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1、(10)申请公布号 CN 103790760 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103790760 A (21)申请号 201410060100.3 (22)申请日 2014.02.20 F03B 13/14(2006.01) (71)申请人 王啸风 地址 510620 广东省广州市天河区天河东路 106 号 901 房 (72)发明人 王啸风 (54) 发明名称 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置 (57) 摘要 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置可象 火电一样常年永不停歇地稳定发电， 其在水体中 浮起的整体支持装置中的水下平衡翼流板在可调 控大小的重力作用下能进入水体中进。
2、入需要的吃 水深度， 利用水下水体与水面波浪不同的起伏差， 翼流板通过其中线上的固定板， 为水面的中空水 自摆摇梁的翘翘板式运动提供反作用力平台， 当 摇梁两端的自滑式浮箱两边由上下阻板组成的兜 拱形结构在承接海水中由脉冲能形成的波浪时， 一端被浪峰托起一端向海平面倾斜， 其运动力可 通过联动杆及杠杆带动水下密封箱内安装的线性 发电机发电 ； 装置通过连接舵板定向 ； 通过沉放 于海床的带锚式坠重物及加套自浮式钢丝绳在海 域定位 ； 通过法兰盘相互连接形成需要的规模。 (51)Int.Cl. 权利要求书 5 页 说明书 9 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专。
3、利申请 权利要求书5页 说明书9页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103790760 A CN 103790760 A 1/5 页 2 1. 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置 ： 本发明中， 在水体中浮起的整体支持装置 包括水下平衡翼流板 (1)， 翼流板正中下方是加水重心定位连接槽 (3)、 翼流板正中位置上 方是下固定板 (7)、 再上方是水下密封箱及轴承座 (8)、 上固定板及轴承座 (9) 安装而成的 垂直支撑机件， 其中上固定板及轴承座(9)， 通过舵板安装螺栓(29)安装有连接舵板(28)， 以上部件组成的在水体中浮起的整体支持装置放入足够深度的水中时， 处于在水体中浮起 。
4、的整体支持装置最下方中心位置的加水重心定位连接槽 (3) 所具备的密封空间内产生使 在水体中浮起的整体支持装置浮起的大部分浮力， 浮力造成在水体中浮起的整体支持装置 在水体中， 其向上表面积压力大于其向下表面积压力， 即 ： F( 浮 ) F( 向上 )-F( 向下 ) 式中 ： F( 浮 ) 在水体中浮起的整体支持装置所需的浮力， F( 向上 ) 在水体中浮起的整体支持装置向上的表面积的压力， F( 向下 ) 在水体中浮起的整体支持装置向下的表面积的压力 ； 因此在水体中浮起的整体支持装置能够在水体中浮起 ； 在水体中浮起的整体支持装置 中的加水重心定位连接槽 (3) 上装有 ： 潜水泵 (。
5、20)、 连接槽灌注水止回阀 (21)、 进排气管 (22)、 与进排气管上端连接的永远浮于水面上的浮子及空气止回阀 (23) ； 当在水体中浮起 的整体支持装置进入预定水域后， 连接槽灌注水止回阀 (21) 利用海底输出电缆 (19) 的引 进电源启动向加水重心定位连接槽 (3) 的密封空间内适量注水时， 其排挤出的空气由进排 气管 (22)、 浮子及空气止回伐 (23) 排出水面， 而注入的水使在水体中的加水重心定位连接 槽 (3) 的重力增大， 因为加水重心定位连接槽 (3) 是在水体中浮起的整体支持装置的一个 组装部分， 因此在水体中浮起的整体支持装置的重力同样增大 ： F( 浮 1)。
6、 G( 重 ) 式中 ： F( 浮 1) 在水体中浮起的整体支持装置具备的浮力， G( 重 ) 在水体中浮起的整体支持装置具备的重力 ； 在水体中浮起的整体支持装置在水体中重力增大后， 其在水体中所排开的水也更多， 造成在水体中浮起的整体支持装置吃水变深， 所以连接槽灌注水止回阀 (21) 向加水重心 定位连接槽 (3) 的密封空间灌注需要量的水， 可使在水体中浮起的整体支持装置底部的水 下平衡翼流板 (1) 按需要到达水体中设计的吃水深度 ； 而在水体中浮起的整体支持装置具 备的总高度决定了此时上固定板及轴承座 (9) 刚好伸出水面需要的高度 ； 在水下平衡翼流 板(1)吃水达到一定深度后，。
