，浮标的尺寸需要变得非常大。根据计算，淹没半球的直径需要达到52.4m，才能匹配0.1Hz的入射波频率，这个浮体尺寸与实际工程不契合，不具备实用价值。为解决单浮体在远海域遇到的问题，波浪能装置逐渐从单浮体发展为多浮体。目前主要采用的是双浮体波浪能转换装置，其方法是在浮体下设计一个附加体，形成双体波能转换器。双浮体点吸收式波能转化器是一种很有前途且经济有效的设计，其利用浮筒和水下物体之间的相对运动来获取能量。研究表明，在相同的规则或不规则波激励下,当非线性系数不变时，若阻尼较小时，无论是吸收波能频宽还是波能转换效率的总效益，双浮体的性能均比单浮体好；即便存在较大的粘性阻尼，如果浮体的淹没尺度设计得当,由于水下物体的粘性效应，双浮体系统的能量吸收能力也显著高于单浮体系统，吸收功率会显著增加。双浮体系统经过优化后的最大吸收功率可达单体系统的两倍多。所以，在波能转换装置的设计中发展双浮体点吸收式波能转化器已经成为趋势，其可以有效地提高能量转化效率。传统振荡浮子式波浪能转换装置由于能量由波浪能、机械能、液压能、电能等多级转化导致转化效率不高；在海中刚性传动，受波浪力损坏严重，防水防腐蚀能力差，以致海洋生存能力不足；设备繁多复杂，造成运输安装维护不便，成本高昂等问题。现阶段迫切需要一种更加简单、高效、可靠的结构来转化并利用波浪能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，实现波浪能的采集，通过锚泊系统和发电系统使装置在海面上浮动发电，在保证了海洋生存能力的情况下实现了对波浪能的采集。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，包括发电系统和锚泊系统；发电系统包括上浮体、下浮体和卷索绳，上浮体和下浮体之间通过沿圆周向阵列布置的卷索绳连接；上浮体包括上浮体壳体和设置于上浮体壳体内的阵列式发电模块、压载调节模块以及电能管理模块，电能管理模块与阵列式发电模块连接，阵列式发电模块通过卷索绳与下浮体连接；锚泊系统包括多组浮标和绳索，多组浮标分布于上浮体的周围，并通过绳索分别与上浮体连接，多组浮标均连接有锚。按照上述技术方案，上浮体壳体中设有挡板将上浮体壳体内腔隔断为卷索舱、功能舱和进排水舱，阵列式发电模块以及电能管理模块均设置于功能舱，卷索绳与上浮体的连接处设置于卷索舱，压载调节模块设置于进排水舱。按照上述技术方案，卷索舱和功能舱的个数均为多个，进排水舱布置于上浮体壳体中部，卷索舱和功能舱沿进排水舱圆周向间隔阵列分布。按照上述技术方案，阵列式发电模块由多组卷索式发电装置构成，多组卷索式发电装置沿周向均匀布置于上浮体壳体中，卷索式发电装置包括弹簧、传动轴、绞盘、单向离合器、减速齿轮箱和发电机，传动轴的一端与弹簧连接，另一端通过单向离合器经减速齿轮箱与发电机连接，绞盘设置于传动轴上，绞盘固设于传动轴中部；卷索绳的一端缠绕连接在绞盘上，另一端穿出上浮体壳体与下浮体连接。按照上述技术方案，发电机的输入轴上设有物理惯量，物理惯量布置于单向离合器和减速齿轮箱之间，物理惯量布置于功能舱内。按照上述技术方案，功能舱位于卷索舱两侧，弹簧和减速齿轮箱及发电机分别布置于卷索舱两侧的功能舱内，绞盘设置于卷索舱内，传动轴横向穿过卷索舱。按照上述技术方案，压载调节模块包括压载泵、水位传感器、进排水口和电控装置，压载泵和水位传感器设置于排水舱内，进排水口通过压载泵与排水舱的内腔连通，进排水口设有水阀，上浮体外部设有压力传感器，电控装置分别与压载泵、水位传感器、压力传感器和水阀连接；电控装置连接有加速度传感器，加速度传感器设置于上浮体上。按照上述技术方案，卷索舱通过绳索通道与外部联通，卷索舱的绳索通道入口处设有的通道导向轮组；通道导向轮组包括各由双层布置的四个通道导向轮和绳索通道框架，四个通道导向轮呈口字形或井字形布置于绳索通道框架上，绳索通道框架固设于绳索通道上，卷索绳经过四个通道导向轮形成口字或井字结构的中部穿过，进入绳索通道及卷索舱内。按照上述技术方案，卷索舱内设有导向轮和导向轮轴，导向轮设置于绞盘的一侧，导向轮套设于导向轮轴上，导向轮轴的两端与卷索舱侧壁连接固定，卷索绳经导向轮后缠绕于绞盘上。