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【系统结构】; I1 i+ n* e! ^' }2 j1 }1 Q+ d. A
浮体上系有绳，绳缠绕在转轮上，转轮与发条、棘轮轴联，棘轮与轴向柱塞泵轴联，轴向柱塞泵为液压系统的输入端，液压系统的输出端为液压马达，其与发电机联接。8 Z& H2 T, N, H; U/ y7 {; \
【系统原理】+ |9 n; n4 l/ q$ m2 S4 d4 D. q8 S3 W
浮体上升时，拉动转轮，转轮带动棘轮，进而带动柱塞泵；浮体下落时，在发条作用下，转轮反转，将绳收回，因棘轮缘故，不带动柱塞泵反转。柱塞泵将机械能转换成液压能，液压马达将液压能转换成机械能输出给发电机，发电机发电。
; o* {# ^& m# O9 P9 c; X( E# b【结构数据】
) j1 Y; ^; L; U& ^浮体：5×1×0.15m5 |3 b) |3 f r: Z' _* s' v
绳外径：12mm
! }' U6 J. Z( Z" |转筒径：200mm* K4 P. h' v1 f$ t2 e) w
转筒宽：100mm
! \/ e. B3 A( B$ {轴径：48mm
4 Y5 q4 Z" x3 L3 o4 q" @* ~1 m棘轮顶圆直径：192mm
2 o$ I1 |9 p% g" G棘轮宽度：24mm
/ `6 Q7 S# M/ G9 |, j1 t/ ~0 X轴向柱塞泵液压：50Mpa8 X0 U+ ^1 u2 R; Y2 R9 [, A
缸数：8
2 p8 W5 g# O3 X. c缸内径：15mm
$ J1 y- {: X4 b斜度：15°
* o! `0 u8 E) U' \) ~+ Z油管：Oil pipe# w2 d0 b7 `3 [( g2 c
轴向柱塞泵：axial plunger pump
1 A9 R+ c( u& _ c+ ?# D9 d0 `尼龙绳：Nylon rope( y4 Y& U6 S0 O+ }% e! s
棘轮：ratchet wheel
& k$ P' R% e! Z o" d ~ S" B5 j蓄能器：accumulator
. [2 i, M6 M% s5 g易弯面：Surface apt to be crooked
1 s" H4 ~3 S7 H1 D发条：Clockwork spring3 p! h/ C$ ]$ T7 }3 \
发电机：Generator" D% [0 ?' E0 A3 }0 |! ^, [) L* R
油缸：Oil vat r$ v) O/ S* Z
转轮：rotational Wheel0 j; u- Q a8 ]4 ^8 S
浮体：
: C! l& G) i9 g( ]$ p7 Y弹性衔接面
" O" ?9 t2 t) ?0 _, N5 J柱塞泵+ |3 |: D: d9 f% y7 [
高压油管% L ^1 { R: H: U- |1 q1 |
液压马达' d8 U$ n2 O4 o* z
回油管4 `0 J Z A7 R
【工作运行情况分析】
6 D% p+ a/ j, F( hF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
/ A; y& G, F7 c! n5 R, u7 C$ I对于1米多高的海浪，有
( [/ w8 C. {+ S* U4 x6 ~) Y7 s4 zE=h×F=1m×5000N=5000焦$ B; w+ z9 Y- z/ o& X5 Z) h4 G
如果海浪周期为5秒，有0 c& q# T9 x# h3 m {0 N
P=E/t=5000J/5s=1KW
* m! k! r& N B; W$ k- a6 D【转换效率】
- A* S8 H! o$ X" T6 T绳轮：95%
4 s8 j1 g" N2 z1 d$ p轴向柱塞泵效率：85%
( \* q* p/ }+ o6 C1 `& S液压管路中途损失：5%