7、 这个深度的水体是相对稳定的， 水下平衡翼流板(1)利用一定 深度的相对稳定的水体与水面波浪的起伏差， 为其上方正中位置依次安装的下固定板 (7)、 水下密封箱及轴承座 (8)， 上固定板及轴承座 (9) 组装而成的垂直支撑机件传导下来的晃 动力提供反作用力平台 ； 在水体中浮起的整体支持装置可调整的吃水深度， 包括当海上出 现大风浪时使在水体中浮起的整体支持装置在水体中吃水更深， 以水体的阻力调整运动机 件的运动幅度并保持运动 ； 同样， 当需要在水体中浮起的整体支持装置在水体中吃水变浅 一些时， 则可利用海底输出电缆 (19) 的引进电流启动潜水泵 (20)， 将加水重心定位连接槽 (3)。
8、内的存水排出需要的量， 排水时补充的空气由浮子及空气止回阀(23)和进排气管(22) 提供， 使在水体中浮起的整体支持装置在水中重力变小， 造成在水体中浮起的整体支持装 置吃水变浅 ； 因此通过连接槽灌注水止回阀 (21) 和潜水泵 (20) 的进、 排水， 使加水重心 定位连接槽 (3) 保持需要的储水量， 就可使在水体中浮起的整体支持装置在水体中保持需 权 利 要 求 书 CN 103790760 A 2 2/5 页 3 要的吃水深度 ； 因为加水重心定位槽 (3) 处于在水体中浮起的整体支持装置底部的正中位 置， 其注水后重力也相对最大， 因此在水体中浮起的整体支持装置吃水变深时， 加水。
9、重心定 位连接槽 (3) 仍处于在水体中浮起的整体支持装置 的最底部， 在将其上的水下平衡翼流 板 (1) 带入水下一定深度的相对稳定的水体的同时， 也为在水体中浮起的整体支持装置在 水体中的水平平衡起到重心定位的作用 ； 重力是因地球的吸引而使地球附近物体受到的作 用力， 而其方向是竖直向下的， 所以加水重心定位连接槽 (3) 利用其注入的水产生的重力， 能使其上方的水下平衡翼流板 (1) 在水中一定深度相对平稳的水体中保持相对水平状态 ； 为使在水体中浮起的整体支持装置在海洋中定位不会随洋流漂移， 本发明在预定海域的海 底沉放有带锚式坠重物(4)以及其上安装的可收放卷盘(6)和卷盘中的加套。
10、自浮式钢丝绳 (5)， 钢丝绳通过拉杆 (25) 与水下平衡翼流板 (1) 下端连接， 因为带锚式坠重物 (4) 内装的 锚能在沉入水底后钩住海床， 当其被向上拉动时从而产生向上拉力的基础， 加之其自身在 水底的重力和其被向上拉动时上表面积水体产生的水阻力， 其向上可以产生的和计拉力表 现为 ： F( 拉 ) F( 锚 )+G( 重 1)+F( 阻 ) 式中 ： F( 拉 ) 带锚式坠重物 (4) 沉放海底后可以产生的向上的组合拉力， F( 锚 ) 带锚式坠重物 (4) 沉入海底后其内装的锚钩住海床可以产生向上拉力的基 础， 当其被向上拉动时从而产生的拉力， G( 重 1) 带锚式坠重物 (4。
11、) 沉入海底后自身的重力， F(阻)带锚式坠重物(4)沉入海底后被向上拉动时其上方表面积的水体对拉动形成 的水阻力 ； 带锚式坠重物 (4) 沉放海底后可以产生的组合拉力大于其上方在水体中浮起的 整体支持装置具备的浮力， 因此， 带锚式坠重物(4)上安装的可收放卷盘(6)利用带锚式坠 重物(4)可以产生的向上的组合拉力， 收紧或放出加套自浮式钢丝绳(5)以控制其长短， 就 可对其上方在水体中浮起的整体支持装置进行定位牵引 ： F( 拉 1) F( 浮 1)-G( 重 ) 式中 ： F( 拉 1) 带锚式坠重物 (4) 沉放海底后， 通过可收放卷盘 (6) 内的加套自浮式 钢丝绳 (5)、 拉杆。
12、 (25) 可以对上方在水体中浮起的整体支持装置产生的拉力， F( 浮 1) 在水体中浮起的整体支持装置具备的浮力， G( 重 ) 在水体中浮起的整体支持装置具备的重力 ； 在水体中浮起的整体支持装置通过向加水重心定位连接槽 (3) 密封空间内灌注水量 的调整， 使水下平衡翼流板 (1) 进入水体一定深度相对稳定的水体并保持相对水平状态 时， 在水体中浮起的整体支持装置具备的总高度也使上端的上固定板及轴承座 (9) 伸出在 水面需要的高度， 其轴承座套装摇梁轴承 (10)， 从而在中空水自摆摇梁 (2) 的中线上连接 中空水自摆摇梁 (2)， 并作为中空水自摆摇梁 (2) 的运动支点 ； 摇梁。