按照上述技术方案，浮标的个数为多个，形成多点浮标锚泊系统，3个浮标锚泊系统与上浮体的连接点沿上浮体周向均匀布置。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中随波浪起伏下上浮体和下浮体之间的距离不断变化，拉扯卷索绳，通过上浮体与下浮体间的相对运动采集波浪能，再通过发电装置将波浪能转化为电能，实现波浪能的采集，通过锚泊系统和发电系统使装置在海面上浮动发电，在保证了海洋生存能力的情况下实现了对波浪能的采集。2、通过多组发电模块连接的卷索绳，上浮体和下浮体之间的多个卷索绳从而采集多个方向的波浪能，提高了能量利用效率，通过多组浮标锚泊模块形成多点锚泊，浮体抵抗恶劣海况能力得到提升，增加了本装置的使用寿命。附图说明图1是本专利技术实施例中阵列卷索式双浮体波浪能发电装置整体示意图；图2是本专利技术实施例中上浮体的内部结构示意图；图3是本专利技术实施例中卷索式发电装置的立面图；图4是本专利技术实施例中的通道导向轮组示意图。图中，1-锚泊系统，2-下浮体，3-上浮体，4-压载泵，5-水阀，6-发电机及减速齿轮箱，7-物理惯量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，包括发电系统和锚泊系统；发电系统包括上浮体、下浮体和卷索绳，上浮体和下浮体之间通过沿周向阵列布置的卷索绳连接；/n上浮体包括上浮体壳体和设置于上浮体壳体内的阵列式发电模块、压载调节模块以及电能管理模块，电能管理模块与阵列式发电模块连接，阵列式发电模块通过卷索绳与下浮体连接；锚泊系统包括多组浮标和绳索，多组浮标分布于上浮体的周围，并通过绳索分别与上浮体连接，多组浮标均连接有锚。/n
【技术特征摘要】
1.一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，包括发电系统和锚泊系统；发电系统包括上浮体、下浮体和卷索绳，上浮体和下浮体之间通过沿周向阵列布置的卷索绳连接；
上浮体包括上浮体壳体和设置于上浮体壳体内的阵列式发电模块、压载调节模块以及电能管理模块，电能管理模块与阵列式发电模块连接，阵列式发电模块通过卷索绳与下浮体连接；锚泊系统包括多组浮标和绳索，多组浮标分布于上浮体的周围，并通过绳索分别与上浮体连接，多组浮标均连接有锚。
2.根据权利要求1所述的一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，上浮体壳体中设有挡板将上浮体壳体内腔隔断为卷索舱、功能舱和进排水舱，阵列式发电模块以及电能管理模块均设置于功能舱，卷索绳与上浮体的连接处设置于卷索舱，压载调节模块设置于进排水舱。
3.根据权利要求2所述的一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，卷索舱和功能舱的个数均为多个，进排水舱布置于上浮体壳体中部，卷索舱和功能舱沿进排水舱圆周向间隔阵列分布。
4.根据权利要求2所述的一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，阵列式发电模块由多组卷索式发电装置构成，多组卷索式发电装置沿周向均匀布置于上浮体壳体中，卷索式发电装置包括弹簧、传动轴、绞盘、单向离合器、减速齿轮箱和发电机，传动轴的一端与弹簧连接，另一端通过单向离合器经减速齿轮箱与发电机连接，绞盘设置于传动轴上，绞盘固设于传动轴中部；卷索绳的一端缠绕连接在绞盘上，另一端穿出上浮体壳体与下浮体连接。
5.根据权利要求4所述的一种阵列卷索式双浮体波浪能发电装置，其特征在于，发电机的输入轴上设有物理惯量，物理惯量布置...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，李超群，黄涛，谢俊凡，杨子楚，田恒，聂玉威，孙亮，丁明凡，赵柯帆，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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