机械设计学三级项目

1、1 2机械设计学机械设计学项目汇报项目汇报 海浪发电系统海浪发电系统1 2u研究背景研究背景u研究历史研究历史u研究现状研究现状u功能分析功能分析u方案一结构设计方案一结构设计 u方案一结构设计方案一结构设计 u方案比较及评估方案比较及评估u总结感言总结感言目录目录1 2研究背景研究背景 辽阔浩瀚的海洋，不仅使人心旷神怡，而且使人迷恋和陶醉。然而，大海最诱人的地方，还在于它蕴藏着极为丰富的自然资源和巨大的可再生能源。那波涛汹涌的海浪；一涨一落的潮汐；循环不息的海流；不同深度的水温；河海水交汇处的盐度差都具有可以利用的巨大能量。另外，从占地球表面积约70的海水中，还可以取得丰富的热核燃料和氢。

2、海洋能主要来源于太阳能。它的分布地域广阔，能量比较稳定，而且变化有一定规律，可以准确预测。例如，海水温差和海流随季节而变化，而潮汐的变化则具有一定的周期性。 我国海洋能资源非常丰富，而且开发利用的前景十分广阔。全国大陆海岸线长达一万八千多公里，还有五千多个岛屿，其海岸线长约一万四千多公里，整个海域达490万平方公里。如果将我国的海洋能资源转换为有用的动力值，至少可达1.5亿千瓦，相当于目前我国电力总装机容量的两倍多。在海洋能的开发利用方面，当前我国还仅仅处于起步阶段，一些沿海地区先后研制成了各种试验性的发电装置，并建成了试验性的潮汐电站，为今后进一步开发利用海洋能源打下了初步的基础。1 2研究

3、历史研究历史 1964年，日本研制成了世界上第一个海浪发电装置航标灯。虽然这台发电机发电的能力仅有60瓦，只够一盏灯使用，然而它却开创了人类利用海浪发电的新纪元。 利用海浪发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染，因而是一种干净的发电技术。这种不占用任何土地，只要有海浪就能发电的方法，特别适合于那些无法架设电线的海岛使用。 70年代末期，日本研制成了一种大型海浪能发电船，并进行了海上试验。它能发出100150千瓦的电能，而且具有远离海岸的电力传输装置。这艘发电船通常停泊在离岸三千米的海上，船长80米，宽12米，总重500吨，停泊海域的水深42米，在船的内室里，安装了几台海浪发电装置。 英

4、国90年代初期在苏格兰建成了一座发电能力为75千瓦的海浪发电站。英国是继挪威、日本之后利用海浪发电的第三个国家。英国的爱丁堡大学正在研制五万千瓦的海浪发电装置，而且还将在海岸以外的海面上建造海浪能发电站。挪威的科学家大胆提出用人力制造大的波浪来进行发电；这将使海浪发电的研究试验工作进入一个新阶段。1 2研究现状研究现状 目前，世界各国有关海洋能源的研究和利用还处于初始阶段，因而海洋能属于有待开发利用的新能源。其中，对于潮汐能的开发技术比较成熟，已进入技术经济评价和工程规划阶段；海洋热能的利用正在进行工程性研究；海流和盐度差能的利用，仅处于原理研究阶段； 而波浪能的利用处于试验研究阶段。 如今，

5、最为成熟的海浪发电机由英国Checkmate 海洋能源公司设计，是一种类似蟒蛇的大型发电设备，由橡胶而不是钢铁制成。“巨蟒”实际上是一根装满水的管道，当海浪在上方经过对其产生挤压时，内部可产生一个“向外膨胀的波浪”，波浪在到达尾端时可带动发电机发电1 2针对海浪发电的功能分析针对海浪发电的功能分析1、海浪发电的实质、海浪发电的实质 利用海浪上下起伏的动力，通过某一装置将其动能转化为电能。2、海浪发电所需解决的关键问题、海浪发电所需解决的关键问题l海浪能量分布范围广，能量密度小，所以需要若干个小型设备同时收集海浪的能量；l从各个小型设备收集的能量不易集中，需要某一特殊装置将这些的分散的能量加以集