13、两端均装有导轮及导轨 (11)， 两端导轨上又均装有自滑式浮箱 (12) ； 浮箱两边均有由上阻板 (26) 下阻板 (27) 组 成的兜拱形结构， 以便更有效地承接上层海水中脉冲能形成的波浪能， 在计算中， 自滑式浮 箱(12)的浮力不计算在在水中浮起的整体支持装置的浮力之内 ； 当中空自摆摇梁(2)一端 浮箱被脉冲能转化成的浪峰托起， 摇梁另一端的浮箱斜向水平面带动中空水自摆摇梁 (2) 做翘翘板式运动时， 其运动产生的反作用力通过作为摇动支点的摇梁正中的摇梁轴承 (10) 向下依次传递到在水中浮起的整体支持装置中的上固定板及轴承座 (9)、 水下密封箱及轴 权 利 要 求 书 CN 10。
14、3790760 A 3 3/5 页 4 承座 (8)、 下固定板 (7) 直至水下平衡翼流板 (1) 的正中位置 ； 在机件设计中， 按所处水体 密度相同的情况计算， 上固定板及轴承座(9)做为中空水自摆摇梁(2)的做功支点， 向下传 递运动力的作用面积最后体现在下固定板(7)与水下平衡翼流板(1)正中位置连接的截面 积上， 这个截面积可以按平方厘米为计算单位， 而被水下相对稳定水体全方位包裹形成 晃 动水阻的水下平衡翼流板 (1) 的表面积需要用平方米计算， 表现为 ： N1T N2(m2m1) 式中 ： N1 水下平衡翼流板 (1) 正中位置受力晃动时， 其所有表面积因要晃动所处水 体而产。
15、生的水阻形成的反作用力， T 水下平衡翼流板 (1) 所处吃水深度水体与水面波浪同步起伏的倾斜系数， N2中空水自摆摇梁(2)在向一侧摇动运动时对由下固定板(7)形成的支点产生的作 用力， m2 水下平衡翼流板 (1) 所有的表面积之和， m1 下固定板 (7) 与水下平衡翼流板 (1) 正中位置连接处的截面积 ； 因此中空水自摆摇梁 (2) 的运动力到达下固定板 (7) 并晃动水下平衡翼流板 (1) 时， 翼流板的晃动势将带动其周围水体的波动， 翼流板出现的晃动力将因要带动周围水体波动 而被大部分抵消， 翼流板据此利用水阻力为伸出水面进行翘翘板式运动的中空水自摆摇梁 (2) 提供反作用力平台。
16、 ； 此外通过舵板安装螺栓 (29) 安装在上固定板及轴承座 (9) 上的 连接舵板 (28) 有相对宽大的表面积， 因为在水体中浮起的整体支持装置已在海域实现了 定位牵引， 所以连接舵板 (28) 能在表层水体脉冲能作用力下自然地以其整块板中最小的 一端截面积迎向单一朝向的脉冲能的来向， 发挥其舵板作用， 而连接舵板 (28) 与自滑式浮 箱 (12) 的安装朝向纵横交错， 因此有相对宽大表面积的连接舵板 (28) 能利用海水中单一 朝向的脉冲能为在水体中浮起的整体支持装置定向， 使自滑式浮箱 (12) 上安装的下阻板 (27) 始终以有用的着力面迎向海水中脉冲能的来向， 以便更有效地承接海。
17、水中由脉冲能形 成的波浪能。 2. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其特征是 ： 根据远 海海面表层水体的脉冲能遇到障碍会形成波浪， 产生高低水头势能差的实际， 本发明的水 面运动装置中自滑式浮箱 (12) 上下两侧均装有兜拱形结构的上阻板 (26) 和下阻板 (27)， 因为在水体中浮起的整体支持装置具备的总高度使垂直支撑机件中上端的上固定板及轴 承座 (9) 伸出在水面需要的高度， 而中空水自摆摇梁 (2) 以其中线上的摇梁轴承 (10) 安装 在上固定板及轴承座 (9) 上， 所以中空水自摆摇梁 (2) 两端的自滑式浮箱 (12) 此时也伸出 在水平面需要的。
18、高度 ； 当安装在中空水自摆摇梁 (2) 两端的自滑式浮箱 (12) 水平相向时， 浮箱下侧的下阻板 (27) 已插入水体一定的深度， 并因为在水体中浮起的整体支持装置中 连接舵板 (28) 利用表层水体中单一朝向的脉冲能的定向， 下阻板 (27) 得以以其最大的表 面积迎向表层水体中的脉冲能并对其能量的传递形成障碍， 同时因为中空水自摆摇梁 (2) 两端的自滑式浮箱 (12) 在摇梁同一直线上， 所以两端浮箱承接表层水体单一朝向的脉冲 能在时间上就有了前后之分， 这样中空水自摆摇梁 (2) 某一端首先接触脉冲能的自滑式浮 箱 (12) 及端头将会被由此激起的波浪托起而处于高端位 ； 而在摇梁。
19、同一直线上另一端的 浮箱因脉冲能被阻断不会被波浪同时托起处于低端位 ； 高端位浮箱的浮箱上阻板 (26) 在 兜接浪峰上升势能的过程中， 高端位的自滑式浮箱 (12) 可以最大限度地利用浪峰产生的 权 利 要 求 书 CN 103790760 A 4 4/5 页 5 势能带动摇梁端头上升 ； 高端位的自滑式浮箱 (12) 及端头上升到最大值时， 其下阻板 (27) 对应面积表层水体中的脉冲能也因转化成波浪的势能而消失， 浪峰也随之平复， 中空水自 摆摇梁 (2) 高端位的自滑式浮箱 (12) 及端头随浪峰同时下坠， 与此同时， 中空水自摆摇梁 (2) 低端位的自滑式浮箱 (12) 及下阻板 (。
