推挽轉動式海浪發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種推挽轉動式海浪發電裝置、尤其在混凝土預制海洋平臺上采用的 推挽轉動式海浪發電裝置。
【背景技術】
[0002] 作為人類未來向海洋拓展生存空間的有利工具，混凝土預制海洋平臺必將成為 未來人類社會發展的重點（參見本申請人的申請號No. 201210034805.9的題為"支撐 海上風機、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺"的在先申請及本申請人的申請號為 No. 201210104898. 8的題為"海上風電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺及施工方法" 的在先申請中提到的海洋平臺或其他形式的固定于海底的平臺）。若此類混凝土預制海洋 平臺在海洋中大規模施工建設的話，每個海洋平臺上的能源供應將會成為亟待解決的關鍵 問題。
[0003] 雖然能源供應可以采用多種手段解決，但是海浪發電作為一種可靠的、基本上不 受天氣陰晴影響的、安全清潔的發電手段非常適合于在海洋平臺上采用。
[0004] 利用海浪發電主要分為三種形式：第一種是利用海浪浪波產生流體介質（例如空 氣或水）的壓力變化來進行發電，例如將空氣或其他合適的介質以非固定容器的方式放置 于海面上，利用大海波浪運動使得空氣或所述介質壓縮并利用此過程中的能量的吸收與釋 放轉化為動力推動發電機發電；第二種是利用海浪浪波的橫向運動來進行發電；第三種是 利用海浪浪波的堅直上下運動來進行發電，例如采用由海浪推動的浮體作上下運動而驅動 桿系、繩系、滑輪系等裝置推動發電機發電。
[0005] 從結構體積與造價、維護方面考慮，僅僅上述第三種形式的海浪發電最適合于在 海洋平臺中采用。這種機械式捕捉海浪的上下運動動能的裝置需要有一固定點才能將每次 浪的上下波動都轉化為用于發電的機械能。對此，現有各種設計常用浮體浮于海上，其底部 有繩纜等錨到海底，機械發電裝置或安裝在浮體內或安裝在海底的錨箱內，這樣應用及維 修都不方便。為使波浪的上下波幅（浮體上下往復運動）都能發電一全波段發電，很多 現有裝置都是以某一種流體作媒介，間接推動發電機發電，以達到全波段發電。直接推動發 電機的機械裝置則以繩纜等柔性連接為主以改變往復運動其中一個運動的方向。也就是利 用柔性連接作反相，以鏈系、繩系為主，在海洋各種惡劣環境中很容易發生鏈繩脫落，維修 費用高。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術的海浪發電裝置全波段發電能力不穩定、維護不便且維護成本 高的問題，本發明提供了一種新穎的海浪發電裝置，其特別適合用在混凝土預制海洋平臺 中。
[0007] 根據本發明的一個方面，提供了一種推挽轉動式海浪發電裝置、尤其在混凝土預 制的海洋平臺上采用的推挽轉動式海浪發電裝置，所述推挽轉動式海浪發電裝置包括：
[0008] 浮于海面上隨海浪上下起伏的浮體；
[0009] 與所述浮體相連的且被約束成僅隨所述浮體作上下堅直運動的連接機構；
[0010] 將所述連接機構的上下運動轉換成轉動扭力的推挽式轉動裝置；
[0011] 與所述推挽式轉動裝置動力連接的慣性飛輪；以及
[0012] 由所述慣性飛輪驅動的發電機。
[0013] 優選地，在所述推挽式轉動裝置與所述慣性飛輪之間設置調速用變速箱、尤其自 動變速箱、特別是無級變速箱。
[0014] 優選地，所述變速箱的輸出軸經由第一離合器與所述慣性飛輪相連。
[0015] 優選地，所述慣性飛輪經由第二離合器與一恒速齒輪箱相連而驅動所述發電機發 電。
