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1、海浪发电系统 小组成员：指导教师：姜世平,机械设计学项目汇报,目录,研究背景,二十一世纪将是海洋经济时代，浩瀚无垠的海洋是生命起源的摇篮，是资源与能源的宝库，也是人类实现可持续发展的基地。为了合理有序的利用海洋资源，各国相继开始研究海洋能。海洋能的表现形式多种多样，通常包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。海浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。波浪能在经历了十多年的示范应用过程后，正稳步向商业化应用发展。目前，各国都在致力于海浪发电系统的研究。,已有文献资料及分析,方案一：浮标式波浪发电放置在海面上的浮标由于波浪的作用而上下浮动，中央管道
2、中的水位却维持不变，于是随着浮标的上下浮动，空气活塞室中的空气反复地经历压缩和膨胀过程，从而驱动空气涡轮机运转并带动发电机发电。这种浮标式波浪发电装置已广泛用于航标和灯塔的照明。,注：来自兵工学报,已有文献资料及分析,方案二：浮筒式海浪发电平台被打入海底的支柱擎出海面到最大台风时海浪打不着的高度，在相邻两轴承座间架着的传动轴中间串着两个大刚度超越离合器，两者自锁方向相反。当浮筒上升时推动两个齿条沿轨道向上运动，使两个齿轮转动，其中一个超越离合器自锁使传动轴正传而另一个离合器超越。浮筒下落时原超越离合器自锁使传动轴仍为正转，原自锁离合器超越。齿条下为涡轮减速器，涡轮轴的传动副与浮筒相连。在蜗杆传
3、动时，浮筒可在浪面上转动。,注：来自太阳能学报,已有文献资料及分析,方案三：浮标式海浪发电海浪发电浮标主要由圆柱形浮体与透平发电机组成。浮体的中央有一底部敞开的中心管。在海浪的作用下，浮体产生振荡运动，由于浮体与中心管内水柱的相对运动，使中心管上部气室的空气不断受到压缩和膨胀，管内空气流经喷嘴，驱动透平带动发电机产生电能。,注：来自海洋工程,功能分析,海浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。海浪发电系统即是将这种机械能转化为电能的装置用“黑箱”描述海浪发电系统的功能将波浪能电能,噪声、发热,能量损失,输入,输出,功能原理设计,针对海浪发电系统所要实现功能，我
4、们采用智力激励法中的智爆法积极提出方案。方案中应用了如下物理效应,总体方案设计及评估,一、磁效应,1.方案示意图图中圆柱杆的内部结构如图，杆内有磁场，当海浪打在浮子上时，小圆柱体上下振动切割磁感线，将产生电流将其振动能转化为电能。浮子本身的固有频率与海浪相差不多，产生共振，共振出振幅会增大。,总体方案设计及评估,2.方案评估,总体方案设计及评估,二、流体效应,1.方案示意图海浪推动活塞上下往返运动，向下运动完成吸油过程,向上运动压油驱动液压马达旋转,液压马达与发电机串联,带动发电机发电。海浪汹涌时活塞运动加快,产生的多余压力能由蓄能器储存,在海浪平缓时释放出来,补充压力能的不足,使海浪发电机工
5、作避免气候变化的影响。,总体方案设计及评估,2.方案评估,总体方案设计,利用海浪推动球壳运动。球壳运动与内部重物速度并不一致，从而重物发生摆动，然后利用超越离合器、增速装置将重物的摆动转化为单一方向转动传递给发电机发电。因为摆动时转矩较大，利用图式结构对力进行分流。发电装置密封于球壳之间，抗腐蚀能力高，对外界破坏有较强抵抗力，若遇台风，可增加水舱注水量，使球壳下沉至水面下，避免被破坏。,三、机械效应,1.方案示意图：方案一,总体方案设计及评估,2.方案评估,总体方案设计及评估,三、机械效应,海浪使浮子摆动，通过离合器使浮子的摆动转换成齿轮的转动，通过锥齿轮使传动方向改变，然后转化成电机的电能。
6、此装置能实现不同方向机械能的转化。,1.方案示意图：,方案二,总体方案设计及评估,2.方案评估,最终方案拟定分析,综合技术评价、经济评价、社会评价，我们拟定应用机械效应原理中的方案二。,最终方案拟定分析,1.功能：波浪能 电能2.功能分解：如下图,最终方案拟定分析,3.方案分析：该方案的传动机构为机械传动系统，应用功能相同的任务分配：当功率增加到某一极限值以后，可以将该功率分给几个相同的功能载体（锥齿轮），其能量传递方式实现功率的汇流传动。,总结与感言,在本次机械设计学讨论课过程中，我们学到了一些除知识应用以外的其他东西,同时还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人
7、与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨。这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解。所以在今后的学习中,我们一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心求教，通过大家的共同努力来完成任务。,Thank You!,
