波浪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】波浪發(fā)電系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及水力發(fā)電領(lǐng)域，特別地，是一種波浪發(fā)電系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]由于波浪能源是一種用之不盡的天然能源，因此受到人們的廣泛關(guān)注，并且已建成了較多種類的成熟發(fā)電系統(tǒng)；然而，目前的波浪發(fā)電系統(tǒng)主要包括兩大類，第一類采用面向波浪的水輪機(jī)系統(tǒng)，對波浪能量進(jìn)行正面收集；第二類采用水面浮臺系統(tǒng)，獲取波浪的上升動能；該兩類發(fā)電系統(tǒng)存在的不足之處在于:對于第一類水輪機(jī)系統(tǒng)，要獲得大面積的波浪動能，必須大面積制造水輪機(jī)，其工程規(guī)模和成本十分巨大，并且，對于單部水輪機(jī)，其葉片的實際面積亦十分有限，能量利用率并不高；對于第二類浮臺系統(tǒng)，僅僅利用了波浪的上升動能，對于波浪的橫向推進(jìn)動能，幾乎利用不到，這導(dǎo)致能量利用率亦十分低下；因此，盡可能地提高波浪發(fā)電的能量利用率，是該領(lǐng)域內(nèi)需要不懈努力的方向。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種波浪發(fā)電系統(tǒng)，該波浪發(fā)電系統(tǒng)可以高效地將連續(xù)波浪的動能轉(zhuǎn)換為電能，并且建造成本較低。
[0007]本發(fā)明實現(xiàn)技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是:該波浪發(fā)電系統(tǒng)包括構(gòu)建于水底的龍門基壩，所述龍門基壩中部為可讓水體順利流過的通水龍門，所述通水龍門上方為橫梁；所述通水龍門內(nèi)設(shè)有上下兩根相互平行的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸，且該兩根轉(zhuǎn)軸水平設(shè)置，并正交于通水龍門的法向；所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸通過雙向傳動機(jī)構(gòu)耦合至彈性蓄能機(jī)構(gòu)，所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)再通過單向傳動機(jī)構(gòu)輸出至發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸；各所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上分別繞卷有纜繩，各所述纜繩共同橫向牽引一個沒入水中的豎直框架；所述豎直框架的上方具有一個漂浮于水面的浮筏，所述浮筏與豎直框架形成T形結(jié)構(gòu)；所述豎直框架內(nèi)具有可在框架平面內(nèi)上下升降的升降帆板，所述升降帆板受帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，使所述升降帆板可下降到完全覆蓋所述框架所在平面，或完全上升到所述框架上方，使框架正面完全敞通。
[0008]作為優(yōu)選，所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸或雙向傳動機(jī)構(gòu)上具有剎車機(jī)構(gòu)；所述剎車機(jī)構(gòu)在所述升降帆板連續(xù)上升的過程中，鎖定所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸；并在其余時間保持松開。
[0009]作為優(yōu)選，所述龍門基壩構(gòu)建于近灘水域內(nèi)，所述浮筏和框架處于龍門基壩和岸灘之間；以利于降低龍門基壩的構(gòu)建難度，并節(jié)約建造成本。
[0010]作為優(yōu)選，所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)有一個基礎(chǔ)齒輪，所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上的基礎(chǔ)齒輪完全相同，并相互嚙合；所述兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上的纜繩的繞卷時針方向相反；其中一根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸通過所述雙向傳動機(jī)構(gòu)耦合至所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)；這不僅使所述雙向傳動機(jī)構(gòu)與所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸之間只需要一個耦合部分，使結(jié)構(gòu)精簡；更使得所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸可以完全同步旋轉(zhuǎn)，從而使?fàn)恳鲐Q直框架的各纜繩的受力和位移狀況完全一致，使整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
[0011]作為優(yōu)選，所述纜繩共有4根，各所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上各繞置有兩根；該4根纜繩連接在所述豎直框架上的4個固定點上，該4個固定點的連線形成一個與所述豎直框架具有相同中心的矩形；從而使波浪在沖擊豎直框架的過程中，纜繩可以對框架形成穩(wěn)定地牽拉，使豎直框架總是保持穩(wěn)定的豎直狀態(tài)。
[0012]作為優(yōu)選，所述雙向傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)中的一種或多種的組合；所述單向傳動機(jī)構(gòu)具有如下特點:所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)帶動該單向傳動機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)時，該單向傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，而所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)帶動該單向傳動機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)時，該單向傳動機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸之間無力矩傳遞；該單向傳動機(jī)構(gòu)可由棘輪棘爪機(jī)構(gòu)或自行車飛輪機(jī)構(gòu)形成。
[0013]作為優(yōu)選，所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)為發(fā)條蓄能機(jī)構(gòu)。
