基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- 錨鏈?zhǔn)狡〔ɡ税l(fā)電裝置
- 來(lái)源:
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類:
- 能源化工
- 大類:
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介:
- 本作品是通過(guò)研究海水產(chǎn)生波浪的的特性,設(shè)計(jì)出的一種波浪發(fā)電裝置。當(dāng)波浪產(chǎn)生時(shí),引起海水的動(dòng)能變化通過(guò)內(nèi)部裝置轉(zhuǎn)化為電能。其主要技術(shù)特征是線繩固定在海底,利用波浪高升,帶動(dòng)裝置浮起,裝置內(nèi)部橡皮筋拉伸,鏈條轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)齒輪組的增速帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電。其優(yōu)點(diǎn)是:效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉。
- 詳細(xì)介紹:
- 波浪發(fā)電將波浪能轉(zhuǎn)換為電力的技術(shù)。第一級(jí)為波浪能的收集,通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起來(lái)。第二級(jí)為中間轉(zhuǎn)換,即能量的傳遞過(guò)程,包括機(jī)械傳動(dòng)、低壓水力傳動(dòng)、高壓液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng), 使波浪能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能。第三級(jí)轉(zhuǎn)換又稱最終轉(zhuǎn)換,即由機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。本產(chǎn)品的研究者精心思考設(shè)計(jì),終于研發(fā)出一種效率高,成本低的波浪發(fā)電裝置。 一、收集波浪能部分 由線繩、小鏈輪、鏈條,橡皮筋組成。線繩一段固定在海底,另一端和鏈條的一段相連,鏈條的另一端連接橡皮筋,橡皮筋固定在裝置上,鏈條和小鏈輪咬合。當(dāng)波浪來(lái)的時(shí)候,整個(gè)裝置上浮,橡皮筋被拉伸,鏈條帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)波浪消退的時(shí)候,整個(gè)裝置下沉,橡皮筋收縮,鏈輪反向帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 二、生成電能部分 怎樣將收集到的少量能量、低速旋轉(zhuǎn)的能量很重要,關(guān)鍵在于加速裝置。本作品的加速部分由兩個(gè)大齒輪(假設(shè)分別①②)和兩個(gè)小齒輪(假設(shè)分別是⑴⑵)組成,大齒輪①和鏈輪安裝在同一根軸上,當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),大齒輪①帶動(dòng)小齒輪⑴轉(zhuǎn)動(dòng),小齒輪⑴和大齒輪②安裝在同一根軸上,從而帶動(dòng)大齒輪②轉(zhuǎn)動(dòng),大齒輪②帶動(dòng)小齒輪⑵轉(zhuǎn)動(dòng),小齒輪⑵安裝在發(fā)電機(jī)軸上,從而帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能。 三、產(chǎn)品基本參數(shù)計(jì)算 本產(chǎn)品發(fā)電機(jī)參數(shù)為額定轉(zhuǎn)速11000轉(zhuǎn)/min,額定功率30w,實(shí)驗(yàn)測(cè)得,鏈輪半徑R=0.04m,裝置浮體質(zhì)量M浮體=1.5Kg波速平均0.25m/s,鏈輪ω=1轉(zhuǎn)/s。 增速裝置達(dá)到1:100,則發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速ω實(shí)=6000轉(zhuǎn)/min。 根據(jù)公式E=nbsω p=E2/R P=F*R*ω 則實(shí)際功率P=P額?*(ω實(shí)/ω額)2=8.9w 設(shè)V排1為海平面靜止時(shí)裝置排水的體積,V排2為波浪來(lái)時(shí)刻到發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電之間裝置的排水體積 V排1=M浮體/ρ=0.0015 m3 F電=P/(R*ω)=222.5N F電=M排2*g V排2= F電/(ρ*g)=0.02225m3 V=V排1+V排2=0.02375 m3 V實(shí)際>V 因?yàn)橄鹌そ钪饕抢劓湕l,所以忽視橡皮筋勢(shì)能的變化。 由上可得,該裝置的發(fā)電功率與發(fā)電機(jī)的物理參數(shù)和垂直波速有關(guān),裝置的體積是由發(fā)電功率確定的。 本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,波浪能利用效率高,依靠現(xiàn)有技術(shù)就可以輕松開(kāi)發(fā),發(fā)電成本低且發(fā)電方式簡(jiǎn)便,漂浮式結(jié)構(gòu)解決海況實(shí)施難,維護(hù)難的困局,且不易被海浪損壞,與同類產(chǎn)品相比有創(chuàng)新點(diǎn),競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
