筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置
Raft-type Wave Energy

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置由筏體、鉸接鏈、液壓系統(tǒng)組成,筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置順波浪方向布置,筏體隨波浪運動,把波浪能轉(zhuǎn)換為筏體運動的機械能。

筏體是一個扁盒式的空心浮子,在筏體一端有鉸鏈臂,臂中穿有鉸鏈軸,見圖1。

  

筏體

圖1--筏體

2個筏體通過鉸鏈軸相互聯(lián)接,可以繞軸轉(zhuǎn)動,左邊的稱為左筏體,右邊的稱為右筏體,見圖2,圖中半透明的筏體即是向上轉(zhuǎn)動的左筏體。

通過鉸鏈聯(lián)接的筏體

圖2--通過鉸鏈聯(lián)接的筏體

在左筏體上固定有活塞桿軸支架,右筏體上固定有液壓缸軸支架,2支架間聯(lián)接有液壓缸與活塞桿。液壓缸兩端有油管聯(lián)接到液壓系統(tǒng)柜,液壓系統(tǒng)柜中有液壓控制系統(tǒng)、液壓馬達、發(fā)電機等,見圖3。

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置

圖3--筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置放入海中后,會漂浮在海面,當(dāng)有海浪時,兩邊筏體就會隨波上下擺動,當(dāng)筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的固有頻率與波浪頻率一致時,輸出效率最高。圖4是海浪波峰經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)。

波峰經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)

圖4--波峰經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)

圖5是海浪波谷經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)。

波谷經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)

圖5--波谷經(jīng)過筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置安裝在較深水域,以保證有較大的波浪幅度。

下面請觀看筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置隨波浪起伏運動的動畫,先看動畫的截圖,動畫中的液壓系統(tǒng)與發(fā)電機裝在中部鉸鏈軸位置。

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置動畫截圖

圖6--筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置動畫截圖

下面是動畫

筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置動畫

筏體的結(jié)構(gòu)有多種形式,圖7是用兩個橢圓截面的浮筒構(gòu)成一個筏體,液壓系統(tǒng)與發(fā)電機裝在中部鉸鏈軸位置,液壓不是由液壓缸與活塞產(chǎn)生,而是是由液壓泵產(chǎn)生。液壓泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,請感興趣的朋友另找參考資料。也可以不用液壓裝置,用齒輪、棘輪機構(gòu)來形成旋轉(zhuǎn)的機械能。

浮筒筏體的波浪能轉(zhuǎn)換裝置

圖7--浮筒筏體的波浪能轉(zhuǎn)換裝置

英國的海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置是由多節(jié)圓筒狀的浮筒相鉸接組成,筒與筒之間的鉸鏈?zhǔn)侨f向的,可以向上下左右方向彎曲,漂浮在海面上,其首部朝向波浪來的方向,隨波浪上下左右扭動,像蛇一樣,故稱之為海蛇,見圖8(圖片來自網(wǎng)絡(luò))。

海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置

圖8--海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置

在圖9上圖表示了海蛇可垂直方向上下扭動,圖9下圖表示了海蛇可在水平方向左右扭動(圖片來自網(wǎng)絡(luò))。

海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的運動狀態(tài)

圖9--海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的運動狀態(tài)

海蛇的關(guān)節(jié)處結(jié)構(gòu)復(fù)雜,除了復(fù)雜的鉸鏈機構(gòu),還有復(fù)雜的液壓系統(tǒng),圖10是機械傳動與液壓裝置的示意圖(圖片來自網(wǎng)絡(luò)),這里僅作簡單介紹。

圖10是兩個浮筒間的一個關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)中有綠色的1、2、3、4指示著4個柔性桿,柔性桿是可彎曲但長度不變的連桿,有紅色的1、2、3、4指示著4個液壓缸,4個液壓缸固定在關(guān)節(jié)內(nèi),該圖未顯示關(guān)節(jié)與浮筒間的鉸鏈機構(gòu)。

1與2號液壓缸的活塞通過活塞桿聯(lián)接到1與2號柔性桿,1與2號柔性桿固定在左側(cè)浮筒端面,關(guān)節(jié)與左側(cè)浮筒的鉸鏈只允許浮筒左右水平擺動。當(dāng)浮筒向右擺動時液壓缸2活塞向內(nèi)移動,液壓缸1活塞向外移動;當(dāng)浮筒向左擺動時液壓缸1活塞向內(nèi)移動,液壓缸2活塞向外移動。

3與4號液壓缸的活塞通過活塞桿聯(lián)接到3與4號柔性桿,3與4號柔性桿固定在右側(cè)浮筒端面,關(guān)節(jié)與右側(cè)浮筒的鉸鏈只允許浮筒上下垂直擺動,當(dāng)浮筒向上擺動時液壓缸3活塞向內(nèi)移動,液壓缸4活塞向外移動;當(dāng)浮筒向下擺動時液壓缸4活塞向內(nèi)移動,液壓缸3活塞向外移動。

當(dāng)海蛇上下左右擺動時,4個液壓缸都驅(qū)動液壓油流動,通過整流閥變?yōu)閱畏较蛄鲃拥挠屯苿右簤厚R達旋轉(zhuǎn),液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)出電來。

海蛇關(guān)節(jié)的液壓系統(tǒng)

圖10--海蛇關(guān)節(jié)的液壓系統(tǒng)

由于海浪波長較長,每節(jié)浮筒也較長,圖11是建設(shè)者在海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的頭部(第一節(jié)浮筒)前的合影,(圖片來自網(wǎng)絡(luò))。

海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置第1節(jié)

圖11--海蛇筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置第1節(jié)
 
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