专利摘要

一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，属于新能源技术领域。该发电装置在海浪向靠岸板上浪或回浪时，推动浮力摆来回摆动，双作用液压缸中的活塞作往复运动，连续向液压马达发电机组提供压力油；同时，振荡水柱的上下振荡，推动气室中的空气进入气道中驱动涡轮发电机组。当低频波浪作用时，主要通过振荡水柱推动空气往复通过气道，推动涡轮发电装置产电；当波浪频率较高时，主要通过浮力摆推动液压缸提供液压油产电。该发电装置可以与护岸及防波堤联合使用，也可以沿海岸线布置使用，从而提高波浪能的利用率，并监顾海岸防护等功能。基于上述理由本实用新型可在海岸工程、海洋工程、清洁能源技术领域广泛推广。

权利要求

1.一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，所述发电装置包括振荡水柱式发电装置和浮力摆发电装置，其特征是：所述振荡水柱式发电装置包含由

顶盖（1）、侧围板（2）和靠岸板（3）构成位于海平面（12）上的气室（1b）及位于海平面（12）下的振荡水柱（1c），在顶盖（1）上的气道（1a）中设置涡轮发电机组；所述浮力摆发电装置包含位于振荡水柱（1c）正中下方的浮力摆机构、双作用液压缸（6）和液压马达发电机组，浮力摆机构的浮力摆（5）固定连接摆板臂（5a），摆板臂（5a）通过第一铰链（5b）与靠岸板（3）连接为一体的底板（4）连接，双作用液压缸（6）的活塞杆（6b）端通过第二铰链（6c）与浮力摆（5）的侧面连接，油缸体端通过第三铰链（6d）与底板（4）连接；所述双作用液压缸（6）经第一高压软管（7）、第二高压软管（7a）连接海岸上的液压马达发电机组；在海浪向靠岸板（3）上浪或回浪时，推动浮力摆（5）来回摆动，双作用液压缸（6）中的活塞（6a）作往复运动，连续向液压马达发电机组提供压力油；同时，振荡水柱（1c）的上下振荡，推动气室（1b）

中的空气进入气道（1a）中驱动涡轮发电机组。

2.根据权利要求1所述的一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，其特征是：所述涡轮发电机组把第二发电机（14）设置在与气道（1a）内壁固定连接的支架（15）上，第二发电机（14）的电机轴连接涡轮机（13）。

3.根据权利要求1所述的一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，其特征是：所述液压马达发电机组包含蓄压罐（8）、液压马达（9）、第一发电机（10）和循环油柜（11），第一高压软管（7）经第一供油单向阀（V1）连接蓄压罐（8），还经第一回油单向阀（V3）连接循环油柜（11）, 第二高压软管（7a）经第二供油单向阀（V2）连接蓄压罐（8），还经第二回油单向阀（V4）连接循环油柜（11）, 蓄压罐（8）的出油管连接驱动第一发电机（10）转动的液压马达（9）的进油口，液压马达（9）的出油管连接循环油柜（11）。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，属于新能源技术领域。

背景技术

我国拥有18000多千米的海岸线，充分利用海洋能资源是我国清洁能源的重要发展方向，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，受到越来越广泛的关注。其中，振荡水柱式波能转换装置由于性能可靠、结构简单、产电效率高等优势，受到更广泛的关注，已成为目前各国建造最多且研究力度最大的一种波能转换装置。

尽管具有诸多优势，但振荡水柱式波能转换装置主要依靠水柱大振幅上下振动，压缩气室内气体推动涡轮机产电。当波浪频率较低时，振荡水柱将发生“活塞”式共振模态，水柱发生大振幅上下运动，从而有较高产电效率；但当波浪频率较高时，振荡水柱将发生“晃荡”式共振模态，此时振荡水柱波能转换装置中水体产生类似于液舱晃荡的运动，水体主要发生水平方向的流动，无法压缩气室内气体产生推动涡轮机转动，导致装置效率较低。因此，传统振荡水柱式波能转换装置仅在波浪频率较低时拥有较高的波浪能俘获效率。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，该发电装置应充分利用振荡水柱与浮力摆的高效获能频率范围不同的特点，将两者优势相结合，提高波浪能获能频率范围，增加波浪能转换装置的有效获能频率区间，并最终提高装置的波浪能产电效率。