6、中利用，并作用同一台发电机上，以降低设备成本；l对设备的抗海水腐蚀、抗海水击打、较好的耐久性以及可靠性要求较高。这使得海浪发电装置在总体上必须达到以下三点要求：1、结构简单 2、可靠性高 3、便于维修。1 2方案一结构设计方案一结构设计 1浮球通过连杆将海浪上下起伏的动力传递给2压气筒，压气筒将空气压入4储气室，当储气室内压力达到一定值后，5气阀迅速开启，此时储气室里的空气向外释放并推动6叶轮高速旋转，叶轮的轴输出动力并经过7调速器调速后传递给8发电机，最后发电机发的电能通过导线储存在蓄电池中， 3安全阀用于控制储气室压力，以免储气室内压力过大造成危险1 2部分装置详细介绍部分装置详细介绍 由

7、于发电装置所产生的电能，将储存到蓄电池中，但蓄电池的充电电压必须维持在某一范围之内，若发电机发出的电压过低，则电能无法充进蓄电池，则会造成能量的浪费；若发电机发出的电压过高，则会损坏蓄电池。所以必须通过某些装置，让发电机产生的电压维持在稳定的范围之内，也就是将发电机的转子的转速控制在一定范围内。 为实现上述功能，使用如下装置5气阀和装置6调速器 1 2 设弹簧的预紧力为F，当气室里的压强值为P=Pmax时，有F=Pmax*S1,当气室里压强再稍微增大一点时，滑块向上移动，此时气体作用的有效面积由S1增大为S2，气体压强虽然会降到P0，但仍然会有P0*S2F,滑块则会迅速的上移一段距离h，但气室

8、里气体压强减小到P=Pmin时，有F=Pmin*S2,此时，滑块一旦接触到进气口，气体作用有效面积由S2减小到S1，有FPmin*S1,则滑块会紧紧压住进气口。 如此，该气阀则实现了当气室里的气压值达到Pmax时，气阀迅速开启，高压空气则推动叶轮高速旋转，当气室气压值减小到Pmin时，气阀迅速关闭，空气停止对外做工。这样，就能使作用在叶轮上的空气始终是高压气体，从而让叶轮的转速维持在一个稳定的范围之内，以让发电机产生一定电压范围内的电能，以便于储存能量，同时也避免了能量的浪费。气阀气阀-具有快速开启和关闭功能具有快速开启和关闭功能1 2调速器调速器 当转轴高速旋转时，质量块会在离心力的作用下使

9、自身的旋转半径增大，从而使调速器的转动惯量增加，转动惯量的增加即惯性力增加会使转轴的转速降低，同时储存能量；当转轴转速降低时，质量块的旋转半径减小，调速器的转动惯量减小并释放能量，使转轴转速增加。这样就使得转轴的转速维持在一个动态稳定的状态。 因此，通过装置5气阀和装置6调速器就能使发电机的转子获得一定范围内的稳定转速。 1 2 方案二结构设计方案二结构设计 1浮球通过连杆将海浪上下起伏的动力传递给2液压缸，液压缸的往复运动将3油箱中的液压油压入4液压室，液压室的油液升高，推动9活塞向上运动，由于8仪器设备等其它装置的压力作用，使得液压室里的液压油压向5液压马达液压马达的动力经过6调速器调速后

10、传递给7发电机，最后发电机发的电能通过导线储存在蓄电池中。 利用重物给液压油压力而不使用弹簧是因为在重力作用下液压油的压力为恒定值，若使用弹簧则在活塞下移的过程中会使液压油的压力越来越小，从而使液压马达越转越慢，则传递给发电机的转速就不稳定1 2方案比较及评估方案比较及评估 方案一以空气为动力介质，将海浪上下起伏的动能转化为叶轮转动的动能，其结构简单、质量轻、成本低，适用于海浪比较小的海面。 方案二以液压油为动力介质，将海浪上下起伏的动能转化为液压马达的动能，其传动力矩大、传递效率高、运行平稳、使用寿命长，适用于海浪比较大的海面。1 2总结感言总结感言 在本次机械设计学三级项目的开始，我们在图书馆和网站上查阅了一些相关资料，在前人研究的基础之上，提出了自己的想法，经过小组讨论，最终确定了两种应用于不同条件下的方案。在完成项目过程中，我们相互交流，相互学习，相互促进，从中体会到团队合作力量的强大。通过这次三级项目也让我们