作品專業(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)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的: 解決當(dāng)前波浪發(fā)電波浪能利用效率低,海況實(shí)施難,維護(hù)難易被波浪沖擊損壞的困局從而實(shí)現(xiàn)高效率低成本波浪發(fā)電。 該作品的設(shè)計(jì)思路是: 利用上下浮動(dòng)的波浪能轉(zhuǎn)化成齒輪的機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電。 本作品的創(chuàng)新點(diǎn): 1.漂浮式結(jié)構(gòu)。本作品整體結(jié)構(gòu)采用漂浮方式,只需少許海底錨鉤就可以實(shí)整體裝置的固定,解決海況實(shí)施難、維護(hù)難的困局。 2.波浪能利用效率高。采用簡(jiǎn)單機(jī)械方式進(jìn)行能量的集中與傳遞、減少能量轉(zhuǎn)化次數(shù)。 3.節(jié)能,低碳,環(huán)保。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品的先進(jìn)性在于: 1.改變以往岸式固定或者高成本建造海底支架。只需少許海底錨鉤就可以實(shí)現(xiàn)整體裝置的固定,且解決了海況實(shí)施難、維護(hù)難,成本高的困局。 2.整體結(jié)構(gòu)采用漂浮方式,減少與海水的接觸面積從而降低腐蝕度。 3.本品采用簡(jiǎn)單機(jī)械方式進(jìn)行能量的集中與傳遞、減少能量轉(zhuǎn)化次數(shù)從而解決了以往振蕩水柱式等波能裝置中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多,轉(zhuǎn)化率低下的難題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 1、實(shí)物 2、圖紙 3、現(xiàn)場(chǎng)演示 4、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)
- 當(dāng)波浪來(lái)的時(shí)候,整個(gè)裝置上浮,鏈條一段固定在海底,因此鏈條帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)加速裝置,連接發(fā)電機(jī)發(fā)電。中間環(huán)節(jié)少、減少能量轉(zhuǎn)化次數(shù)提高波浪能利用率。整體結(jié)構(gòu)采用漂浮方式,只需少許海底錨鉤就可以實(shí)現(xiàn)整體裝置的固定,發(fā)電成本大大降低,本作品制作簡(jiǎn)單,應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)即可開(kāi)發(fā)。 本產(chǎn)品不論從效率、造價(jià)、結(jié)構(gòu)方面都優(yōu)于市場(chǎng)的同類產(chǎn)品。投資相對(duì)少回報(bào)相對(duì)快,發(fā)電可行性好,擁有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 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,其裝置的優(yōu)點(diǎn)是可靠性較高,但效率較低。 挪威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 35Qkw的聚波水庫(kù)電站。其缺點(diǎn)是總投資大,電能輸出效率低,且易損壞。 美國(guó),法國(guó),西班牙已建成多個(gè)數(shù)十瓦至數(shù)百千瓦的試驗(yàn)波浪發(fā)電裝置主要的形式有活動(dòng)點(diǎn)頭鴨、波面筏、海蚌型,浮體式振蕩水拄型;水流型;壓力柔性袋型等裝置,但是這些類型都有一個(gè)共同的問(wèn)題是波浪能轉(zhuǎn)換成電能的中間環(huán)節(jié)多,效率低,電力輸出波動(dòng)性大,海況實(shí)施難、維護(hù)難,建造發(fā)電成本大。 中國(guó)中科院廣州能源研究所在廣東訕尾建成的100KW固定岸式振蕩水柱型波浪發(fā)電站,其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不與海水接觸,防腐性能好,安全可靠,維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是二級(jí)能量轉(zhuǎn)換效率較低,需要進(jìn)行岸上設(shè)施建造,發(fā)電成本較高,且波浪沖擊較大時(shí)易受損壞。 本產(chǎn)品解決了波浪能發(fā)電效率低,海況實(shí)施難,維護(hù)難,發(fā)電成本高的困局,且如果采用多組漂浮式結(jié)構(gòu)可達(dá)到抗擊風(fēng)浪的作用。