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懸掛擺式波浪能 |
Pendulum |
擺式波浪能是利用海水波動(dòng)推動(dòng)擺板來回?cái)[動(dòng)吸收波浪的能量。懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置的擺動(dòng)板的軸在上方,擺板在下方擺動(dòng),像鐘擺一樣,故稱為懸掛擺。
擺板為一個(gè)矩形薄板,擺板固定在兩個(gè)擺板臂上,在擺板臂上有擺板的主軸,還有一根曲柄軸,見圖1。 |

圖1--擺板結(jié)構(gòu) |
圖2是沉箱,一般由混凝土筑成,圖中右面是單個(gè)完整的沉箱,左邊的沉箱剖去了一方側(cè)面箱壁,可以看到內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。沉箱建在靠岸邊海底。 |

圖2--沉箱 |
擺板的轉(zhuǎn)軸通過擺板軸承安裝在擺板軸座上,擺板軸座在沉箱的兩個(gè)側(cè)壁上方,放入沉箱的擺板像一個(gè)閘門,是一個(gè)擺動(dòng)的閘門,擺板最大擺動(dòng)角度約±35°。圖3顯示了垂直的擺板,并用半透明顯示了一個(gè)向前擺動(dòng)的擺板。 |

圖3--安裝在沉箱上部的擺板? |
擺板到沉箱后壁距離為1/4至1/5波長(zhǎng),擺板至沉箱后壁的空間稱為水室。圖4是在海水中的沉箱與擺板,稱為水室擺板機(jī)構(gòu)。 |

圖4--浸在水中的沉箱與擺板 |
在沉箱上部安裝液壓缸,液壓缸內(nèi)有活塞,活塞桿通過活動(dòng)接頭聯(lián)接曲柄,曲柄另一頭通過軸承聯(lián)接到擺板的曲柄軸。當(dāng)擺板擺動(dòng)時(shí),通過曲柄帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在沉箱后壁上還安裝有液壓控制箱、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、蓄能器等設(shè)備。液壓缸兩端有管道通往液壓控制箱,這些裝置構(gòu)成懸掛擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。 |

圖5--懸掛擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng) |
當(dāng)入射波進(jìn)入沉箱后,波浪在上升階段沖擊擺板,使擺板向后擺動(dòng),部分水流穿過擺板底部遇沉箱后壁,產(chǎn)生反射波,此時(shí)入射波進(jìn)入下降階段,加上反射波作用,使擺板向前擺動(dòng)。在波浪不停的運(yùn)動(dòng)中,擺板連續(xù)擺動(dòng),不斷地把波浪能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,擺動(dòng)的機(jī)械能通過液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,液壓系統(tǒng)的設(shè)備與管道內(nèi)充滿了液壓油。
圖6是懸掛擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)的原理圖,波浪推動(dòng)擺板來回?cái)[動(dòng),帶動(dòng)活塞在液壓缸內(nèi)來回移動(dòng),油在液壓缸兩端的管道內(nèi)來回流動(dòng),4個(gè)單向閥組成一個(gè)全波整流回路,把來回流動(dòng)的油整成單方向流動(dòng)的油,見圖中橙色箭頭線。整流后的油通過節(jié)流閥推動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn),液壓馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電來。控制節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速,蓄能器像電路中的電容一樣把波動(dòng)的油壓濾得平緩一些,使液壓馬達(dá)均勻旋轉(zhuǎn)。若波浪大液壓缸輸出油壓過高,多余的油則通過溢流閥放空返回。單向閥、節(jié)流閥、溢流閥等都在液壓控制箱內(nèi)。 |

圖6--懸掛擺式波浪能發(fā)電原理圖 |
下面請(qǐng)看懸掛擺式波浪能動(dòng)畫,動(dòng)畫中的波浪沒有反應(yīng)沉箱后壁反射波的狀態(tài),僅作示意演示。 |
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懸掛擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)畫? |

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由多個(gè)懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置并列組成擺式波浪能發(fā)電廠,圖7是日本的沿岸懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置示意圖,左圖是有2個(gè)水室的懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置,寬約21m,右圖是有8個(gè)水室的懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置,寬約100m。該圖來自誾耀保先生著《海洋波浪能綜合利用—發(fā)電原理與裝置》一書。 |

圖7--多個(gè)懸掛擺式波浪能發(fā)電裝置并列組成發(fā)電廠 |
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