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海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置  

2007-01-08 22:32:24|  分类: 和谐共享自然能源 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                     海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置

技术领域   本发明:海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置,涉及的是高效利用海浪取之不尽的动能将海水不间断的梯进高位,转为势能发电的装置,据世界能源委员会调查显示,就目前世界拥有、达到的科技水平,人类可以现实利用的海浪能量资源是世界现有总发电量的2倍,中国大陆海岸线长18400公里,岛屿6000多个,岛屿岸线总长14250公里,故潜在海浪能巨大,有着紧迫开发利用的现实意义。

背景技术   利用海浪能发电是多年来人类梦寐以求的,常用两种方案,第一种方案是将所谓的空气室倒扣在海面上,通过海浪上下起伏不断压缩空气室内的空气,高压气流推动涡轮机和发电机发电。第二种方案是在海浪瞬间的涌动时,将涌高的海水收集在一容器中,然后利用容器中的海水高出海平面的那一部分的重力作用作动力发电,但海浪能装置工作在狂暴的大海里,环境极其恶劣且不稳定,这给海浪能装置的设计造成了极大的难度,无法保证一个相对稳定的、在动态过程中同时吸收、释放、聚集储存海浪能的连续过程,效率低下的最大因素就是因为海浪能转化机械能时,无处不在的地球重力偷吃了人们处心积虑得到的“蛋糕”。因此往往顾此失彼,设计出来的海浪能吸收装置不是存在这个问题,就是出现那个问题。这些问题有些是相互牵连的,解决了其中一个问题,又引起其它问题。研究海浪能发电技术,当然希望它具有商业价值,已发明的各种机械式叶轮和导叶等,来提高海浪能装置的转换效率,一百多年来,这方面的机械设计越搞越奥妙复杂,即使有着高深机械专业水平的人也穷于对付,而与之对应的水力发电技术却越来越化为通俗简单的技术,在世界范围内大唱凯歌。海浪能发电却总是陷入解决这个问题就带来另一个问题的怪圈:提高了效率会大大增加成本,降低成本又几乎没有效率。尽管海浪能发电技术仍在进步,海浪能的自然资源如此浩瀚几乎永生、而且丝毫不会污染环境的能量资源,却至今没有得到很好的开发利用,与水力发电量相比望尘莫及,如此宝贵的能量资源,伴随着人类历史的长河流淌而白白流淌,但陆地大型水力发电工程对地球生物链环境及人类生存历史所形成的宝贵、无法复制的人文景观的深度破坏,已被世界多数科学家们忧心忡忡,视为有毒蛋糕、多杯苦酒,并成为共识。

发明内容   本海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置的设计目的是如何直接利用现有、已成为通俗简单的水力发电技术,着重解决如何用简单、实用、稳定、高效、低成本的方法转换海浪动能为势能,从而水力发电。如果人们直接将海浪动能转为机械能,由机械能再转化为电能,但实践证明,这会陷入上述的怪圈。看看大自然直接简单的将海水高位的方法;海水通过太阳能的蒸发,相变为水蒸汽就克服了地球重力,可以漂浮于高空,可以化为大雨而循环,这循环启动的动力是太阳能。海浪动能的面积密度远远大于太阳能的面积密度,所以应用海浪动能发电应该比应用太阳能发电更为便利,但使海水高位必须要克服地球的重力的阻扰,这是海浪动能转势能效损的大头,也是人们习惯思维认定这是能量型式转换的天经地义,深究等于无知。几百年来上述怪圈的梦魇形成,“就是因为人人都认为透彻、理解了苹果应该砸在牛顿头上是无法撼动的真理。”如果能使海浪动能转换势能的吸收装置高效、设计出简单装置使海浪动能可以不理睬地球重力,专心一意的在海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置的辅助下转为势能,直接利用现有已成为通俗简单的水力发电技术来发电,无疑是最经济、可靠的。本发明“海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置”就是围绕此而展开。
  海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置是采取以下方案实现的;其主要结构有橡胶罐泵、无预力单向阀、隔层输水管、反馈管、高位海水仓、水位传感器、传感坐标、两工位电控调节阀、水头输出管、水轮机、海底桩等所组成。