本实用新型采用的技术方案是：一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置，所述发电装置包括振荡水柱式发电装置和浮力摆发电装置，所述振荡水柱式发电装置包含由顶盖、侧围板和靠岸板构成位于海平面上的气室及位于海平面下的振荡水柱，在顶盖上的气道中设置涡轮发电机组；所述浮力摆发电装置包含位于振荡水柱正中下方的浮力摆机构、双作用液压缸和液压马达发电机组，浮力摆机构的浮力摆固定连接摆板臂，摆板臂通过第一铰链与靠岸板连接为一体的底板连接，双作用液压缸的活塞杆端通过第二铰链与浮力摆的侧面连接，油缸体端通过第三铰链与底板连接；所述双作用液压缸经第一高压软管、第二高压软管连接海岸上的液压马达发电机组；在海浪向靠岸板上浪或回浪时，推动浮力摆来回摆动，双作用液压缸中的活塞作往复运动，连续向液压马达发电机组提供压力油；同时，振荡水柱的上下振荡，推动气室中的空气进入气道中驱动涡轮发电机组。

所述涡轮发电机组把第二发电机设置在与气道内壁固定连接的支架上，第二发电机的电机轴连接涡轮机。

所述发电机组包含蓄压罐、液压马达、第一发电机和循环油柜，第一高压软管经第一供油单向阀连接蓄压罐，还经第一回油单向阀连接循环油柜, 第二高压软管经第二供油单向阀连接蓄压罐，还经第二回油单向阀连接循环油柜, 蓄压罐的出油管连接驱动第一发电机转动的液压马达的进油口，液压马达的出油管连接循环油柜。

上述技术方案的指导思想是：为解决现有振荡水柱波能转换装置仅当“活塞”共振模态时产电效率较高，而“晃荡”共振模态产电效率较低的缺点，通过在振荡水柱波能转换装置设置浮力摆机构的方法，将振荡水柱与浮力摆波浪能转换装置的优势相结合，提高能谱吸收范围，从而提高产电效率。“活塞”共振模态通常在波浪频率较低时产生，此时振荡水柱波能转换装置中水柱发生大振幅上下运动，压缩气室内气体推动涡轮机旋转做功产电；“晃荡”共振模态通常在波浪频率较高时产生，此时振荡水柱波能转换装置中水柱产生类似于液舱晃荡的运动，该运动将产生水平方向流体运动，推动浮力摆机构做功从而产电。由于振荡水柱系统与浮力摆系统的高效获能频率范围不同，从而可以提高波能获能频率范围，并最终提高产电效率。

本实用新型的有益效果是：这种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置在海浪向靠岸板上浪或回浪时，推动浮力摆来回摆动，双作用液压缸中的活塞作往复运动，连续向液压马达发电机组提供压力油；同时，振荡水柱的上下振荡，推动气室中的空气进入气道中驱动涡轮发电机组。当低频波浪作用时，主要通过振荡水柱推动空气往复通过气道，推动涡轮发电装置产电；当波浪频率较高时，主要通过浮力摆推动液压缸提供液压油产电。该发电装置可以与护岸及防波堤联合使用，也可以沿海岸线性布置使用，从而提高波浪能利用率，并监顾海岸防护等功能。基于上述理由本实用新型可在海岸工程、海洋工程、清洁能源技术领域广泛推广。

附图说明

图1是一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置的结构示意图。

图2是浮力摆机构向一侧最大摆幅的结构示意图。

图3是浮力摆机构向另一侧最大摆幅的结构示意图。

图中：1、顶盖，1a、气道，1b、气室，1c、振荡水柱，2、侧围板，3、靠岸板，4、底板，5、浮力摆，5a、摆板臂，5b、第一铰链 ，6、双作用液压缸，6a、活塞，6b、活塞杆，6c、第二铰链，6d、第三铰链，7、第一高压软管，7a、第二高压软管，8、蓄压罐，9、液压马达，10、第一发电机，11、循环油柜，12、海平面，13、涡轮机，14、第二发电机，15、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

