海浪发电系统

《机械设计学》项目汇报

——海浪发电系统

小组成员：无

指导教师：姜世平

目录一．研究背景

二．已有文献资料及分析三．功能分析

四．功能原理设计

五．总体方案设计及评估六．最终方案拟定分析

七．总结感言

八．参考文献

一．研究背景

二十一世纪将是海洋经济时代，浩瀚无垠的海洋是生命起源的摇篮，是资源与能源的宝库，也是人类实现可持续发展的基地。为了合理有序的利用海洋资源，各国相继开始研究海洋能。海洋能的表现形式多种多样，通常包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。

海浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。波浪能在经历了十多年的示范应用过程后，正稳步向商业化应用发展。目前，各国都在致力于海浪发电系统的研究。

二．已有文献资料及分析

▪方案一：浮标式波浪发电（来自《兵工学报》）

▪工作原理：

放置在海面上的浮标由于波浪的作用而上下浮动，中央管道中的水位却维持不变，于是随着浮标的上下浮动，空气活塞室中的空气反复地经历压缩和膨胀过程，从而驱动空气涡轮机运转并带动发电机发电。这种浮标式波浪发电装置已广泛用于航标和灯塔的照明。

▪方案二：浮筒式海浪发电（来自《太阳能学报》）

▪工作原理：

平台被打入海底的支柱擎出海面到最大台风时海浪打不着的高度，在相邻两轴承座间架着的传动轴中间串着两个大刚度超越离合器，两者自锁方向相反。当浮筒上升时推动两个齿条沿轨道向上运动，使两个齿轮转动，其中一个超越离合器自锁使传动轴正传而另一个离合器超越。浮筒下落时原超越离合器自锁使传动轴仍为正转，原自锁离合器超越。齿条下为涡轮减速器，涡轮轴的传动副与浮筒相连。在蜗杆传动时，浮筒可在浪面上转动。

▪方案三：浮标式海浪发电（来自《海洋工程》）

▪工作原理：

海浪发电浮标主要由圆柱形浮体与透平发电机组成。浮体的中央有一底部敞开的中心管。在海浪的作用下，浮体产生振荡运动，由于浮体与中心管内水柱的相对运动，使中心管上部气室的空气不断受到压缩和膨胀，管内空气流经喷嘴，驱动透平带动发电机产生电能。

二．功能分析

▪海浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。海浪发电系统即是将这种机械能转化为电能的装置

▪用“黑箱”描述海浪发电系统的功能将波浪能电能

能量损失

噪声、发热

三．功能原理设计

针对海浪发电系统所要实现功能，我们采用智力激励法中的智爆法积极提出方案。方案中应用了如下物理效应

四．总体方案设计及评估

1、磁效应

（1）工作原理及方案示意图

图中圆柱杆的内部结构如图，杆内有磁场，当海浪打在浮子上时，小圆柱体上下振动切割磁感线，将产生电流将其振动能转化为电能。浮子本身的固有频率与海浪相差不多，产生共振，共振出振幅会增大。

（2）.方案评估

2、流体效应

（1）工作原理及方案示意图

海浪推动活塞上下往返运动，向下运动完成吸油过程,向上运动压油驱动液压马达旋转,液压马达与发电机串联,带动发电机发电。

海浪汹涌时活塞运动加快,产生的多余压力能由蓄能器储存,在海浪平缓时释放出来,补充压力能的不足,使海浪发电机工作避免气候变化的影响。

（2）方案评估

2、机械效应

方案一：

（1）工作原理及方案示意图

利用海浪推动球壳运动。球壳运动与内部重物速度并不一致，从而重物发生摆动，然后利用超越离合器、增速装置将重物的摆动转化为单一方向转动传递给发电机发电。因为摆动时转矩较大，利用图式结构对力进行分流。

发电装置密封于球壳之间，抗腐蚀能力高，对外界破坏有较强抵抗力，若遇台风，可增加水舱注水量，使球壳下沉至水面下，避免被破坏。

（2）方案评估

方案二：

（1）工作原理及方案示意图

海浪使浮子摆动，通过离合器使浮子的摆动转换成齿轮的转动，通过锥齿轮使传动方向改变，然后转化成电机的电能。此装置能实现不同方向机械能的转化。

（2）方案评估

五．最终方案拟定分析

综合技术评价、经济评价、社会评价，我们拟定应用机械效应原理中的方案二。

3.方案分析：该方案的传动机构为机械传动系统，应用功能相同的任务分配：当功率增加到某一极限值以后，可以将该功率分给几个相同的功能载体（锥齿轮），其能量传递方式实现功率的汇流传动。

六．总结与感言

在本次机械设计学讨论课过程中，我们学到了一些除知识应用以外的其他东西,同时还领略到了别人在处理专业技能问题时显示

出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的

机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。很

多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看

我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.

在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨。这不仅仅是在类

似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解。

所以在今后的学习中,我们一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心求教，通过大家的共同努力来完成任务。

五、参考文献

[1]许立忠、周玉林主编《机械设计》北京：中国标准出版社，2009

[2]安子军主编《机械原理》北京：国防工业出版社，2009

[3]姜世平主编《机械设计学》