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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 震蕩式波浪能發(fā)電裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本裝置的門(mén)板在波浪的沖擊下作往復(fù)擺動(dòng)，通過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)將門(mén)軸繞豎直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為繞水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)．水平軸的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)一套棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為輸出軸的單向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸與發(fā)條連接，將能量貯存在發(fā)條中，發(fā)條由控制電路控制并通過(guò)鏈傳動(dòng)與發(fā)電機(jī)相連最終實(shí)現(xiàn)本作品的發(fā)電的功能．
- 詳細(xì)介紹：
- 本裝置的原動(dòng)力為波浪沖擊載荷，在波浪沖擊載荷的作用下，通過(guò)門(mén)板與門(mén)板后的擋板之間的相互配合使門(mén)板做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與門(mén)板固連的豎軸與門(mén)板一起做往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該豎軸通過(guò)錐齒輪與水平橫軸連接將豎軸的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為水平軸的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。水平軸的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)輸入通過(guò)本裝置的一套棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸與鏈輪發(fā)條機(jī)構(gòu)連接，鏈輪發(fā)條機(jī)構(gòu)由一套控制機(jī)構(gòu)控制，其控制機(jī)制如下：首先在控制電路的控制下鏈輪被鎖止構(gòu)件卡死，單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)擰緊發(fā)條，將能量?jī)?chǔ)存在發(fā)條中，當(dāng)發(fā)條能量?jī)?chǔ)存到設(shè)定值時(shí)在控制機(jī)構(gòu)的控制下鎖止機(jī)構(gòu)收回，鏈輪在發(fā)條的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。就此完成了控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)完整的控制周期。鏈輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)鏈條齒輪機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連接最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)電的功能。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在傳統(tǒng)能源日益枯竭的今天，對(duì)新型綠色能源的的依賴(lài)程度也日益增強(qiáng)。波浪能作為新興能源之一，具有能量密度高，范圍廣，可持續(xù)的特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是波浪不穩(wěn)定不規(guī)則難以利用。針對(duì)波浪能的缺點(diǎn)，本小組用以下三種方式來(lái)提高對(duì)波浪能的利用率：1.使用擺式震蕩機(jī)構(gòu)及槽道聚集波浪，利用波浪沖擊力使門(mén)板擺動(dòng)，擺動(dòng)角度較大，且槽道后有擋板，可以使水波回流，反方向推動(dòng)門(mén)板，提高能量利用率； 2.使用本小組自行設(shè)計(jì)的棘輪換向機(jī)構(gòu)，使雙向輸入轉(zhuǎn)化為單向輸出，既無(wú)論門(mén)板運(yùn)動(dòng)方向如何，輸出軸都逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（正向觀察），可直接帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電； 3.使用固定扭矩發(fā)條儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，可以將不規(guī)則的波浪沖擊能儲(chǔ)存進(jìn)發(fā)條并穩(wěn)定輸出，避免因運(yùn)動(dòng)不規(guī)則造成能量損失和電機(jī)損壞。在能量?jī)?chǔ)存達(dá)到要求后，控制電路帶動(dòng)啟動(dòng)，帶動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，釋放發(fā)條中能量，帶動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。因發(fā)條是固定扭矩式，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓、頻率等，便于并入電網(wǎng)，補(bǔ)峰發(fā)電。