基本信息
- 项目名称：
- 锚链式漂浮波浪发电装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品是通过研究海水产生波浪的的特性，设计出的一种波浪发电装置。当波浪产生时，引起海水的动能变化通过内部装置转化为电能。其主要技术特征是线绳固定在海底，利用波浪高升，带动装置浮起，装置内部橡皮筋拉伸，链条转动，经过齿轮组的增速带动直流发电机发电。其优点是：效率高，结构简单，成本低廉。
- 详细介绍：
- 波浪发电将波浪能转换为电力的技术。第一级为波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起来。第二级为中间转换，即能量的传递过程，包括机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动， 使波浪能转换为有用的机械能。第三级转换又称最终转换，即由机械能通过发电机转换为电能。本产品的研究者精心思考设计，终于研发出一种效率高，成本低的波浪发电装置。 一、收集波浪能部分 由线绳、小链轮、链条，橡皮筋组成。线绳一段固定在海底，另一端和链条的一段相连，链条的另一端连接橡皮筋，橡皮筋固定在装置上，链条和小链轮咬合。当波浪来的时候，整个装置上浮，橡皮筋被拉伸，链条带动链轮转动。链轮单向转动带动轴转动，当波浪消退的时候，整个装置下沉，橡皮筋收缩，链轮反向带动轴转动。 二、生成电能部分 怎样将收集到的少量能量、低速旋转的能量很重要，关键在于加速装置。本作品的加速部分由两个大齿轮（假设分别①②）和两个小齿轮（假设分别是⑴⑵）组成，大齿轮①和链轮安装在同一根轴上，当链轮转动时，大齿轮①带动小齿轮⑴转动，小齿轮⑴和大齿轮②安装在同一根轴上，从而带动大齿轮②转动，大齿轮②带动小齿轮⑵转动，小齿轮⑵安装在发电机轴上，从而带动直流发电机轴转动产生电能。 三、产品基本参数计算 本产品发电机参数为额定转速11000转/min，额定功率30w，实验测得，链轮半径R=0.04m,装置浮体质量M浮体=1.5Kg波速平均0.25m/s，链轮ω=1转/s。 增速装置达到1:100，则发电机实际转速ω实=6000转/min。 根据公式E=nbsω p=E2/R P=F*R*ω 则实际功率P=P额¬*（ω实/ω额）2=8.9w 设V排1为海平面静止时装置排水的体积，V排2为波浪来时刻到发电机开始发电之间装置的排水体积 V排1=M浮体/ρ=0.0015 m3 F电=P/(R*ω)=222.5N F电=M排2*g V排2= F电/（ρ*g）=0.02225m3 V=V排1+V排2=0.02375 m3 V实际>V 因为橡皮筋主要是拉回链条，所以忽视橡皮筋势能的变化。 由上可得，该装置的发电功率与发电机的物理参数和垂直波速有关，装置的体积是由发电功率确定的。 本装置结构简单可靠，波浪能利用效率高，依靠现有技术就可以轻松开发，发电成本低且发电方式简便，漂浮式结构解决海况实施难，维护难的困局，且不易被海浪损坏，与同类产品相比有创新点，竞争力强。
作品图片
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
- 作品设计、发明的目的： 解决当前波浪发电波浪能利用效率低，海况实施难，维护难易被波浪冲击损坏的困局从而实现高效率低成本波浪发电。 该作品的设计思路是： 利用上下浮动的波浪能转化成齿轮的机械能来驱动直流发电机发电。 本作品的创新点: 1.漂浮式结构。本作品整体结构采用漂浮方式，只需少许海底锚钩就可以实整体装置的固定，解决海况实施难、维护难的困局。 2.波浪能利用效率高。采用简单机械方式进行能量的集中与传递、减少能量转化次数。 3.节能，低碳，环保。
科学性、先进性
- 本作品的先进性在于： 1．改变以往岸式固定或者高成本建造海底支架。只需少许海底锚钩就可以实现整体装置的固定，且解决了海况实施难、维护难，成本高的困局。 2．整体结构采用漂浮方式，减少与海水的接触面积从而降低腐蚀度。 3．本品采用简单机械方式进行能量的集中与传递、减少能量转化次数从而解决了以往振荡水柱式等波能装置中间能量转换环节多，转化率低下的难题。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 1、实物 2、图纸 3、现场演示 4、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
- 当波浪来的时候，整个装置上浮，链条一段固定在海底，因此链条带动链轮转动。链轮单向转动带动轴转动，通过加速装置，连接发电机发电。中间环节少、减少能量转化次数提高波浪能利用率。整体结构采用漂浮方式，只需少许海底锚钩就可以实现整体装置的固定，发电成本大大降低，本作品制作简单，应用现有技术即可开发。 本产品不论从效率、造价、结构方面都优于市场的同类产品。投资相对少回报相对快，发电可行性好，拥有广阔的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 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，其装置的优点是可靠性较高，但效率较低。 挪威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 35Qkw的聚波水库电站。其缺点是总投资大，电能输出效率低，且易损坏。 美国，法国，西班牙已建成多个数十瓦至数百千瓦的试验波浪发电装置主要的形式有活动点头鸭、波面筏、海蚌型，浮体式振荡水拄型；水流型；压力柔性袋型等装置，但是这些类型都有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，海况实施难、维护难，建造发电成本大。 中国中科院广州能源研究所在广东讪尾建成的100KW固定岸式振荡水柱型波浪发电站，其优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便。其缺点是二级能量转换效率较低，需要进行岸上设施建造，发电成本较高，且波浪冲击较大时易受损坏。 本产品解决了波浪能发电效率低，海况实施难，维护难，发电成本高的困局，且如果采用多组漂浮式结构可达到抗击风浪的作用。