图1示出了一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置的结构示意图。图中，这种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置包括振荡水柱式发电装置和浮力摆发电装置。振荡水柱式发电装置包含由顶盖1、侧围板2和靠岸板3构成位于海平面12上的气室1b及位于海平面12下的振荡水柱1c，在顶盖1上的气道1a中设置涡轮发电机组。浮力摆发电装置包含位于振荡水柱1c正中下方的浮力摆机构、双作用液压缸6和液压马达发电机组，浮力摆机构的浮力摆5固定连接摆板臂5a，摆板臂5a通过第一铰链5b与靠岸板3连接为一体的底板4连接，双作用液压缸6的活塞杆6b端通过第二铰链6c与浮力摆5的侧面连接，油缸体端通过第三铰链6d与底板4连接。双作用液压缸6经第一高压软管7、第二高压软管7a连接海岸上的液压马达发电机组；在海浪向靠岸板3上浪或回浪时，推动浮力摆5来回摆动，双作用液压缸6中的活塞6a作往复运动，连续向液压马达发电机组提供压力油；同时，振荡水柱1c的上下振荡，推动气室1b

中的空气进入气道1a中驱动涡轮发电机组。

涡轮发电机组把第二发电机14设置在与气道1a内壁固定连接的支架15上，第二发电机14的电机轴连接涡轮机13。涡轮发电组通过空气透平式PTO系统实现双向气流作用下均同向旋转。

液压马达发电机组包含蓄压罐8、液压马达9、第一发电机10和循环油柜11，在蓄压罐8上设置油压表、安全阀，在循环油柜11上设置液位计、油箱盖。第一高压软管7经第一供油单向阀V1连接蓄压罐8，还经第一回油单向阀V3连接循环油柜11, 第二高压软管7a经第二供油单向阀V2连接蓄压罐8，还经第二回油单向阀V4连接循环油柜11, 蓄压罐8的出油管连接驱动第一发电机10转动的液压马达9的进油口，液压马达9的出油管连接循环油柜11。图2是浮力摆机构向一侧最大摆幅的结构示意图。图2是浮力摆机构向一侧最大摆幅的结构示意图。

图2示出了浮力摆机构向一侧最大摆幅的结构示意图。浮力摆5向图中右侧摆动24度角，活塞6a移动到液压缸6的底端，在这移动过程中，活塞6a的下腔向蓄压罐8压油，活塞6a的上腔从循环油柜11吸油。

图3示出了浮力摆机构向另一侧最大摆幅的结构示意图。浮力摆5向图中左侧摆动24度角，活塞6a移动到液压缸6的顶端，在这移动过程中，活塞6a的上腔向蓄压罐8压油，活塞6a的下腔从循环油柜11吸油。

采用上述的技术方案，浮力摆发电装置放置于振荡水柱的正中下方，浮力摆密度低于水以保持向上，波浪作用浮力摆后，浮力摆转动，通过活塞杆带动液压缸内的活塞作往复运动。液压缸内产生的高压油经蓄压罐推动液压马达转动，从而产电。也可以采用多套浮力摆机构和双作用液压缸为一个蓄压罐供给高压油，以保障液压马达稳定连续运转。

使用时，当波浪频率较低时，振荡水柱与浮力摆机构同时工作，但以振荡水柱为主。波浪作用下振荡水柱内水面发生共振，形成 “活塞”式共振模态，产生上下振荡的水柱，水柱上下震动迫使气室内部气体往复通过气室顶部的气道，推动涡轮发电机旋转，从而产电。同时，波浪作用还将导致浮力摆摆动，浮力摆带动液压缸向液压马达提供高压油，从而产电。当波浪频率较高时，浮力摆机构单独工作，此时振荡水柱内发生“晃荡”式共振模态，大振幅水平运动流体推动浮力摆运动，浮力摆运动导致液压缸向液压马达提供高压油，从而产电。

为提高工作效率，装置设计时可以根据当地波浪频率设计振荡水柱主要尺度，

（1）

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。

浮力摆尺度以及液压缸刚度系数可通过下述公式获得，

（2）

其中，M为浮力摆质量，g为重力加速度，zc为浮力摆转动中心（即摆板轴位置），z0为浮力摆质量中心，K为液压缸刚度，a55为浮力摆转动方向附加质量，I11与I33分别为浮力摆在水平与垂荡方向的转动惯量； 为浮力摆水平方向面积矩； 为浮力摆垂荡方向体积矩。

一种浮力摆机构及振荡水柱式波浪能发电装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。