附图说明    以下将结合附图对海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置作进一步的说明。
   图1是无预力单向阀图幅放大结构示意图。
   图2是鸟瞰B向截面图幅放大示意图。
   图3是海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置整体结构示意图。
   图4是仰视A向截面示意图。
   图5是鸟瞰B向截面示意图。
   图6是隔层输水管纵向局部图幅放大示意图。

具体实施方式   参照附图,示意简介:见附图3,选择好近海岸线的海面,海底部打好海底桩,插入6根中空钢管,围成一圆形,该圆形如同一园铁笼,下部内可放入橡胶罐泵9,上部托起了高位海水仓13,并连通。离海岸线直线距离最近的钢管为水头输出管3,其余5根为隔层输水管10,橡胶罐泵9上部圆周面上均布5个水嘴,对应和5个隔层输水管10连通,橡胶罐泵9上部平面中心装有无预力单向阀D,相近处还有一水嘴接有反馈管11,都和橡胶罐泵9内部连通,橡胶罐泵9底部平面中心并均布装有无预力单向阀D共7个,见附图2。如此建筑在宏观上形成了海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置和大海形成了有机系统中的海水压力平衡机制。附带说明,该园铁笼的建筑也可以设在岸上,并借助于有利水力发电的地形、地貌,用管道和在大海里的橡胶罐泵9连通。这些是常规现有技术不再赘言,将海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置耸立在近海面上仅是为了附图的紧凑有序及述说的简化。
  见附图3,橡胶罐泵9此时埋入浅海表层,在初始橡胶罐泵9灌注海水过程时,其上部中心的无预力单向阀D起着排放橡胶罐泵内部空气的作用。当有任意方向海浪袭来时,橡胶罐泵9的内容积随之改变,也就是说橡胶罐泵9和大海一这系统的海水压力平衡机制随时都在启动、呼应着海浪动能释放的变化,见附图1,这时橡胶罐泵9上的无预力单向阀D中的阀芯D5在与经螺杆D1紧固的封面体D3、通道体D2组成的阀体壳的内部,向上移动并被封面体D3限位,,此位置将使O型密封圈D4与封面体D3的内部平面组成的密封面完全有效,其阀芯D5向上移动并限位,是由通道体D2内孔导向,且阀芯D5受导向的圆柱体被加工铣削出对称的两平面,形成流道空间,橡胶罐泵9上的无预力单向阀D,组成了通道体D2、封面体D3为两头,同轴线的阀门通道,型式为快开式阀门,阀芯D5在橡胶罐泵9内部有压力时,只会向上,即关闭阀门通道,海水流通只能向上侧面流入5根隔层输水管10,而此时橡胶罐泵9底部平面中心并均布周围装有无预力单向阀D共7个,安装位置和橡胶罐泵9上的无预力单向阀D镜象,由于海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置和大海这系统的海水压力平衡机制的效用,伸向海底的橡胶罐泵9底部平面中心并均布装有无预力单向阀D共7个的垂直距离h所产生的海水矢量向上的、橡胶罐泵9内部因海浪动能在外部作用产生的压力差就会有维持海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置和大海这系统的海水压力平衡机制的抽吸力,通过底部的无预力单向阀D共7个(见附图2)而不间断的抽吸海水,使橡胶罐泵9中所具有的带压海水,通过上部圆周面上均布5个水嘴,灌入5根隔层输水管10空间,这个过程就把任意方向海浪所有往复的某个完整周期迭加所释放的动能由橡胶罐泵9高效吸收并同时通过5根隔层输水管10向上输送。
