波浪發電系統的制作方法
【專利說明】波浪發電系統
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及水力發電領域，特別地，是一種波浪發電系統。
[0003]
【背景技術】
[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注，并且已建成了較多種類的成熟發電系統；然而，目前的波浪發電系統主要包括兩大類，第一類采用面向波浪的水輪機系統，對波浪能量進行正面收集；第二類采用水面浮臺系統，獲取波浪的上升動能；該兩類發電系統存在的不足之處在于:對于第一類水輪機系統，要獲得大面積的波浪動能，必須大面積制造水輪機，其工程規模和成本十分巨大，并且，對于單部水輪機，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，僅僅利用了波浪的上升動能，對于波浪的橫向推進動能，幾乎利用不到，這導致能量利用率亦十分低下；因此，盡可能地提高波浪發電的能量利用率，是該領域內需要不懈努力的方向。
[0005]
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種波浪發電系統，該波浪發電系統可以高效地將連續波浪的動能轉換為電能，并且建造成本較低。
[0007]本發明實現技術目的所采用的技術方案是:該波浪發電系統包括構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；所述通水龍門內設有上下兩根相互平行的基礎轉軸，且該兩根轉軸水平設置，并正交于通水龍門的法向；所述的兩根基礎轉軸通過雙向傳動機構耦合至彈性蓄能機構，所述彈性蓄能機構再通過單向傳動機構輸出至發電機驅動軸；各所述基礎轉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形結構；所述豎直框架內具有可在框架平面內上下升降的升降帆板，所述升降帆板受帆板驅動機構驅動，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]作為優選，所述基礎轉軸或雙向傳動機構上具有剎車機構；所述剎車機構在所述升降帆板連續上升的過程中，鎖定所述基礎轉軸；并在其余時間保持松開。
[0009]作為優選，所述龍門基壩構建于近灘水域內，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建難度，并節約建造成本。
[0010]作為優選，所述的兩根基礎轉軸上分別設有一個基礎齒輪，所述的兩根基礎轉軸上的基礎齒輪完全相同，并相互嚙合；所述兩根基礎轉軸上的纜繩的繞卷時針方向相反；其中一根基礎轉軸通過所述雙向傳動機構耦合至所述彈性蓄能機構；這不僅使所述雙向傳動機構與所述的兩根基礎轉軸之間只需要一個耦合部分，使結構精簡；更使得所述的兩根基礎轉軸可以完全同步旋轉，從而使牽引所述豎直框架的各纜繩的受力和位移狀況完全一致，使整體結構穩定可靠。
[0011]作為優選，所述纜繩共有4根，各所述基礎轉軸上各繞置有兩根；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定地牽拉，使豎直框架總是保持穩定的豎直狀態。
[0012]作為優選，所述雙向傳動機構為齒輪傳動機構、鏈傳動機構、帶傳動機構中的一種或多種的組合；所述單向傳動機構具有如下特點:所述彈性蓄能機構帶動該單向傳動機構正轉時，該單向傳動機構驅動所述發電機驅動軸轉動，而所述彈性蓄能機構帶動該單向傳動機構反轉時，該單向傳動機構與所述發電機驅動軸之間無力矩傳遞；該單向傳動機構可由棘輪棘爪機構或自行車飛輪機構形成。
[0013]作為優選，所述彈性蓄能機構為發條蓄能機構。
[0014]作為優選，所述升降帆板由阻水帆布構成，所述帆板驅動機構包括:設于所述浮筏上的驅動卷軸，以及設于所述豎直框架下側的從動卷軸；所述驅動卷軸和從動卷軸相互平行，且所述驅動卷軸受驅動電機驅動；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，并繞置在所述驅動卷軸上未被阻水帆布覆蓋的部分；且所述牽拉繩在驅動卷軸上的繞置時針方向與所述阻水帆布在驅動卷軸上的繞置時針方向相反。
[0015]本發明的有益效果在于:該波浪發電系統在發電過程中，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處推離，此過程中，所述豎直框架通過纜繩牽拉所述基礎轉軸，使基礎轉軸驅動發電機發電，同時使所述彈性蓄能機構蓄能；當所述升降帆板和豎直框架被推離到遠處極限位置時，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構的復位作用下，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，進行下一周期的發電作業；該系統在發電過程中，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，遠超水輪機，因此，對波浪能量的采集率極高，且成本遠低于水輪機；另一方面，在每一個發電周期中，由于需要驅動發電機系統，豎直框架總是緩慢地向遠處推離，而在回歸時，由于豎直框架幾乎不受阻力，因此在彈性蓄能機構的作用下，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，均在大面積地采集波浪能量；綜合可見，該系統對于波浪能量具有極高的利用率。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1是本波浪發電系統的示意圖。
[0018]圖2是本波浪發電系統中，豎直框架的一個實施例示意圖。
[0019]圖3是本波浪發電系統中，所述升降帆板和帆板驅動機構的一個實施例示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
如圖1所示，該波浪發電系統包括構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內設有上下兩根相互平行的基礎轉軸21、22，且該兩根轉軸21、22水平設置，并正交于通水龍門10的法向。
[0022]所述的兩根基礎轉軸21、22上分別設有一個基礎齒輪211、221，所述的兩根基礎轉軸上的基礎齒輪211、221完全相同，并相互嚙合；而上方的基礎轉軸21通過雙向傳動機構3耦合至彈性蓄能機構4，所述彈性蓄能機構4再通過單向傳動機構5輸出至發電機驅動軸(未圖不)。其中，所述雙向傳動機構3為齒輪傳動機構、鏈傳動機構、帶傳動機構中的一種或多種的組合。所述單向傳動機構5具有如下特點:所述彈性蓄能機構4帶動該單向傳動機構5正轉時，該單向傳動機構5驅動所述發電機驅動軸轉動，而所述彈性蓄能機構4帶動該單向傳動機構5反轉時，該單向傳動機構5與所述發電機驅動軸之間無力矩傳遞；為實現該功能，所述單向傳動機構5可由棘輪棘爪機構或自行車飛輪機構形成；當然，這里所述的自行車飛輪機構指結構形式與自行車飛輪機構相同，但尺寸和強度顯然需要放大。所述彈性蓄能機構4可以采用發條蓄能機構。由于所述雙向傳動機構3、彈性蓄能機構4、單向傳動機構5均為常規機構，因此均不再作圖贅述，僅僅在圖1中示意。
[0023]兩根所述基礎轉軸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形結構；所述豎直框架7內具有可在框架平面內上下升降的升降帆板9，所述升降帆板9受帆板驅動機構91驅動，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]由于所述兩根基礎轉軸21、22上的纜繩61、62的繞卷時針方向相反，且該兩根基礎轉軸21、22通過基礎齒輪211、221相互嚙合，從而可使所述的兩根基礎轉軸21、22可以完全同步旋轉，以使牽引所述豎直框架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可保持穩定的豎直狀態。
[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