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.現(xiàn)今波浪能發(fā)電裝置主流是使用慣性輪機(jī)構(gòu)，既通過(guò)安裝一質(zhì)量較大的飛輪作為慣性輪，最終使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，將不規(guī)則的波浪能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定能量輸出，可保護(hù)電機(jī)并穩(wěn)定發(fā)電。但是其缺陷在于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后將無(wú)法利用能量較低的波浪（無(wú)法繼續(xù)使飛輪加速）或能量超過(guò)一定限度的波浪（無(wú)法將多余能量傳遞給飛輪），而本作品的發(fā)條儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)可以利用的浪級(jí)范圍遠(yuǎn)大于慣性輪機(jī)構(gòu)，且輸出更穩(wěn)定、可靠； 主流擺式波浪能發(fā)電裝置的原動(dòng)件一般采用在豎直平面內(nèi)繞水平軸擺動(dòng)的板，其優(yōu)勢(shì)是符合波浪質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性，但擺幅較小。本裝置使用繞豎軸橫擺方式，擺角相對(duì)增大，且行進(jìn)波在近岸時(shí)轉(zhuǎn)化為一種鋸齒狀不規(guī)則波浪，其動(dòng)能較大，波能利用較好（與傳統(tǒng)裝置利用平面進(jìn)行波原理不同）； 棘輪換向機(jī)構(gòu)的使用使來(lái)流和回流兩程的波浪能都可以加以利用，便于提高效率；
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月22日，在哈爾濱工程大學(xué)進(jìn)行的由校團(tuán)委、校科協(xié)主辦的第十七屆“五四杯”大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無(wú)
作品可展示的形式
- 模型 圖片 錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.結(jié)構(gòu)主要使用標(biāo)準(zhǔn)件，價(jià)格低廉，因此可降低成本，經(jīng)濟(jì)性較好，性?xún)r(jià)比較高； 2.固定扭矩發(fā)條可以隨時(shí)進(jìn)行更換以適應(yīng)不同海況，達(dá)到保護(hù)電機(jī)及穩(wěn)定輸出的目的； 3.結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，使用方便，且設(shè)備改進(jìn)提升空間較大； 4.我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，可利用波浪能潛力巨大，且本裝置可以方便拆裝、調(diào)試，便于運(yùn)送，可用于海岸及近海區(qū)域廣泛使用，尤其適合海島居民及海洋科考等情況下使用。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 波浪能是全世界被研究得最為廣泛的一種海洋能源。 伴隨著各國(guó)對(duì)新能源的重視，越來(lái)越多的注意力都被集中到了波浪能的利用上。其中，挪威于80年代中在卑爾根市附近的島上建造了一座500kw的多共振振蕩水柱岸式電站和一座350kw的聚波水庫(kù)電站。而日本是近年來(lái)研建波浪電站最多的國(guó)家。先后建造了漂浮式振蕩水柱裝置、固定式振蕩水柱裝置和擺式裝置十多座。日本建造的裝置的特點(diǎn)是可靠性較高，但效率較低。 1978年，日本海洋科學(xué)中心與美國(guó)、英國(guó)、挪威、瑞典、加拿大等國(guó)合作，在一條由船舶改造的，長(zhǎng)80m、寬12m，被稱(chēng)作“海明”號(hào)的漂浮式裝置上進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)研究。 幾經(jīng)改進(jìn)之后，發(fā)電效率也只有6.5%。1983年，日本海洋科學(xué)中心聯(lián)合三井造船和富士電力又在日本西北海岸鶴岡市的三瀨建造了一座40kw的岸式振蕩水柱試驗(yàn)電站 。日本室蘭工業(yè)大學(xué)也于1983年在北海道室蘭附近的內(nèi)浦建造了一座裝機(jī)容量為5kW的搖擺式波力電站。 日本海洋科學(xué)中心于90年代初開(kāi)始研建一個(gè)稱(chēng)作“巨鯨”的波能裝置，它是一種發(fā)展的后彎管漂浮式裝置。 英國(guó)是世界上重要的波能研究國(guó)家 ，英國(guó)女王大學(xué)在能源部支持下于1991年在蘇格蘭西部?jī)?nèi)赫里底群島的艾萊島建成一座裝機(jī)容量70kW的岸式振蕩水柱波浪電站。 2000年以后，又與Aquamarine公司合作開(kāi)發(fā)了oyster擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。中國(guó)也是世界上主要的波能研究開(kāi)發(fā)國(guó)家之一。從80年代初開(kāi)始主要對(duì)固定式和漂浮式振蕩水柱波能裝置以及擺式波能裝置等進(jìn)行研究。 1985年中科院廣州能源研究所開(kāi)發(fā)成功利用對(duì)稱(chēng)翼透平的航標(biāo)燈用波 浪發(fā)電裝置。 “八五”期間，在原國(guó)家科委的支持下，由中科院廣州能源研究所和國(guó)家海洋局天津海洋技術(shù)所分別研建了20kW岸式電站、5kw后彎管漂浮式波力發(fā)電裝置和8kW擺式波浪電站，均試發(fā)電成功。 20kW岸式波浪電站是在原大萬(wàn)山島3kW電站基礎(chǔ)上改建的。由于3kW電站研建時(shí)受投資的限制，氣 室頂偏低，影響機(jī)組安全，同時(shí)機(jī)組容量大小。