20、27) 也被随后而来的脉冲能遇障碍而产生的波浪 托起 ； 这样， 中空水自摆摇梁(2)分别被两端的自滑式浮箱(12)带起， 又分别随两端的浮箱 下坠， 中空水自摆摇梁 (2) 得以在海面表层水体中产生翘翘板式运动 ； 水面运动装置中的 中空水自摆摇梁 (2) 以其长度中线的摇梁轴承 (10) 安装在上固定板及轴承座 (9) 上后为 活动支点进行翘翘板式运动， 轴承座同时也为摇梁摇摆运动设计了最大止点， 使摇摆运动 幅度控制在合适范围内 ； 为适应海面因风速引起浪峰与浪谷之间距离的变化， 中空水自摆 摇梁(2)两端分别通过导轮及导轨(11)安装自滑式浮箱(12)， 当其中一侧浮箱及摇梁端头 被浪。
21、峰托起时， 对应一侧浮箱及摇梁端头正斜向水平面处， 浮箱则通过导轮沿摇梁导轨下 斜， 在其自重带动下， 浮箱自滑至水平面的最深处 ； 当中空水自摆摇梁 (2) 两侧的自滑式浮 箱 (12) 高低位相互转换时， 摇梁两端的浮箱利用导轮及导轨在重力作用下互换自滑方向， 如此高低反复， 最大尺寸地自动寻找波浪起伏的高低水头势能差， 带动中空水自摆摇梁 (2) 进行翘翘板式运动， 此时中空水自摆摇梁 (2) 单侧端头因自滑式浮箱 (12) 被单次浪峰托 举产生的上升力为 ： F( 上 ) F( 托 )T 式中 ： F( 上 ) 中空水自摆摇梁 (2) 单侧端头的上升力， F( 托 ) 中空水自摆摇梁 。
22、(2) 一端单次浪峰对自滑式浮箱 (12) 产生的上升浮力 ； T 水下平衡翼流板 (1) 所处吃水深度水体与水面波浪同步起伏的倾斜系数。 3. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其特征是 ： 中空水 自摆摇梁 (2) 结构中空， 中空部位在水体中可自动灌注有一定量的水， 当摇梁一端的自滑 式浮箱 (12) 被脉冲能转化成的浪峰带动在浪峰中被托起时， 摇梁另一端以其长度中线上 的摇梁轴承 (10) 为支点， 向水平面倾斜， 摇梁中空部位所装的水灌向倾斜低位端， 以所注 水的重力加大摇梁的摇晃运动力 ； 当摇梁两端被浮箱带动高低位也相互转换时， 摇梁中空 部位所装的水。
23、自动灌向摇梁另一端， 如此高低反复倒灌， 加大摇梁的摇晃运动力， 此时中空 水自摆摇梁 (2) 一侧端头的自滑式浮箱 (12) 被单次浪峰托起的上升和力表现为 ： F( 上 1) F( 托 )T+F( 压 ) 式中 ： F( 上 1) 中空水自摆摇染 (2) 单侧端头的上升和力 ； F( 托 ) 中空水自摆摇梁 (2) 一端单次浪峰对自滑式浮箱 (12) 产生的上升浮力 ； T 水下平衡翼流板 (1) 所处吃水深度水体与水面波浪同步起伏的倾斜系数 ； F( 压 ) 中空水自摆摇梁 (2) 内装水的重量对摇梁低端侧形成的重力。 4. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 。
24、其特征是 ： 在中空 水自摆摇梁 (2) 两端的自滑式浮箱 (12) 下面还分别装有联动杆 (13)， 联动杆下端又分别 与水下密封箱及轴承座(8)两侧的杠杆(14)受力端活动连接， 当摇梁在波浪中进行翘翘板 式运动时， 其两端分别带动联动杆 (13) 进行上、 下垂直运动， 联动杆因此也分别反复上提 或下压各自连接的杠杆 (14) 受力端， 杠杆据此做水平运动 ； 杠杆 (14) 因其杠杆轴承 (15) 分别套装在水下密封箱及轴承座 (8) 的两侧上， 所以杠杆 (14) 分别以此为运动支点， 通 过折叠式活动密封胶套 (16) 将杠杆做功端伸入水下密封箱内， 因为杠杆受力端至杠杆轴 权 利。
25、 要 求 书 CN 103790760 A 5 5/5 页 6 承 (15) 中线的距离倍数大于杠杆做功端至至杠杆轴承 (15) 中线的距离， 所以杠杆做功端 根据杠杆原理， 同倍数放大其受力端传递下来的运动力后， 杠杆 (14) 做功端带动其上安装 的线性发电机移动子 (18) 同步运动， 该运动与水下密封箱内固定安装的线性发电机定子 (17) 为相对运动， 并因导体运动中切割磁力线而产生所需的电流， 电流通过海底输出电缆 (19) 输出 ； 此时本装置在单次浪峰中所得到的机械能表现为 ： E F( 上 1)(m 杠 1m 杠 2) 式中 ： E 中空水自摆摇梁 (2) 一侧端头的自滑式浮箱。
