題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 震蕩式波浪能發(fā)電裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本裝置的門板在波浪的沖擊下作往復(fù)擺動，通過錐齒輪機(jī)構(gòu)將門軸繞豎直軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為繞水平軸的轉(zhuǎn)動．水平軸的雙向轉(zhuǎn)動通過一套棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為輸出軸的單向轉(zhuǎn)動，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鏈傳動與發(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：
- 本裝置的原動力為波浪沖擊載荷，在波浪沖擊載荷的作用下，通過門板與門板后的擋板之間的相互配合使門板做往復(fù)運(yùn)動。與門板固連的豎軸與門板一起做往復(fù)轉(zhuǎn)動，該豎軸通過錐齒輪與水平橫軸連接將豎軸的往復(fù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為水平軸的雙向轉(zhuǎn)動。水平軸的雙向轉(zhuǎn)動輸入通過本裝置的一套棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單向轉(zhuǎn)動輸出，單向轉(zhuǎn)動輸出軸與鏈輪發(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)動輸出軸轉(zhuǎn)動時擰緊發(fā)條，將能量儲存在發(fā)條中，當(dāng)發(fā)條能量儲存到設(shè)定值時在控制機(jī)構(gòu)的控制下鎖止機(jī)構(gòu)收回，鏈輪在發(fā)條的帶動下轉(zhuǎn)動。就此完成了控制機(jī)構(gòu)的一個完整的控制周期。鏈輪在轉(zhuǎn)動時通過鏈條齒輪機(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
作品專業(yè)信息
設(shè)計、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，對新型綠色能源的的依賴程度也日益增強(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。針對波浪能的缺點(diǎn)，本小組用以下三種方式來提高對波浪能的利用率：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板擺動，擺動角度較大，且槽道后有擋板，可以使水波回流，反方向推動門板，提高能量利用率； 2.使用本小組自行設(shè)計的棘輪換向機(jī)構(gòu)，使雙向輸入轉(zhuǎn)化為單向輸出，既無論門板運(yùn)動方向如何，輸出軸都逆時針旋轉(zhuǎn)（正向觀察），可直接帶動電機(jī)發(fā)電； 3.使用固定扭矩發(fā)條儲能機(jī)構(gòu)，可以將不規(guī)則的波浪沖擊能儲存進(jìn)發(fā)條并穩(wěn)定輸出，避免因運(yùn)動不規(guī)則造成能量損失和電機(jī)損壞。在能量儲存達(dá)到要求后，控制電路帶動啟動，帶動控制機(jī)構(gòu)，釋放發(fā)條中能量，帶動電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。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)動穩(wěn)定后將無法利用能量較低的波浪（無法繼續(xù)使飛輪加速）或能量超過一定限度的波浪（無法將多余能量傳遞給飛輪），而本作品的發(fā)條儲能機(jī)構(gòu)可以利用的浪級范圍遠(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)電裝置的原動件一般采用在豎直平面內(nèi)繞水平軸擺動的板，其優(yōu)勢是符合波浪質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動特性，但擺幅較小。本裝置使用繞豎軸橫擺方式，擺角相對增大，且行進(jìn)波在近岸時轉(zhuǎn)化為一種鋸齒狀不規(guī)則波浪，其動能較大，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、?？茀f(xié)主辦的第十七屆“五四杯”大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽中獲得一等獎。
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
作品可展示的形式
- 模型 圖片 錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1.結(jié)構(gòu)主要使用標(biāo)準(zhǔn)件，價格低廉，因此可降低成本，經(jīng)濟(jì)性較好，性價比較高； 2.固定扭矩發(fā)條可以隨時進(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)較簡單，使用方便，且設(shè)備改進(jìn)提升空間較大； 4.我國海岸線漫長，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。 伴隨著各國對新能源的重視，越來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的聚波水庫電站。而日本是近年來研建波浪電站最多的國家。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、英國、挪威、瑞典、加拿大等國合作，在一條由船舶改造的，長80m、寬12m，被稱作“海明”號的漂浮式裝置上進(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年代初開始研建一個稱作“巨鯨”的波能裝置，它是一種發(fā)展的后彎管漂浮式裝置。 英國是世界上重要的波能研究國家 ，英國女王大學(xué)在能源部支持下于1991年在蘇格蘭西部內(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公司合作開發(fā)了oyster擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。中國也是世界上主要的波能研究開發(fā)國家之一。從80年代初開始主要對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發(fā)成功利用對稱翼透平的航標(biāo)燈用波 浪發(fā)電裝置。 “八五”期間，在原國家科委的支持下，由中科院廣州能源研究所和國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山島3kW電站基礎(chǔ)上改建的。由于3kW電站研建時受投資的限制，氣 室頂偏低，影響機(jī)組安全，同時機(jī)組容量大小。
