以翹尾式吸波浮體為主體的波浪能發電裝置。
? ? ? ? 波浪能是海洋能中蘊含最豐富的一種清潔能源,波浪能量表現出來的具體形式就是巨大的向前的推力和向上的浮力。隨著人類對清潔能源的渴望和探索,對波浪能利用技術的研究也取得了很大的進展,獲得了大量的研究成果,這些成果主要應用于發電領域。目前,已經建成或公開的波浪能采集裝置主要分為岸基式和漂浮式兩種類型。岸基式波浪能采集裝置因受沿岸地形和海洋潮汐的影響較大,建造和維護成本較高,不適合大范圍推廣。漂浮式波浪能采集裝置因為不受沿岸地形的影響,而且可以在陸地上制造完成后直接投放到目標海域,工作環境適應性強,建造和維護成本較低,成為目前主要的研究與發展方向。發展比較成熟的漂浮式波浪能采集裝置的種類主要有空氣透平式、隨波筏式、波浪擺式、震蕩浮子式、點頭鴨式等,因點頭鴨式具有同時吸收波浪的水平推力和向上浮力的特點,能量采集效率較高,而其它種類裝置的波浪能采集方式主要是對波浪能的單向力進行吸收,采集效率較低。點頭鴨式的特點在于它對波浪的初期能量采集效率很高,但隨著波浪的前進至最終被截止,鴨體迎波面與水平面之間的夾角逐漸加大,吸收波浪向上浮力的作用面逐漸減小,使裝置的采集效率逐漸降低,從而使點頭鴨式采集裝置具有了對低能波的采集效率高,而對高能波的采集效率反而降低的缺點。目前比較先進的一種具有半潛船特征的新型漂浮鷹式波浪能發電裝置,此發明的吸波浮體由點頭鴨式裝置發展而來,對吸波浮體的迎波面有所改進,但為了增加對高能波的采集效率,吸波浮體下部增加了門型支撐臂,從而增大了吸波浮體的浮動旋轉半徑,為了使整套裝置在工作中保持穩定,相應的提高了其水下附體的體積,使整體裝置造價較高。
一種基于漂浮平臺的翹尾式波浪能發電裝置的優點和有益效果:
1、該套裝置的設計以漂浮式為基礎,使整套裝置可以在陸地上進行制造,制造完成后投放到目標海域直接進入工作狀態,不會受到潮汐及沿岸地形的影響,相比岸基式節省成本、易于推廣。
2、該套裝置吸波浮體的設計采用“翹尾式”,即吸波體的后下部繞前上部的傳動軸做上下擺動,傳動軸及軸承支座都在水平面以上,避免了傳動機械直接受到海水的腐蝕。因吸波浮體的下部為向后半浮于水中,當波浪能量超過裝置的最大額定值時,吸波浮體向后上方浮起,波浪通過波浪溢流口向后涌出,避免了大浪的沖擊對裝置產生破壞。
3、該裝置采用“翹尾式”吸波浮體的設計,此設計的迎波面與“點頭鴨”式吸波浮體迎波面在吸收波浪能的過程中運動狀態相反,“點頭鴨”式吸波浮體的迎波面在波浪的推動下是趨于直立的,接受波浪向上浮力的面積逐漸減小。“翹尾式”的迎波面在波浪的推動下是趨于水平的,接受波浪向上浮力的面積逐漸增大。“翹尾式”吸波浮體的運動狀態更適合吸收波浪在將推力向浮力轉化的過程中所產生的能量,所以“翹尾式”吸波浮體的能量吸收效率要高于“點頭鴨”式吸波浮體。
4、在相同面積迎波面的情況下,“翹尾式”吸波浮體的工作旋轉半徑要小于與 “點頭鴨”式運動狀態相近似的“鷹式”吸波浮體,即“翹尾式”吸波浮體不需要采用“鷹式”吸波浮體所采用的門形支架來增加對高能波的吸收效率。為保持整體裝置在運行中的穩定狀態,在相同波況下,“翹尾式”吸波浮體所需要的附體體積要小于“鷹式”吸波浮體所需要的附體體積。
5、該裝置的設計方案中,在吸波浮體下部設計了升浪板,使吸波浮體前迎波面與兩側側附體(或隔板)及升浪板迎波面之間,在波浪涌動的方向上形成了一個接近于密閉的空間,使裝置達到很高的波浪能采集效率。
6、該套裝置中提供主要浮力的側附體分布在吸波體兩側,中間可以設計多個吸波浮體同時進行波浪能采集,只需在裝置上增加相應的支撐框架及浮力艙即可提供足夠的浮力來支持更多的吸波體進行工作。
此套裝置的設計具有較高的性價比,有利于產業化。