一种多体聚能型波浪能发电装置

1.本发明涉及发电设备技术领域，具体涉及一种多体聚能型波浪能发电装置。


背景技术：

2.在波浪能开发中,通常有将1.3m-4.0m的有效波高称为波浪能开发的可用波高。而我国南海区域常见波浪有效波高在0.5m-2.5m之间，采用现有波浪能发电装置对波浪能的俘获效率低，部分波浪资源难以利用，因此，有必要进行改进。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述技术问题而提供一种多体聚能型波浪能发电装置。
4.为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种多体聚能型波浪能发电装置，包括吸波浮体、基体浮体、传动机构、发电系统和控制系统，所述吸波浮体具有水上段、过渡段和水下段，所述过渡段位于所述水上段和和水下段之间；其中，所述水上段具有第一凸曲面，所述过渡段具有凹曲面，所述水下段具有第二凸曲面；其中，所述第二凸曲面的曲率大于所述第一凸曲面的曲率，所述凹曲面的曲率小于所述第二凸曲面的曲率，且所述凹曲面的曲率大于所述第一凸曲面的曲率。
6.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一凸曲面、第二凸曲面和凹曲面均为回转面。
7.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离大于所述第二凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离。
8.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述凹曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离小于所述第二凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离。
9.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体内部具有主压载舱、副压载舱和排水舱；其中，所述吸波浮体内设置有第一调节阀和第二调节阀，所述主压载舱和副压载舱通过第一调节阀连接，所述主压载舱和排水舱通过所述第二调节阀连接；其中，所述排水舱内配置有排水泵，所述吸波浮体上还设置有排水阀，所述排水阀与所述排水舱连接；其中，所述吸波浮体上还设置有进水阀，所述进水阀与所述主压载舱连接。
10.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体还具有：第一排气阀和第二排气阀；第一排气阀用于将所述主压载舱内的气体排至所述副压载舱内；第二排气阀用于将所述副压载舱内的气体排至外界。
11.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述基体浮体的顶面和底面均与所述吸波浮体的中轴线相垂直，所述吸波浮体至少部分或全部位于所述基体浮体内。
12.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体内设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板均与所述吸波浮体固定连接，所述主压载舱位于所述第一隔板和第二隔板之间，所述副压载舱位于所述第一隔板的上方，所述排水舱位于所述第二隔板的下方，所述主压载舱和副压载舱配置为被所述第一隔板分隔，所述主压载舱和排水舱配置为被所述第二隔板分隔。
13.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一排气阀和第一调节阀均装配在所述第一隔板上，所述第二调节阀装配在所述第二隔板上。
14.本公开的至少一实施例提供的多体聚能型波浪能发电装置中，所述第二排气阀位于所述吸波浮体的顶端，所述排水阀位于所述吸波浮体的底端。
15.本发明的有益效果为：吸波浮体具有第一凸曲面、凹曲面和第二凸曲面，使得吸波浮体的中部具有较大的曲率突变，在外部轮廓上具有多出呈外凸状，可以获得优异的水动力性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的视图。
18.图2为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的立体图。
19.图3为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的局部使用状态图。
20.图4为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的局部结构示意图。
21.图5为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的吸波浮体的内部结构示意图。
22.图6为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的水上段、过渡段和水下段的分布示意图。
23.图7为本发明一种多体聚能型波浪能发电装置的基体浮体的立体图。