  隔层输水管10的中空容积被多个均布的Hn距离隔层n分割,组成均等码集的向上空间,每个相近隔层n上都开有错开的渗水孔Cn,见附图6,这样海水就会借着每个相近隔层n承托,节节爬升,如电池串联计算总电压的原理一样,多个的Hn距离之和,就得到了H距离水头发电的应用效果。所以在隔层输水管10里灌注的海水,和海浪动能就能满腔激情的共振、永不疲倦呼应,通过隔层n的渗水孔Cn,不间断的向上梯进,如此就去除了将海浪动能转化为机械能后再转换为电能的这个产生上述怪圈的过渡环节,力理论分析,如此隔层输水管10的构造,其内部不间断运动、爬升所承积的海水的重量,几乎全部座落在隔层输水管10的自身,海水重量由地球重力引起,就转嫁、传递给座落在海底下面的海底桩8承托,仍由地球默默的承担,这时海浪动能转势能的转换、爬升过程,是一个直接同时吸收、释放的连续过程并同时利用海底桩8的托持力同时抵消海水在隔层输水管10向上的地球引力的阻碍,这样海水就可和地球重力亲密无间,随着大海的永远动荡,专心一意的为人类聚集自己的动能转势能,水涨水高,将对抗地球重力的人为复杂化,转为地球重力的敢为就敢当,所以,只要隔层输水管10最底层空间的海水能进入2楼空间就可以进3楼。。。。,直至根据水力发电的要求,到达附图3高位海水仓13的水位传感器1距离t的高度,见附图3,由于高位海水仓13没有隔层的作用,就必定有一个动态平衡的水位顶点,也就是水传感器1距离t的高度,海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置和大海这系统的海水压力平衡机制这时又开始起效用,从这个动态平衡的水位顶点可以看出,距离L的水头压力,由于隔层的作用,这时就有了一个动态平衡等式;即下面的橡胶罐泵9内部的动态压力大致等于距离L的水头压力,这个动态平衡等式非常重要,由此有了从H距离的发电水头压力源通过两工位电控调节阀2连通的反馈管11直接反馈给橡胶罐泵9内部正确、适当的流量依据,并同时正确微调了水头输出口4的发电输出流量,借以达到动态稳定高位海水仓13的海水水位保持在距离t的标尺传感坐标12内的连续动态平衡过程,附带指出,连续动态平衡过程,是由多个环节组成,见附图3,包括自然物理状态所形成的垂直距离h海水矢量向上的、橡胶罐泵9内部因海浪动能在外部作用的合力下产生的压力差。
  综上所说,如果此时两工位电控调节阀2处在关闭状况没有工作,也就是水头输出管3和通过两工位电控调节阀2和与之并接的反馈管11都处于截至状况,如果设定距离t顶点是水位传感坐标12发出的信号编码是给利用单片机控制的两工位电控调节阀2接通电源的工作信号编码指令,控制状况将使将水头输出管3全通,另一工位的反馈管11仍处于截至状况,当单片机接到距离t内水位变化的水位传感器1传感坐标12信号编码指令时,将控制两工位电控调节阀2同步联动,按预先设定的编程调节水头输出管3和反馈管11上接有的阀门开度,如此联动同时双调节的目的,是需要保证大海在各个季节和天气的变化引起的对橡胶罐泵9的作用力不同时,也能保证橡胶罐泵9内部的压力大致稳定在设计确定的发电运作正常的某个常数上,保持连续动态平衡过程。依上所述,如此也就动态稳定了高位海水仓13的海水水位保持在距离t的标尺传感坐标12内,预先设定的编程控制的水头输出调节及反馈给橡胶罐泵9内部的流量,最终理想效果由多种参数决定的,是对宏观水文环境参数的调研、海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置制造材料的属性、设计要求、即多学科的数据采集,使用单片机精确模拟、计算得来的,这里不再赘述,海水从具有H高的水头输出口4放出,进入水轮机房6推动水轮机7的功率输出轴5旋转发电。
  需要指出的是,海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置并不是只能供给座落在其附近零散家庭用电的小型发电站工程,完全可以根据这样设计思路宏观放大处理,甚至发电功率可以妣美于新建成的三峡电站,在这方面中国的地理条件位置如上所述,极其优越,发电总功率的匹配,只是决定于放置于大海里的橡胶罐泵9的数量,即分别与5根隔层输水管10为基座并联通多个橡胶罐泵9,(附图未表示)。这样就能保证海浪能柔体吸收、设层梯进转势能发电的高效装置的发电并网稳定性及全自动化。

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