4 W6 c3 f+ o2 ~0 s) F% B液压马达转换效率：86%
; @$ A- H, y# R8 b发电机效率：96%6 A0 r1 h6 j; `- P5 n# A6 \* d
电网中途损耗：6%- c/ j5 n6 Q/ n# o7 X: U2 C- d
总转换效率：60%
" N8 _+ o0 |: E8 ?" g0 f【经济分析】' H5 x8 T( F7 h$ m; n
浮体+绳轮+柱塞泵转换单元造价：3000元，液压系统、发电机摊派成本：2000元。; u3 N. x! t3 G5 I; n
该系统如工作海域平均波高为1米多高，# J% _2 O7 H9 z( `, h3 F3 |
则：年收益=俘获功率×转换效率×工作时间×上网电价=1kw×60%×24小时×300天×0.4元=1728元, N1 }; c; ]$ v* b6 |+ i
年收益率=1728/5000=34.56%
2 x7 B' d7 [$ _/ V6 P 【系统特点】
* }; S, |8 j' X" T5 z1、生存性强，抗风浪能力非常好：
9 d. D1 q2 D6 D- x; J5 ?1）该系统，核心部分在海面以下几十米深处，这里比较安静，尽管海面波涛汹涌，主体部分在水下依然安然无恙，继续发电。
7 L5 c9 g9 ]( z* S7 q2）绳、浮体受力大小取决于负载的多少，而与波浪大小无关。好比一个履带车拖着一个拖车，尽管履带车的发动机马力非常大，但拖车上如果是空的话，拖车与履带车的连接处受力并不大，它只等于拖车所受的摩擦力。但如果拖车满载，这时候，受力就相当大了。
# z- ^0 _$ e# j- K5 T3）绳的收放距离可以很长（可以达到十米以上），这就大大延长了波浪冲击过程中缓冲距离，减小了瞬时冲击力，抗风浪能力由此得以增强。
8 W7 p# {1 J" N$ p- y9 c4）对于水上部分的易弯面，由于其本身具有弹性和延展性，可以起到保护易弯面的作用。即使易弯面被灾害性的海浪击毁，由于易弯面的成本很低廉，且可以修补，所以不会有很大损失。) \. A3 m0 y( D% [+ \
2、防锈性能良好：机器的核心部分都在箱体内，只有浮体、绳、外涂防腐材料的转轮、轴、机器外壳浸在海水里，而它们都是不怕海水的，所以该系统的抗腐能力没问题。
9 P3 U! f* c: t) x, F6 t% p1 z5 h5 F3、成本低廉：该系统，没有庞大的混凝土室，没有昂贵的不锈钢，没有劳民伤财的土木工程。该系统的主要部件包括：一个作为平台的水泥板及锚、一个展开易弯面用的框架、多个浮板+尼龙绳+转轮+棘轮+轴向柱塞泵的单元、一套液压管路+蓄能器+油缸+发电机。
& ^2 U) p0 E+ l9 [% j% r8 r5 Q4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
+ B: k9 Y# K9 }3 L; @# N1）浮体、绳与转轮的组合，非常灵活，适应各种波形，尽管这种组合仅能吸收波浪在一个方向上的推力，但这可以通过增加绳、轮组合来弥补，绳可以与易弯面成各种角度由于适应各种波浪，其作业时间也增长。
9 ]7 d ]3 z) }2 ^8 {2）易弯面呈整个面，与波浪接触，提高了波浪能的接触受力面积。易弯面连续、不漏水，这在很大程度上避免了波浪绕走带来的能量流失。易弯面可以随波起伏，其易弯特性使它能够适应各种波形。
, ?1 A+ A" ^7 @% \5、可以离岸到深海作业：因为水泥基板底座悬吊于水中，这样就摆脱了对陆地的依赖。拖船可以拖着一整排该发电系统到处走，由此可以移动作业。0 r; W7 p; v- K5 [4 ~$ J4 ]5 i2 A
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发表于 2008-11-27 14:55:35
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