浮标用波浪发电系统设计开题报告

青岛科技大学本科毕业设计（论文）开题报告 毕业设计 (论文 )题目 浮标用波浪发电系统设计 院（系、部） 指导老师 专 业 班 级 学生学号 学生姓名 目前国内外研究进展概述（或立题依据）： 随着社会的发展，人类对海洋资源的依赖越来越严重。除了传统的渔业资源、海洋油气资源、海洋矿产资源、旅游资源外，我们越来越重视海洋新能源，新能源主要包括波浪能、潮汐能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。其中波浪能目前是人类正在研发的一种能源，未来必定占海洋能源的一大部分。 中国海岸线长 达 18000 多公里，管辖海域约 300 万平方公里，相当于我国陆地面积的 1/3，同时还分布着面积大于 500 平方米以上的岛屿 5000 多个，属于海洋大国。中国海域蕴藏着丰富的资源，因此制定正确的海洋发展战略，积极开发利用海洋资源，对我国经济的可持续发展具有重要意义。 如果将我国的海洋资源转换为 可用的动力值 ， 最少有 千瓦，相当于目前我国电力总装机容量的两倍 还要 多。在海洋 能源的开发及利用 方面，我国 目前还 处于起步阶段， 有些 沿海地区 期间研制 了各种试验性的发电装置， 为以后我国海洋资源的开发打下了基础。 目前波能转 换的装置千变万化，按固定方式可分为固定式和浮标式，固定式又分为岸式和离岸式。发电装置通常具有两个部分组成：第一部分为采集系统，该系统的作用是俘获波浪能；第二部分为转换装置，该系统是把俘获的波浪能转换为电能。采集系统的形式有震荡水柱式、震荡浮子式、摆式、鸭式、筏式、收缩波道式等。 岸式波能发电装置固定于岸边，其优点是管理和维护比较方便，也有利于对装置的优化研究，电力传送成本低，其效率较高，但是岸边所能利用的波浪能的能流密度比较低，这种装置对环境要求较高。 浮标式的波浪发电装置可以在船厂建造、下水，然后安装到合 适的地方，因此建造难度小。缺点是效率比岸式低，抗风浪能力差，输电成本高。 从 20 世纪 70 年代开始人们研究出了许多波能发电装置，典型代表有：“点头鸭”式、收缩波道式、震荡水柱式、摆式、波面筏式、整流器式、震荡浮子式等，各种波能发电装置均有其优缺点。“点头鸭”式是可适应各种不同频率的波浪。但是装置可靠性差，在恶劣的海洋环境下，装置极易损坏，所以没有得到广泛推广。收缩波道式波能转换装置是靠地形或堤坝使海浪聚集经过波能转换装置来发电，其优点是装置部件安装在岸上，可靠性好，维护费用低，功率稳定且效率高，但是它 对于地形的要求极高，在现实中不易广泛推广。震荡水柱式是通过波浪对密封腔里的空气压缩来转换能量，发电装置不与海浪直接接触，因此抗恶劣性能好，但其转换效率低，建造费用高。摆式波能装置直接从波浪吸收能量转换成机械能，效率较高，但是受波浪周期频率影响大，且抵抗恶劣环境性内差。波面筏式波能发电装置是不浅装换效率最高的波能发电装置，但是其波面实体尺寸过大。震荡浮子式通过浮子吸收波能，并通过杠杆或绳索连接到岸上的发电装置，其能量转化效率较高，建造成本低，抵抗恶劣天气性能较好，有望成为实用化的波能装置。 根据对前人 研究成果的评估，本设计方案采用振荡浮子式，并通过更优化的波能转化和传动机构来采集波能和发电。并在整体构造方面吸取各种方案的有点，弥补其他方案的缺点，设计出波能转换效率高，对波浪周期频率适应性强，对环境适应性好，抗恶劣天气性能高，且制造成本和输电成本低，维护方便的波能发电装置。 主要研究内容： 本论文主要研究的是波浪能发电装置的波能采集装置和能量转化装置，及其总体结构的设计与各部件的校核分析。 （ 1） 设计内容： 波能采集器的设计 能量转化装置，即把上下往复运动转化为单向旋转运动 传动装置，把单向旋转运动经过加速后传到发电机 整体框架的设计与固定 各零部件的受力分析与校核 （ 2） 设计重点 棘轮与棘爪的设计 整体结构的设计 毕业设计（论文）的设计方案及思路： 根据波能发电装置的研究历史及成果得出震荡浮子式俘获波能效率较高，靠浮子的浮力以及自身的重力来推动棘爪，从而带动真个装置运转。按波能采集、传动到发电机的顺序，各装置如下： 波能采集器：箱体类零件，置于水面，内注入一定量的水，箱体部分浸入水中，箱体连接两个固定杆，固定杆只能做上下往复运动。固定杆上安装数个棘爪，棘爪可做单向一定角度转动，固定杆上下运动时棘爪带动棘轮运动，棘爪只能单方向给棘 轮作用力，两个固定杆上的棘爪安装反向，这样使棘轮只能做单向转动。 传动装置：棘轮轴上固定有一个大齿轮，大齿轮与一个小齿轮啮合，传动的效果是使小齿轮转速增大。小齿轮的轴上同时安装一个大带轮，通过大带轮将转动传递到发电机轴上的小带轮，同时实现转速的提高。 发电机：发电机的选择即为电动机的选择，根据传递到发电机轴上的力和转速选择电动机。 该装置需要设计的主要部件是浮子（即置于水面的浮仓）、两个固定杆、棘爪、棘轮、棘轮轴、大齿轮、小齿轮、小齿轮轴、大带轮、小带轮、两轴的轴承、皮带的选择以及整个装置框架的设计。其中需 要校核的主要零件是棘轮、受力较大齿轮的校核，两轴的校核，轴承寿命的校核，各键的校核。 毕业设计（论文）工作计划安排： 解设计题目，熟悉设计内容，借阅图书资料 。 理、消化、翻译