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【系统结构】
* z$ w: o. r" E' [ 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。) l' M d! D7 {1 E7 p, A& A$ t0 g+ P
【系统原理】' B; k$ o5 y: w! i, N! n9 V/ a# y
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。5 w. O6 ~+ d5 C% p2 f& g6 M
【结构数据】
' G2 H4 _8 h4 X# V浮体：5×1×0.15m2 ]9 w! a8 ?$ Y, Y, a
绳外径：12mm+ E2 O3 V& R# u1 Y9 d$ t3 M X- c
转筒径：200mm; |) T) C5 f! P# K
转筒宽：100mm
5 h$ Y2 r. Y* F" D0 V) u轴径：48mm( {2 ~* F; D \5 G, L- V5 T+ v
棘轮顶圆直径：192mm
! Q8 ~" {) o$ r# B' ?* F+ _棘轮宽度：24mm
6 A+ z( `# z0 d4 O; D% U轴向柱塞泵液压：50Mpa
! l$ f9 H3 y" {, H9 Z* s% K# W7 l缸数：8
, @9 k/ Q5 h5 ^) N8 Q* M" w, C! c缸内径：15mm
8 z. f1 g4 |. J0 f1 ^/ C; X斜度：15° d, H5 p% ~ `2 p& X! O7 P" }3 K
油管：Oil pipe
1 L1 W: Y1 N3 L4 v+ {6 u7 N轴向柱塞泵：axial plunger pump
) }* T/ H( l# {7 t5 ? m* S尼龙绳：Nylon rope
8 A! H$ G% Q# k( N棘轮：ratchet wheel
2 G+ N7 k* H5 }- h1 I蓄能器：accumulator" o% T, Q% {7 p: X1 s' C
易弯面：Surface apt to be crooked
7 y& Y+ T/ T2 s1 B. U发条：Clockwork spring0 c) [: s1 [9 l4 l7 q9 c1 c' V
发电机：Generator1 y: ?0 s" l! l S9 w3 R2 Y" t
油缸：Oil vat5 o2 K1 ?" s( b
转轮：rotational Wheel8 ~2 }8 q; [& t* w+ P
浮体：1 H) N* @; @7 i+ z" |; _2 o
弹性衔接面; ~1 U) g6 ~" v8 _+ ^+ q: {1 n
柱塞泵, {/ Q9 [2 y5 O9 y( x* a& D
高压油管! ~4 ?1 _* q) S N& O5 V
液压马达
* e8 v' @' J K3 S回油管7 N% d1 T+ Y( E! z; J7 I0 S$ \
【工作运行情况分析】
1 g+ b* @( W+ YF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
; A: d( g; ^6 G( T5 r对于1米多高的海浪，有
5 ?" `. H+ ]9 R( H: ~E=h×F=1m×5000N=5000焦
; \: @1 y3 d& ]6 ~% X) E7 w$ I如果海浪周期为5秒，有
5 w0 r/ T) S! C: iP=E/t=5000J/5s=1KW
( b; O' e- L1 l; `【转换效率】. L3 G# [3 P, G0 {. D
绳轮：95%
: K8 d% e) l: B6 J5 y+ q轴向柱塞泵效率：85%
7 x/ |+ }3 d- X8 y# {4 v液压管路中途损失：5%8 v+ h( x' i( K" l; y
液压马达转换效率：86%
/ M" d- ? X" m; W3 n! D5 G$ P- f: R/ L p发电机效率：96%
! O5 \% ?) v5 I3 a' e/ w5 w电网中途损耗：6%9 j: c! z: i+ v2 X: l. a
总转换效率：60%
6 h5 W) b! H0 W& |【经济分析】
# R# n/ k# [4 g8 T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。' F; K1 q1 E0 O- d
该系统如工作海域平均波高为1米多高，( Y2 F* m9 I8 w
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4 J2 I/ |. q2 O/ z: D. ^. k$ ^9 y
年收益率=1728/5000=34.56%
7 C4 n1 y- E7 o7 [3 n" E% _ 【系统特点】8 H( ]; ?* S7 ~
1、生存性强，抗风浪能力非常好：
L9 } P1 G( M- N# `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 A q- C# `# M9 y+ S$ P' s1 n2）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。! n- S ~6 |# p- d3 }; Y' X( R7 h _% p# y
3）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。' [" K, _7 y2 F$ ?' Z- L G0 f
4）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。
/ i* D/ ~- I1 {( p8 Y% Y. f2、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。/ H# y# T, y) Q8 T: }- }
3、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。 ?7 p3 t: P+ s( B$ f1 G: [
4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
1 V( x6 ~% W I% Y7 Y: d1）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。
6 o, P* s% W9 P; t9 k$ O2 G2）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。9 v" B# j; V! ^* r& ]5 @* M" y
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。
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发表于 2008-11-27 14:55:35