26、 (12) 被单次浪峰托起后， 其上 升和力通过联动机件最终带动线性发电机移动子 (18) 运动所能得到的机械能 ； F( 上 1) 中空水自摆摇梁 (2) 单侧端头的上升和力 ； m 杠 1 杠杆 (14) 中杠杆轴承 (15) 中线至杠杆与联动杆 (13) 的连接中线的距离， m杠2杠杆(14)中杠杆轴承(15)中线至杠杆端头安装的线性发电机移动子 (18)的 距离。 5. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其特征是 ： 每条加 水重心定位连接槽(3)均通过其上方的水下平衡翼流板(1)纵向安装多组由下固定板(7)、 水下密封箱及轴承座 (8)、 上固定板及轴承座。
27、 (9) 组成的垂直支撑机件， 各组垂直支撑机件 均通过上固定板及轴承座 (9) 上的舵板 安装螺栓 (29) 安装连接舵板 (28)， 各组垂直支撑 机件上的连接舵板 (28) 相互水平连接， 可对各垂直支撑机件的纵向安装进行加固， 而多条 加水重心定位连接槽(3)通过其一体的连接槽法兰盘(24)相互横向连接， 可组合成本装置 的阵列排布， 形成规模。 6. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其特征是 ： 沉放于 海床的带锚式坠重物 (4) 在沉放海床时有意识地形成人工礁石阵列， 促进海底生物的繁 衍。 7. 根据权利要求 1 所述的利用远海脉冲能形成的波浪发电的。
28、装置， 其特征是 ： 加套自 浮式钢丝绳 (5) 的钢丝绳外圈用相互分节充气各自密封的塑料套环状包裹， 塑料套的浮力 可保持钢丝绳不会下沉， 表现为 ： G( 钢 ) F( 浮 2) 式中 ： G( 钢 ) 钢丝绳在水体中的重力 ； F( 浮 2) 分节充气密封塑料套在水体中的浮力 ； 塑料套在使用期内能经受可收放卷盘 (6) 的挤压和磨擦而保持密封性。 权 利 要 求 书 CN 103790760 A 6 1/9 页 7 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置 技术领域 0001 本发明的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其动能由海面永不停歇的由脉 冲能形成的起伏波浪转化而成， 本发明在具有。
29、环保发电且不占用陆地的基础上， 还可以具 备像煤电一样的生产优势 ： 发电量长年恒定、 造价相对低廉、 可形成现有用电规模， 这是现 有的其它清洁能源无法同时具备的优势， 因此也是现有电网真正需要的能源 ： 同时本发明 中的沉放于海床的带锚式坠重物可有意识地布阵成人工礁石， 促进海底生物繁衍。 背景技术 0002 把远海海面上由脉冲能形成的波浪转换为电能是人们长期的愿望， 由脉冲能形成 的波浪起伏的高低水头势能差是一种资源丰富、 永不停歇的可靠势能， 使用时不排放二氧 化碳及燃烧污染物， 是防止全球变暖及空气污染的对策之一。由阳光、 地球自转、 风力、 潮 汐、 洋流等综合作用力针对水面而产生。
30、脉冲能， 脉冲能可以在海洋的表层水体中传播几千 公里而没有明显的减弱， 只有遇到障碍时才针对表层水体形成波浪， 也就是说从某段选择 的海面上， 我们就可以收集到来自大洋深处产生的波浪能， 因此某一海域的波浪能并不受 当地有风无风的影响， 这片最大退潮线以外的海面波浪能是永恒存在的。 在美国第4134023 号专利文中指出 ： 有些地方可以达到每平方公里波面 7 千万瓦的可利用势能。和其它可再 生能源， 如利用风能、 太阳能等断续的发电相比， 由于电力能不可能大规模储存， 而人们的 用电量却持续存在， 因此电网目前无法大比例并网使用上述电能 ； 而由多种自然能量作用 于水体而形成由脉冲能过渡成的。
31、波浪能， 却能够象人工控制的煤电的热能一样持续而相对 稳定， 因此可长期恒定地发电， 是人们最需要的稳定而高度集中的可再生能源。 然而要将波 浪能运用到实际却非常困难。自 1973 年英国爱丁堡大学就建立了波浪能研究中心， 由肖特 (salter) 教授设计的 “点头鸭式海浪能发电装置” 专利由英国政府拥有， 英国政府能源部 1976 年报告说 ： 它相信波浪能是所有可更新的能量中最有前途的， 在其 1982 年的一份研究 报告中提出， 点头鸭式海浪能发电装置的成本会与核发电的成本差不多 ； 日本是一岛国， 有 漫长海岸线， 对波浪发电极为重视， 据日本人桂井诚主编的 电工实用手册 介绍， 多。