24.图中：
25.10、吸波浮体；11、水上段；12、过渡段；13、水下段；111、第一凸曲面；121、凹曲面；131、第二凸曲面；14、第一调节阀；15、第二调节阀；16、排水泵；17、第一隔板；18、第二隔板；19、排水阀；
26.20、基体浮体；21、浮力舱；22、上甲板；23、支撑基础；24、支撑柱；221、直线轴承；222、支座；28、；29、；
27.30、传动机构；31、第一垂向轴；32、第一联动轴；33、连杆；34、第二垂向轴；35、第二联动轴；331、型槽；
28.40、发电系统；41、液压缸；42、单向阀；43、溢流阀；44、电磁控制阀；45、液压马达；46、发电机；47、；48、；49、；
29.50、主压载舱；
30.60、副压载舱；
31.70、排水舱；
32.80、第一排气阀；
33.90、第二排气阀。
具体实施方式
34.下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.另外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置，包括吸波浮体、基体浮体、传动机构、发电系统和控制系统，所述吸波浮体，具有水上段、过渡段和水下段，所述过渡段位于所述水上段和和水下段之间；其中，所述水上段具有第一凸曲面，所述过渡段具有凹曲面，所述水下段具有第二凸曲面；其中，所述第二凸曲面的曲率大于所述第一凸曲面的曲率，所述凹曲面的曲率小于所述第二凸曲面的曲率，且所述凹曲面的曲率大于所述第一凸曲面的曲率。吸波浮体具有第一凸曲面、凹曲面和第二凸曲面，使得吸波浮体的中部具有较大的曲率突变，在外部轮廓上具有多出呈外凸状，可以获得优异的水动力性能
38.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一凸曲面、第二凸曲面和凹曲面均为回转面。
39.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离大于所述第二凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离。
40.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述凹曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离小于所述第二凸曲面表面与所述吸波浮体中轴线的最大垂直距离。
41.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体内部具有主压载舱、副压载舱和排水舱；其中，所述吸波浮体内设置有第一调节阀和第二调节阀，所述主压载舱和副压载舱通过第一调节阀连接，所述主压载舱和排水舱通过所述第二调节阀连接；其中，所述排水舱内配置有排水泵，所述吸波浮体上还设置有排水阀，所述排水阀与所述排水舱连接；其中，所述吸波浮体上还设置有进水阀，所述进水阀与所述主压载舱连接。
42.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体还具有：第一排气阀和第二排气阀；第一排气阀用于将所述主压载舱内的气体排至所述副压载舱内；第二排气阀用于将所述副压载舱内的气体排至外界。
43.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述基体浮体的顶面和底面均与所述吸波浮体的中轴线相垂直，所述吸波浮体至少部分或全部位于所述基体浮体内。
44.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述吸波浮体内设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板均与所述吸波浮体固定连接，所述主压载舱位于所述第一隔板和第二隔板之间，所述副压载舱位于所述第一隔板的上方，所述排水舱位于所述第二隔板的下方，所述主压载舱和副压载舱配置为被所述第一隔板分隔，所述主压载舱和排水舱配置为被所述第二隔板分隔。
45.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述第一排气阀和第一调节阀均装配在所述第一隔板上，所述第二调节阀装配在所述第二隔板上。
46.本公开的至少一实施例提供一种多体聚能型波浪能发电装置中，所述第二排气阀位于所述吸波浮体的顶端，所述排水阀位于所述吸波浮体的底端。
47.下面将结合附图对本公开实施例的多体聚能型波浪能发电装置进行总体介绍。
48.如图1至7所示，根据本公开至少一实施例的一种多体聚能型波浪能发电装置，包括吸波浮体10、基体浮体20、传动机构30、发电系统40和控制系统(未图示)；吸波浮体10具有水上段11、过渡段12和水下段13，过渡段12位于水上段11和和水下段13之间；其中，水上段11具有第一凸曲面111，过渡段12具有凹曲面121，水下段13具有第二凸曲面131；其中，第二凸曲面131的曲率大于第一凸曲面111的曲率，凹曲面121的曲率小于第二凸曲面131的曲率，且凹曲面121的曲率大于第一凸曲面111的曲率。