[0014]作為優(yōu)選，所述升降帆板由阻水帆布構(gòu)成，所述帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括:設(shè)于所述浮筏上的驅(qū)動卷軸，以及設(shè)于所述豎直框架下側(cè)的從動卷軸；所述驅(qū)動卷軸和從動卷軸相互平行，且所述驅(qū)動卷軸受驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動；所述阻水帆布的形狀、面積與所述豎直框架一致；所述阻水帆布的上邊沿連接于所述驅(qū)動卷軸的母線上；且所述阻水帆布的下邊沿受到牽拉繩牽拉，所述牽拉繩繞過所述從動卷軸后向上延伸，并繞置在所述驅(qū)動卷軸上未被阻水帆布覆蓋的部分；且所述牽拉繩在驅(qū)動卷軸上的繞置時針方向與所述阻水帆布在驅(qū)動卷軸上的繞置時針方向相反。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:該波浪發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電過程中，穿過所述龍門基壩的波浪將所述升降帆板和豎直框架向遠(yuǎn)處推離，此過程中，所述豎直框架通過纜繩牽拉所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸，使基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時使所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)蓄能；當(dāng)所述升降帆板和豎直框架被推離到遠(yuǎn)處極限位置時，將所述升降帆板完全收起，從而使所述豎直框架不再對波浪形成阻攔，則在所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)的復(fù)位作用下，豎直框架又迅速回到龍門基壩附近，所述升降帆板再次放下后，進(jìn)行下一周期的發(fā)電作業(yè)；該系統(tǒng)在發(fā)電過程中，一方面，升降帆板對水體形成的阻攔面巨大，在同等分布面域下，遠(yuǎn)超水輪機(jī)，因此，對波浪能量的采集率極高，且成本遠(yuǎn)低于水輪機(jī)；另一方面，在每一個發(fā)電周期中，由于需要驅(qū)動發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，豎直框架總是緩慢地向遠(yuǎn)處推離，而在回歸時，由于豎直框架幾乎不受阻力，因此在彈性蓄能機(jī)構(gòu)的作用下，總是迅速地回到龍門基壩附近；因此，所述升降帆板在絕大部分時間內(nèi)，均在大面積地采集波浪能量；綜合可見，該系統(tǒng)對于波浪能量具有極高的利用率。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1是本波浪發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖2是本波浪發(fā)電系統(tǒng)中，豎直框架的一個實施例示意圖。
[0019]圖3是本波浪發(fā)電系統(tǒng)中，所述升降帆板和帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一個實施例示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
如圖1所示，該波浪發(fā)電系統(tǒng)包括構(gòu)建于水底的龍門基壩1，所述龍門基壩I中部為可讓水體順利流過的通水龍門10，所述通水龍門10上方為橫梁11 ;所述通水龍門10內(nèi)設(shè)有上下兩根相互平行的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22，且該兩根轉(zhuǎn)軸21、22水平設(shè)置，并正交于通水龍門10的法向。
[0022]所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22上分別設(shè)有一個基礎(chǔ)齒輪211、221，所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸上的基礎(chǔ)齒輪211、221完全相同，并相互嚙合；而上方的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21通過雙向傳動機(jī)構(gòu)3耦合至彈性蓄能機(jī)構(gòu)4，所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)4再通過單向傳動機(jī)構(gòu)5輸出至發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸(未圖不)。其中，所述雙向傳動機(jī)構(gòu)3為齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)中的一種或多種的組合。所述單向傳動機(jī)構(gòu)5具有如下特點:所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)4帶動該單向傳動機(jī)構(gòu)5正轉(zhuǎn)時，該單向傳動機(jī)構(gòu)5驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，而所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)4帶動該單向傳動機(jī)構(gòu)5反轉(zhuǎn)時，該單向傳動機(jī)構(gòu)5與所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸之間無力矩傳遞；為實現(xiàn)該功能，所述單向傳動機(jī)構(gòu)5可由棘輪棘爪機(jī)構(gòu)或自行車飛輪機(jī)構(gòu)形成；當(dāng)然，這里所述的自行車飛輪機(jī)構(gòu)指結(jié)構(gòu)形式與自行車飛輪機(jī)構(gòu)相同，但尺寸和強度顯然需要放大。所述彈性蓄能機(jī)構(gòu)4可以采用發(fā)條蓄能機(jī)構(gòu)。由于所述雙向傳動機(jī)構(gòu)3、彈性蓄能機(jī)構(gòu)4、單向傳動機(jī)構(gòu)5均為常規(guī)機(jī)構(gòu)，因此均不再作圖贅述，僅僅在圖1中示意。
[0023]兩根所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22上分別以相反的時針方向繞卷有纜繩61、62，各所述纜繩61、62共同橫向牽引一個沒入水中的豎直框架7 ;所述豎直框架7的上方具有一個漂浮于水面的浮筏8，所述浮筏8與豎直框架7形成T形結(jié)構(gòu)；所述豎直框架7內(nèi)具有可在框架平面內(nèi)上下升降的升降帆板9，所述升降帆板9受帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)91驅(qū)動，使所述升降帆板9可下降到完全覆蓋所述框架7所在平面，或完全上升到所述框架上方，使框架7正面完全敞通。
[0024]由于所述兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22上的纜繩61、62的繞卷時針方向相反，且該兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22通過基礎(chǔ)齒輪211、221相互嚙合，從而可使所述的兩根基礎(chǔ)轉(zhuǎn)軸21、22可以完全同步旋轉(zhuǎn)，以使?fàn)恳鲐Q直框架7的各纜繩61、62的受力和位移狀況完全一致；這樣，在升降帆板9被波浪推移過程中，所述豎直框架7可保持穩(wěn)定的豎直狀態(tài)。
[0025]對于所述的豎直框架7，其一個實施例如圖2所示，其上具有4個纜繩固定點71a、71b、71c、71d ;該4個固定點的連線形成一個與所述豎直框架7具有相同中心的矩形；該4個固定點上分別