32、年来在 其山形县附近海上都有大型装置在试验运行中， 但至今尚未闻知取得实效。目前石油价格 高企， 碳排放更是联合国高度重视的问题， 我国如算上南沙群岛， 有世界最长的海岸线， 可 利用的海域应该超过实际需要 ； 海上发电就近供应的是沿海城市， 而沿海城市又是用电大 户， 故有 “西电东送” 的能源布局， 如能部分或全部达到沿海城市使用新能源， 不但能解决我 国变成碳排放最大国的问题， 更是突破经济瓶颈的新生产力， 无疑能统领世界能源格局。 经 多年思考发现 ： 当今世界各国在研究海洋波浪新能源的实践中， 一个尚未得到重视， 但却是 最根本的技术制约就是 ： 如何在海洋中建立机械装置运动时的反作。
33、用力平台， 事实证明， 这 个问题困惑了人们几十年。 按机械常识推理， 让机械装置在波浪中同步起伏翻滚， 是无法大 量获得波浪能的 ； 而以平方公里的规模在海洋中向地下打桩建立反作用力基础， 且结构上 要经受台风等灾害的破坏， 经济账也不划算， 这是至今世界各种波浪能研究无法取得实效 的主因， 本发明的核心权力要求， 就是在这个关键问题上找到了解决问题的方法， 提供了一 说 明 书 CN 103790760 A 7 2/9 页 8 种利用波浪能的反作用力平台， 这种反作用力平台建立的基础距离并不远， 就在本装置下 方一定距离的水下， 在英国政府拥有的点头鸭式海浪能发电装置专利报告中提及过 ： 。
34、波浪 能主要集中在水面附近， 其能量按水下深度递减， 离水面 50 米以下的水体就基本上没有波 浪能。本发明的基础正是这个被人们疏忽的现象， 并具此设计出巧妙利用水下一定深度的 水体与水面波浪的起伏差， 而形成对整套装置运动时提供反作用力平台的专门部件 ： 水下 平衡翼流板， 并在此基础上配套设计出 ： 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置。 按照本发 明的设计推算造价， 同样功能规模的发电装置， 其综合成本不但不会和核能发电成本差不 多， 甚至会低于火力发电成本。此外， 本装置如按平方公里规模进行阵列排布， 其沉放于海 床的带锚式坠重物可形成生态的人工礁石阵列， 在禁渔的条件下建立天然鱼类繁殖。
35、场。 发明内容 0003 本发明利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 其解决上述技术问题所设计的方 案是 ： 在海面水域限定条件下， 建立能在水体中浮起的整体支持装置， 装置底部装有水下平 衡翼流板， 并在可控的重力作用下使水下平衡翼流板吃水进入水下一定深度相对稳定的水 体中， 利用水下一定深度的水体与水面波浪的起伏差， 使机械运动中产生的水阻力成为支 持水面运动装置运动时的反作用力平台， 并在这个平台上设计出 ： 能反复对表层水体中的 脉冲能传递形成障碍并激起波浪， 从而利用波浪起伏的势能运动的机件， 机件带动线性发 电机将势能转化为可利用的电能输出， 同时整体装置具备能在大风浪中持续发电的。
36、功能。 0004 本发明解决上述技术问题所设计的方案是 ： 本方案中能在水体中浮起的整体支持 装置， 其最底层的加水重心定位连接槽安装在水下平衡翼流板的正中下方， 翼流板正中上 方依次安装下固定板， 水下密封箱及轴承座， 上固定板及轴承座组成的垂直支撑机件， 垂直 支撑机件的上固定板通过舵板安装螺栓安装有连接舵板， 以上部件组成在水体中浮起的整 体支持装置 ； 在水体中浮起的整体支持装置的浮力主要由加水重心定位连接槽的密封空间 形成， 因为加水重心连接槽是在水体中浮起的整体支持装置的一个组成部分， 因此加水重 心定位连接槽设计的密封空间内的体积造成在水体中浮起的整体支持装置在水体中的浮 力大于。
37、在水体中浮起的整体支持装置在水体中的重力， 所以在水体中浮起的整体支持装置 能够在水体中浮起 ； 加水重心定位连接槽装有潜水泵、 连接槽灌注水止回阀、 进排气管、 与 进排气管连接的永远浮在水面的浮子及空气止回阀， 机械的动力由海底输出电缆的引进电 源提供 ； 通过启动连接槽灌注水止回阀向连接槽的密封空间注水， 或是启动潜水泵将连接 槽内的水排出， 其间加水重心定位连接槽内空气的吸排由进排气管、 浮子及空气止回阀提 供， 就可使连接槽内的密封空间保持需要的储水量， 加入的水使连接槽在水体中重力增大， 也就使在水体中浮起的整体支持装置的重力增大， 在水体中浮起的整体支持装置因此可调 整到需要的吃。
