基本信息
- 项目名称：
- 震荡式波浪能发电装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本装置的门板在波浪的冲击下作往复摆动，通过锥齿轮机构将门轴绕竖直轴的转动转化为绕水平轴的转动．水平轴的双向转动通过一套棘轮机构转化为输出轴的单向转动，输出轴与发条连接，将能量贮存在发条中，发条由控制电路控制并通过链传动与发电机相连最终实现本作品的发电的功能．
- 详细介绍：
- 本装置的原动力为波浪冲击载荷，在波浪冲击载荷的作用下，通过门板与门板后的挡板之间的相互配合使门板做往复运动。与门板固连的竖轴与门板一起做往复转动，该竖轴通过锥齿轮与水平横轴连接将竖轴的往复转动转换为水平轴的双向转动。水平轴的双向转动输入通过本装置的一套棘轮机构转换为单向转动输出，单向转动输出轴与链轮发条机构连接，链轮发条机构由一套控制机构控制，其控制机制如下：首先在控制电路的控制下链轮被锁止构件卡死，单向转动输出轴转动时拧紧发条，将能量储存在发条中，当发条能量储存到设定值时在控制机构的控制下锁止机构收回，链轮在发条的带动下转动。就此完成了控制机构的一个完整的控制周期。链轮在转动时通过链条齿轮机构与发电机相连接最终实现了发电的功能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在传统能源日益枯竭的今天，对新型绿色能源的的依赖程度也日益增强。波浪能作为新兴能源之一，具有能量密度高，范围广，可持续的特点，但缺点是波浪不稳定不规则难以利用。针对波浪能的缺点，本小组用以下三种方式来提高对波浪能的利用率：1.使用摆式震荡机构及槽道聚集波浪，利用波浪冲击力使门板摆动，摆动角度较大，且槽道后有挡板，可以使水波回流，反方向推动门板，提高能量利用率； 2.使用本小组自行设计的棘轮换向机构，使双向输入转化为单向输出，既无论门板运动方向如何，输出轴都逆时针旋转（正向观察），可直接带动电机发电； 3.使用固定扭矩发条储能机构，可以将不规则的波浪冲击能储存进发条并稳定输出，避免因运动不规则造成能量损失和电机损坏。在能量储存达到要求后，控制电路带动启动，带动控制机构，释放发条中能量，带动电机稳定转动。因发条是固定扭矩式，可以方便的调节输出电压、频率等，便于并入电网，补峰发电。
科学性、先进性
- 1.现今波浪能发电装置主流是使用惯性轮机构，既通过安装一质量较大的飞轮作为惯性轮，最终使机构运动趋于稳定，将不规则的波浪能转化为稳定能量输出，可保护电机并稳定发电。但是其缺陷在于运动稳定后将无法利用能量较低的波浪（无法继续使飞轮加速）或能量超过一定限度的波浪（无法将多余能量传递给飞轮），而本作品的发条储能机构可以利用的浪级范围远大于惯性轮机构，且输出更稳定、可靠； 主流摆式波浪能发电装置的原动件一般采用在竖直平面内绕水平轴摆动的板，其优势是符合波浪质点运动特性，但摆幅较小。本装置使用绕竖轴横摆方式，摆角相对增大，且行进波在近岸时转化为一种锯齿状不规则波浪，其动能较大，波能利用较好（与传统装置利用平面进行波原理不同）； 棘轮换向机构的使用使来流和回流两程的波浪能都可以加以利用，便于提高效率；
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月22日，在哈尔滨工程大学进行的由校团委、校科协主办的第十七届“五四杯”大学生科技创新竞赛中获得一等奖。
作品所处阶段
- 实验室试验阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 模型 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.结构主要使用标准件，价格低廉，因此可降低成本，经济性较好，性价比较高； 2.固定扭矩发条可以随时进行更换以适应不同海况，达到保护电机及稳定输出的目的； 3.结构较简单，使用方便，且设备改进提升空间较大； 4.我国海岸线漫长，可利用波浪能潜力巨大，且本装置可以方便拆装、调试，便于运送，可用于海岸及近海区域广泛使用，尤其适合海岛居民及海洋科考等情况下使用。
同类课题研究水平概述
- 波浪能是全世界被研究得最为广泛的一种海洋能源。 伴随着各国对新能源的重视，越来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年代中在卑尔根市附近的岛上建造了一座500kw的多共振振荡水柱岸式电站和一座350kw的聚波水库电站。而日本是近年来研建波浪电站最多的国家。先后建造了漂浮式振荡水柱装置、固定式振荡水柱装置和摆式装置十多座。日本建造的装置的特点是可靠性较高，但效率较低。 1978年，日本海洋科学中心与美国、英国、挪威、瑞典、加拿大等国合作，在一条由船舶改造的，长80m、宽12m，被称作“海明”号的漂浮式装置上进行联合试验研究。 几经改进之后，发电效率也只有6.5%。1983年，日本海洋科学中心联合三井造船和富士电力又在日本西北海岸鹤冈市的三濑建造了一座40kw的岸式振荡水柱试验电站 。日本室兰工业大学也于1983年在北海道室兰附近的内浦建造了一座装机容量为5kW的摇摆式波力电站。 日本海洋科学中心于90年代初开始研建一个称作“巨鲸”的波能装置，它是一种发展的后弯管漂浮式装置。 英国是世界上重要的波能研究国家 ，英国女王大学在能源部支持下于1991年在苏格兰西部内赫里底群岛的艾莱岛建成一座装机容量70kW的岸式振荡水柱波浪电站。 2000年以后，又与Aquamarine公司合作开发了oyster摆式波浪能发电系统。中国也是世界上主要的波能研究开发国家之一。从80年代初开始主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行研究。 1985年中科院广州能源研究所开发成功利用对称翼透平的航标灯用波 浪发电装置。 “八五”期间，在原国家科委的支持下，由中科院广州能源研究所和国家海洋局天津海洋技术所分别研建了20kW岸式电站、5kw后弯管漂浮式波力发电装置和8kW摆式波浪电站，均试发电成功。 20kW岸式波浪电站是在原大万山岛3kW电站基础上改建的。由于3kW电站研建时受投资的限制，气 室顶偏低，影响机组安全，同时机组容量大小。