49.在本实施例中，第一凸曲面111、第二凸曲面131和凹曲面121均为回转面。
50.在本实施例中，第一凸曲面111表面与吸波浮体10中轴线的最大垂直距离大于第二凸曲面131表面与吸波浮体10中轴线的最大垂直距离。凹曲面121表面与吸波浮体10中轴线的最大垂直距离小于第二凸曲面131表面与吸波浮体10中轴线的最大垂直距离。
51.在本实施例中，吸波浮体10内部具有主压载舱50、副压载舱60、排水舱70、第一排气阀80和第二排气阀90；其中，吸波浮体10内设置有第一调节阀14和第二调节阀15，主压载舱50和副压载舱60通过第一调节阀14连接，主压载舱50和排水舱70通过第二调节阀15连接；其中，排水舱70内配置有排水泵16，吸波浮体10上还设置有排水阀19，排水阀19与排水舱70连接；其中，吸波浮体10上还设置有进水阀，进水阀与主压载舱50连接；
52.第一排气阀80用于将主压载舱50内的气体排至副压载舱60内；第二排气阀90用于将副压载舱60内的气体排至外界。
53.基体浮体20的顶面和底面均与吸波浮体10的中轴线相垂直，吸波浮体10的部分位于基体浮体20内。
54.吸波浮体10内设置有第一隔板17和第二隔板18，第一隔板17和第二隔板18均与吸波浮体10固定连接，主压载舱50位于第一隔板17和第二隔板18之间，副压载舱60位于第一隔板17的上方，排水舱70位于第二隔板18的下方，主压载舱50和副压载舱60配置为被第一隔板17分隔，主压载舱50和排水舱70配置为被第二隔板18分隔。
55.第一排气阀80和第一调节阀14均装配在第一隔板17上，第二调节阀15装配在第二隔板18上。
56.第二排气阀90位于吸波浮体10的顶端，排水阀19位于吸波浮体10的底端。
57.在本实施例中，传动机构30包含有第一垂向轴31、第一联动轴32、连杆33、第二垂向轴34和第二联动轴35。
58.在本实施例中，基体浮体20包含有三个圆柱形的浮力舱21、上甲板22和支撑基础23，浮力舱21呈三角形分布固定设置在支撑基础23之上；上甲板22设有三个安装孔(未图示)，浮力舱21穿过上甲板22所设的安装孔并与上甲板22固连；浮力舱21为空腔结构并设有调节口(未图示)，可通过向浮力舱21内部泵入/排出压载水来调节基体浮体20的吃水深度。支撑基础23和上甲板22之间设置有支撑柱24，支撑柱24两端分别与支撑基础23和上甲板22固定连接，上甲板22上设置有穿孔(未图示)，穿孔内装配有直线轴承221。上甲板22上设置有支座222。
59.在本实施例中，吸波浮体的上端面中部与第一垂向轴31固定连接，第一垂向轴31穿过直线轴承221，可相对上甲板22做垂向往复运动。第一联动轴32在第一垂向轴31上端并径向贯穿，第一联动轴32可在第一垂向轴31内绕自身轴线转动。连杆33设有型槽331；第一联动轴32与连杆33通过型槽331连接，可在所设型槽331中滑动。发电系统40的液压缸设置在上甲板22上，液压缸的活塞杆上端与第二垂向轴34固定连接，第二垂向轴34在液压缸的活塞杆限制下可在平面内做垂向往复运动。第二联动轴35在第二垂向轴34上端径向贯穿，可在第二垂向轴34内绕自身轴线转动。第二联动轴35与连杆33通过型槽331连接，第二联动轴35可在型槽331中滑动。支座222固连设置在上甲板22上。连杆33与支座222铰接，可绕铰接点相对支座222转动。
60.在未出示的又一实施例中，排水泵16的排水口通过管道(未图示)与排水阀19连接。
61.在未出示的又一实施例中，发电系统40为机械-液压pto系统，示例性地，机械-液压pto系统包括液压缸、单向阀、溢流阀、电磁控制阀、蓄能机构(未图示)、液压马达和发电机。连杆可将第一垂向轴垂向直线运动转换成第二垂向轴垂向直线运动。第二垂向轴与液压缸的活塞杆固连，从而将垂向轴的机械能转换成液压油的压力能。液压马达和发电机可将压力能转换成电能，再通过外接电缆并网发电。
62.工作时：
63.在波浪作用下，吸波浮体相对基体浮体20向上/下运动，带动与吸波浮体固连的第一垂向轴31向上/下运动。第一联动轴32跟随第一垂向轴31向上/下运动。第一联动轴32带动连杆33绕铰接点做顺/逆时针旋转运动。连杆33顺/逆时针旋转运动带动第二联动轴35向上/下运动，第二联动轴35带动第二垂向轴34向上/下运动。第二垂向轴34带动与其固连的液压缸41活塞杆向上/下运动。将液压油泵入蓄能器中。由第一垂向轴31、第一联动轴32、连杆33、第二联动轴35、第二垂向轴34、液压缸41和支座222组成的机械传动装置将吸波浮体往复垂荡运动的机械能转化成液压系统的液压能，并基于杠杆原理放大吸波浮体所受波浪载荷，使装置在小浪下也能驱动液压发电系统工作。
64.通过外型优化后的吸波浮体，使得吸波浮体运动与波浪运动尽量匹配形成聚能/共振效应，从而大幅提高能量转换效率。基于杠杆原理，放大了波浪载荷，使装置在小浪下也能驱动液压发电系统工作，从而提高波浪能俘获范围。采用了三组液压回路联合发电的控制策略，解决了小波浪情况下发电系统间歇发电的问题。
65.在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一些实施例”、“其他实施例”或“具
体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。