38、水深度 ； 因为脉冲能主要集中在水面附近， 其能量按水下深度递减， 离水面 50 米以下的水体就基本上没有脉冲能， 所以在一个设计好的吃水深度里， 在水体中浮起的 整体支持装置的总高度使水下平衡翼流板处于水下一定深度的相对稳定的水体中， 而最上 端的上固定板及轴承座则处于水面的一定高度， 在由最底部的加水重心定位连接槽为在水 体中浮起的整体支持装置提供重心保持平衡的基础上， 水下平衡翼流板在水下一定深度相 对稳定的水体中， 因为其表面积与其正中位置连接的下固定板截面积相对巨大， 因此水下 平衡翼流板在正中部位承接上方机件传递的摇动力时， 利用其表面积水体在运动中产生的 说 明 书 CN 103。
39、790760 A 8 3/9 页 9 水阻力为上方机件的运动提供反作用力平台 ； 在水体中浮起的整体支持装置可调整的吃水 深度， 包括当海上出现大风浪时， 使在水体中浮起的整体支持装置在水体中吃水更深， 以水 体的阻力调整运动机件的运动幅度变小并保持运动 ； 本方案在预定海域沉放有带锚式坠重 物及其上安装的可收放卷盘和卷盘中的加套自浮式钢丝绳， 钢丝绳的一端通过拉杆与水下 平衡翼流板连接， 带锚式坠重物内装的锚在海底能钩住海床， 使其产生向上的拉力的基础， 加之其自身重力和其被向上拉动时上表面积水体产生的水阻力， 带锚式坠重物沉放在海床 后可以产生的向上拉力和大于上方在水体中浮起的整体支持装置。
40、的浮力， 因此可收放卷盘 收紧或放松加套自浮式钢丝绳， 就可对其上方在水体中浮起的整体支持装置实现定位， 使 其不会随洋流漂移 ； 此外， 通过舵板安装螺栓安装在上固定板及轴承座上的连接舵板有相 对宽大的面积， 因为在水体中浮起的整体支持装置已在海域实现了定位牵引力， 所以连接 舵板能在表层水体脉冲能的作用力下自然地以其整块板中最小的一端截面积迎向单一朝 向的脉冲能的来向， 发挥其舵板的作用， 因为连接舵板能利用海水中单一朝向的脉冲能为 在水体中浮起的整体支持装置定向， 舵板与自滑式浮箱的安装朝向纵横交错， 使自滑式浮 箱上安装的下阻板始终以有用的着力面迎向海水中脉冲能的来向， 以便更有效地承。
41、接海水 中的脉冲能并形成波浪能。 0005 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置， 根据远海海面表层水体的脉冲能遇到障 碍会形成波浪， 产生高低水头势能差的实际， 本发明的水面运动装置中自滑式浮箱上下两 侧均装有兜拱形结构的上阻板和下阻板， 因为在水体中浮起的整体支持装置具备的总高度 使垂直支撑机件中上端的上固定板及轴承座伸出在水面需要的高度， 而中空水自摆摇梁以 其中线上的摇梁轴承安装在上固定板及轴承座上， 所以中空水自摆摇梁两端的自滑式浮箱 此时也伸出在水平面需要的高度 ； 当安装在中空水自摆摇梁两端的自滑式浮箱水平相向 时， 浮箱下侧的下阻板已插入水体一定的深度， 并因为在水体中浮起的整体。
42、支持装置中连 接舵板利用表层水体中单一朝向的脉冲能的定向， 下阻板得以以其最大的表面积迎向表层 水体中的脉冲能并对其能量的传递形成障碍同时激起波浪， 又因为中空水自摆摇梁两端的 自滑式浮箱在同一直线上， 所以两端浮箱承接表层水体单一朝向的脉冲能在时间上就有了 前后之分， 这样中空水自摆摇梁某一端首先接触脉冲能的自滑式浮箱及端头将会被由此激 起的波浪托起而处于高端位， 而同一直线上另一端的浮箱因脉冲能被阻断不会被波浪同时 托起处于低端位， 高端位浮箱的浮箱上阻板在兜接浪峰上升势能的过程中， 高端位的自滑 式浮箱可以最大限度地利用浪峰产生的势能带动摇梁端头上升 ； 高端位的自滑式浮箱及 端头上升到。
43、最大值时， 其下阻板对应面积表层水体中的脉冲能也因转化成波浪的势能而消 失， 浪峰也随之平复， 中空水自摆摇梁高端位的自滑式浮箱及端头随浪峰同时下坠， 与此同 时， 中空水自摆摇梁低端位的自滑式浮箱及下阻板也被随后而来的脉冲能遇障碍而产生的 波浪托起 ； 这样， 中空水自摆摇梁分别被两端的自滑式浮箱带起， 又分别随浮箱下坠， 中空 水自摆摇梁得以在海面表层水体中产生翘翘板式运动 ； 水面运动装置中的中空水自摆摇梁 以其长度中线的摇梁轴承安装在上固定板及轴承座上后为活动支点进行翘翘板式运动， 轴 承座同时也为摇梁摇摆运动设计了最大止点， 使摇摆运动幅度控制在合适范围内 ； 为适应 海面因风速引起。
44、浪峰与浪谷之间距离的变化， 中空水自摆摇梁两端分别通过导轮及导轨安 装自滑式浮箱， 当其中一侧浮箱及摇梁端头被浪峰托起时， 对应一侧浮箱及摇梁端头正斜 向水面处， 浮箱则通过导轮沿摇梁导轨下斜， 在其自重带动下， 浮箱自滑至水面的最深处 ； 说 明 书 CN 103790760 A 9 4/9 页 10 当中空水自摆摇梁两侧的自滑式浮箱高低位相互转换时， 摇梁两端的浮箱利用导轮及导轨 在重力作用下互换自滑方向， 如此高低反复， 最大尺寸地自动寻找波浪起伏的高低水头势 能差， 带动中空水自摆摇梁进行翘翘板式运动， 此时中空水自摆摇梁单侧端头因自滑式浮 箱被单次浪峰托举产生的上升力为 ： 中空水自。