[0016] 優選地，所述推挽式轉動裝置包括與所述連接機構固定連接的齒板，所述齒板具 有沿所述連接機構運動方向延伸的縱向中央開槽，兩個齒條在所述槽的縱向相對內側上彼 此錯開地設置，所述推挽式轉動裝置還包括一用于輸出扭力的轉動軸，在所述轉動軸上設 置兩個驅動方向相同的單向齒輪，這兩個單向齒輪分別與前述齒條嚙合。
[0017] 優選地，所述齒板的上升運動驅動所述兩個單向齒輪中的第一單向齒輪與同其對 應的齒條嚙合而驅動所述轉動軸轉動、同時第二單向齒輪空轉，而所述齒板的下降運動驅 動所述第二單向齒輪與同其對應的齒條嚙合而驅動所述轉動軸轉動、同時第一單向齒輪空 轉，以此推挽轉動所述轉動軸。
[0018] 優選地，所述浮體經由萬向鉸與所述連接機構相連。
[0019] 優選地，所述連接機構能夠任意按需伸縮。
[0020] 優選地，所述浮體為多個浮體，且各配備一個推挽式轉動裝置，所述浮體之間的間 距可按需設定、尤其以各所述浮體所處不同相位的推挽轉動能夠相互疊加的距離設定。
[0021] 優選地，所述浮體為至少兩個，且各配備一個推挽式轉動裝置，所述浮體之間的間 距約為所述推挽轉動式海浪發電裝置所處海域的海浪的平均波長的1/4。
[0022] 優選地，所述浮體為至少四個，且各配備一個推挽式轉動裝置，所述浮體之間的間 距約為所述推挽轉動式海浪發電裝置所處海域的海浪的平均波長的1/8。
[0023] 優選地，沿海浪行進的方向，先著海浪的浮體的體積最小，后著海浪的浮體的體積 依次更大。
[0024] 優選地，各所述推挽式轉動裝置共享同一轉動軸。
[0025] 優選地，各所述推挽式轉動裝置共享兩個轉動軸，且所述兩個轉動軸上各配置至 少一個浮體，所述兩個轉動軸相互成一角度、優選90度的角度布置且經由附加的機械轉換 裝置輸出驅動所述慣性飛輪的扭力。
[0026] 優選地，所述附加的機械轉換裝置是鏈輪結構或齒輪結構。
[0027] 優選地，在所述慣性飛輪的轉動將要大于所述變速箱的輸出軸的轉速時，所述慣 性飛輪與所述變速箱的輸出軸之間的第一離合器處于斷開狀態。
[0028] 優選地，所述慣性飛輪與所述恒速齒輪箱之間的第二離合器根據需要開閉，以確 保所述恒速齒輪箱輸出穩定的扭力驅動所述發電機發電。
[0029] 根據本發明的另一個方面，還提供了一種海洋平臺、尤其混凝土預制的海洋平臺， 其包括至少四個混凝土預制空心筒墩構成的支撐結構以及由梁板系組成的平臺部分，在海 洋平臺上安裝前述推挽轉動式海浪發電裝置，以使得所述推挽轉動式海浪發電裝置的轉動 軸位于所述平臺部分內。
[0030] 采用本發明的技術方案，由于海浪的上下波浪運動帶動浮體上下運動而直接轉化 為機械動能，沒有中間介質，例如水、空氣等常用于海浪發電的中間介質，因此效率高而損 失少。旋轉動能則暫存在一飛輪，可以穩定地向發電機輸出能量，保證發電機穩定發電，及 輸出電力質量佳。海洋平臺的合適水深為5至50米，結合本發明的海浪發電裝置，可令海 洋平臺更具價值。而本發明裝置由于有海洋平臺作支撐，造價可大幅降低，是發展海洋事業 的一個重要的互補共生裝置。
[0031] 本發明以緊湊的齒輪及齒板組成的堅固機械裝置，將浮體的堅直上下往復運動轉 為單向轉動，推動發電機發電。根據本發明，所述推挽轉動式發電裝置在一個往復周期中， 相反方向的海浪運動都能經齒輪齒板組合驅動輸出軸以單一方向旋轉，此裝置非常適合海 浪發電。根據本發明，利用浮于海面上的浮體傳遞上下運動。浮體通過桿系相連到此裝置， 而此裝置則固定到海洋平臺或類似海洋建筑物。浮體隨海浪上下運動，無論向上或向下都 可以驅動輸出軸以同一方向旋轉。根據本發明，轉動軸的扭力經過一齒輪變速箱輸出，優化 地此齒輪變速箱為無級變速箱，所述變速箱輸出端連接一離合器，離合器接一慣性飛輪，所 述慣性飛輪用作儲存輸出軸輸出的動能。所述變速箱保證輸出軸輸出的扭力經變速箱提速 后令旋轉中的慣性飛輪轉得更快，即慣性飛輪不斷吸收