筏式波浪能转换装置
Raft-type Wave Energy

筏式波浪能转换装置由筏体、铰接链、液压系统组成,筏式波浪能转换装置顺波浪方向布置,筏体随波浪运动,把波浪能转换为筏体运动的机械能。

筏体是一个扁盒式的空心浮子,在筏体一端有铰链臂,臂中穿有铰链轴,见图1。

  

筏体

图1--筏体

2个筏体通过铰链轴相互联接,可以绕轴转动,左边的称为左筏体,右边的称为右筏体,见图2,图中半透明的筏体即是向上转动的左筏体。

通过铰链联接的筏体

图2--通过铰链联接的筏体

在左筏体上固定有活塞杆轴支架,右筏体上固定有液压缸轴支架,2支架间联接有液压缸与活塞杆。液压缸两端有油管联接到液压系统柜,液压系统柜中有液压控制系统、液压马达、发电机等,见图3。

筏式波浪能转换装置

图3--筏式波浪能转换装置

筏式波浪能转换装置放入海中后,会漂浮在海面,当有海浪时,两边筏体就会随波上下摆动,当筏式波浪能转换装置的固有频率与波浪频率一致时,输出效率最高。图4是海浪波峰经过筏式波浪能转换装置的状态。

波峰经过筏式波浪能转换装置的状态

图4--波峰经过筏式波浪能转换装置的状态

图5是海浪波谷经过筏式波浪能转换装置的状态。

波谷经过筏式波浪能转换装置的状态

图5--波谷经过筏式波浪能转换装置的状态

筏式波浪能转换装置安装在较深水域,以保证有较大的波浪幅度。

下面请观看筏式波浪能转换装置随波浪起伏运动的动画,先看动画的截图,动画中的液压系统与发电机装在中部铰链轴位置。

筏式波浪能转换装置动画截图

图6--筏式波浪能转换装置动画截图

下面是动画

筏式波浪能转换装置动画

筏体的结构有多种形式,图7是用两个椭圆截面的浮筒构成一个筏体,液压系统与发电机装在中部铰链轴位置,液压不是由液压缸与活塞产生,而是是由液压泵产生。液压泵结构较复杂,请感兴趣的朋友另找参考资料。也可以不用液压装置,用齿轮、棘轮机构来形成旋转的机械能。

浮筒筏体的波浪能转换装置

图7--浮筒筏体的波浪能转换装置

英国的海蛇筏式波浪能转换装置是由多节圆筒状的浮筒相铰接组成,筒与筒之间的铰链是万向的,可以向上下左右方向弯曲,漂浮在海面上,其首部朝向波浪来的方向,随波浪上下左右扭动,像蛇一样,故称之为海蛇,见图8(图片来自网络)。

海蛇筏式波浪能转换装置

图8--海蛇筏式波浪能转换装置

在图9上图表示了海蛇可垂直方向上下扭动,图9下图表示了海蛇可在水平方向左右扭动(图片来自网络)。

海蛇筏式波浪能转换装置的运动状态

图9--海蛇筏式波浪能转换装置的运动状态

海蛇的关节处结构复杂,除了复杂的铰链机构,还有复杂的液压系统,图10是机械传动与液压装置的示意图(图片来自网络),这里仅作简单介绍。

图10是两个浮筒间的一个关节,关节中有绿色的1、2、3、4指示着4个柔性杆,柔性杆是可弯曲但长度不变的连杆,有红色的1、2、3、4指示着4个液压缸,4个液压缸固定在关节内,该图未显示关节与浮筒间的铰链机构。

1与2号液压缸的活塞通过活塞杆联接到1与2号柔性杆,1与2号柔性杆固定在左侧浮筒端面,关节与左侧浮筒的铰链只允许浮筒左右水平摆动。当浮筒向右摆动时液压缸2活塞向内移动,液压缸1活塞向外移动;当浮筒向左摆动时液压缸1活塞向内移动,液压缸2活塞向外移动。

3与4号液压缸的活塞通过活塞杆联接到3与4号柔性杆,3与4号柔性杆固定在右侧浮筒端面,关节与右侧浮筒的铰链只允许浮筒上下垂直摆动,当浮筒向上摆动时液压缸3活塞向内移动,液压缸4活塞向外移动;当浮筒向下摆动时液压缸4活塞向内移动,液压缸3活塞向外移动。

当海蛇上下左右摆动时,4个液压缸都驱动液压油流动,通过整流阀变为单方向流动的油推动液压马达旋转,液压马达带动发电机发出电来。

海蛇关节的液压系统

图10--海蛇关节的液压系统

由于海浪波长较长,每节浮筒也较长,图11是建设者在海蛇筏式波浪能转换装置的头部(第一节浮筒)前的合影,(图片来自网络)。

海蛇筏式波浪能转换装置第1节

图11--海蛇筏式波浪能转换装置第1节
 
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