45、摆摇梁单侧端头的上升力等于中空水自摆摇 梁一端单次浪峰对自滑式浮箱产生的上升浮力除以水下平衡翼流板所处吃水深度水体与 水面波浪同步起伏的倾斜系数 ； 中空水自摆摇梁结构中空， 中空部位在水体中能自动灌注 有一定量的水， 摇梁内装的水在摇梁上下摇摆运动时会反复向低端倒灌， 倒灌的水在低位 端产生下坠的重力可加大摇梁高位端浮箱被浪峰托起的上升浮力， 从而形成摇梁两端上下 摇摆的和力 ； 在这里， 摇梁两端上下摇晃的运动力需要通过吃水达到一定深度的水下平衡 翼流板的反作用力平台的支持才可得到利用， 而翼流板所处吃水深度的水体与水面波浪存 在同步起伏的倾斜系数， 因此一个浪峰对中空水自摆摇梁单侧端头的。
46、上升和力， 会因翼流 板所处吃水深度的水体与水面波浪存在的同步起伏倾斜系数而有所损失 ； 因为离水面越深 的水体脉冲能就越小， 越深的水体与水面波浪存在的同步起伏倾斜系数就越小， 水下平衡 翼流板据此设计出合理的吃水深度 ； 在中空水自摆摇梁的运动力到达下固定板并晃动水下 平衡翼流板时， 翼流板的晃动势将带动其周围水体的波动， 同时因为水下平衡翼流板的表 面积倍数大于其正中位置连接的下固定板的截面积， 所以造成水下平衡翼流板出现的晃动 力将因要带动周围水体波动而被大部分抵消， 翼流板据此利用水阻力为伸出水面进行翘翘 板式运动的中空水自摆摇梁提供反作用力平台。 0006 利用远海脉冲能形成的波浪。
47、发电的装置， 其在中空水自摆摇梁两端的自滑式浮箱 下还分别装有联动杆， 联动杆下端分别与水下密封箱及轴承座两侧的杠杆受力端活动连 接， 联动杆随摇梁翘翘板式运动而反复被上提或下压， 联动杆从而带动杠杆受力端水平上 下运动 ； 杠杆因其杠杆轴承分别安装在水下密封箱及轴承座两侧的轴承座上， 所以杠杆分 别以此为支点， 通过折叠式活动密封胶套将杠杆做功端伸入水下密封箱内， 因为杠杆受力 端至轴承中线距离倍数大于杠杆做功端至轴承中线的距离， 因此杠杆做功端根据杠杆原 理， 同倍数放大其受力端传递下来的运动力后， 带动杠杆做功端上安装的线性发电机移动 子运动， 该运动与水下密封箱及轴承座内固定安装的线性。
48、发电机定子为相对运动， 并因导 体在运动中切割磁力线而产生所需的电流， 电流由海底输出电缆输出。 0007 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置中的每条加水重心定位连接槽均通过其 上方的水下平衡翼流板纵向安装多组由下固定板、 水下密封箱及轴承座、 上固定板及轴承 座组成的垂直支撑机件 ； 各组垂直支撑机件均通过上固定板上的舵板安装螺栓安装相互连 接的连接舵板再次对安装进行加固 ； 多条加水重心定位连接槽通过其一体的连接槽法兰盘 相互连接， 可组合成本装置的阵列排布， 形成所需要的规模。 0008 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置中的加套自浮式钢丝绳外圈用相互分节 充气各自密封的塑料套环状包裹，。
49、 塑料套的浮力与钢丝绳的重力相当， 并在使用期内可经 受可收放卷盘的挤压和摩擦而保持密封性。 0009 利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置中的沉放于海床的带锚式坠重物在沉放 海床后有意识地形成人工礁石阵列， 促进海底生物繁衍。 0010 本发明的利用远海脉冲能形成的波浪发电的装置的效果是 ： 在水体中浮起的整体 支持装置底部的水下平衡翼流板利用水下一定深度的水体与水面波浪的起伏差， 为水面运 说 明 书 CN 103790760 A 10 5/9 页 11 动装置提供运动时需要的反作用力平台 ； 水面运动装置反复对表层水体中的脉冲能传递形 成障碍并激起波浪， 从而利用浪峰的高低水头势能差， 产生使摇梁以中线轴承为支点， 两端 通过浮箱上下摇摆的运动， 并通过联动机件带动导体做切割磁力线的运动而产生电能 ； 整 套装置可在选定海域实现定位， 并可在大风浪的气候条件下不间断地持续发电， 与按能源 区分的其它发电方式相比， 本发明在具有环保发电且不占用陆地的基础上， 还可以具备象 煤电一样的生产优势 ： 发电量长年恒定、 造价相对低廉、 可形成现有用电规模， 这是现有。