單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),振蕩,發(fā)電,裝置,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)(論文)題目：?jiǎn)伪壅袷幉馨l(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
目 錄
摘 要 II
Abstract III
1 緒論 1
1.1 海洋能的研究背景與意義 1
1.2 海洋波浪能的資源分布 2
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析 2
1.3.1 早期波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展 2
1.3.2 波浪能發(fā)電裝置的分類(lèi)方法 3
1.3.3 波浪能發(fā)電技術(shù)的理論研究 4
1.3.4 目前波浪能存在的問(wèn)題 5
2 單臂振蕩波能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 6
2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.3 液壓原理圖設(shè)計(jì) 8
3 單臂振蕩波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.2各組成零件的設(shè)計(jì) 9
總結(jié) 12
參考文獻(xiàn) 13
致 謝 15
III
摘要
單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
利用波浪發(fā)電技術(shù)日益被重視，世界上不斷的有一些新的思路和研究設(shè)計(jì)出來(lái)。截至目前，大約有340種不同的場(chǎng)景利用波浪能發(fā)電和千余項(xiàng)關(guān)于波浪能設(shè)計(jì)的專(zhuān)利。利用擺臂吸收波浪能量來(lái)轉(zhuǎn)化為電力，就是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。內(nèi)容是關(guān)于利用浮力傾斜波能來(lái)發(fā)電的裝置的一些簡(jiǎn)單分析和繪圖?；诓ɡ死碚?，對(duì)單臂振蕩波能發(fā)電裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。論文章節(jié)如下：
第一章討論了課題的研究背景，波浪能裝置的研究現(xiàn)狀，提出重要性和研究的對(duì)象。
第二章對(duì)單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理進(jìn)行了分析。
第三章單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)零件的具體設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：波浪能發(fā)電；擺臂式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第1章 緒論
Single Arm Oscillation Energy Generation Apparatus Design
Abstract
Using wave power generation technology has been paid more and more attention, and there are some new ideas and research designs in the world. As of now, there are about 340 different scenarios with wave power and a thousand waves can design patent. The main content of this graduation project is to use the swing arm to absorb the wave energy to be converted to electricity. The content is a simple analysis and drawing of the device which uses the buoyancy inclined wave energy to generate electricity. Based on the wave theory, the wave energy generation device oscillation arm structure of internal structure design. Thesis chapters are summarized as follows:
The first chapter discusses the research background, research status of wave energy devices presented significance of the topic and the subject of research.
The second chapter discusses the composition and the basic principles of buoyancy Tilting wave energy device was analyzed during the study device key technologies.
In the third chapter, a slight wave theory of buoyancy placed in fixed position does not move when the force of the wave amplitudes were calculated and analyzed. And then derive the buoyancy means a pendulum motion capture energy efficiency, and analyze its relationship with water depth, buoyancy mechanical damping of the pendulum.
Key words: wave energy;swing arm type; structure design
3
1 緒論
1.1 海洋能的研究背景與意義
傳統(tǒng)化石能源，使現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，已經(jīng)使人類(lèi)從農(nóng)業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)變成繁榮的工業(yè)社會(huì)，為整個(gè)工業(yè)文明提供動(dòng)力源源不絕，在近代的人類(lèi)發(fā)展中是一個(gè)重要的組成部分。至今化石能源仍是人類(lèi)社會(huì)最大能源消耗，化石能源的全球消費(fèi)量的比重在所有能源中超過(guò)80％，人類(lèi)工業(yè)科技的不斷發(fā)展，是對(duì)化石燃料能源的不斷消耗，它們消耗速度比生產(chǎn)速度快好多，所以導(dǎo)致了化石能源的枯竭。[1]在另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)能源需求也在不停地變大，消耗也變多，按照這個(gè)速度，不久的將來(lái)化石能源會(huì)被使用光，這是對(duì)人類(lèi)發(fā)展的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。在另一方面，利用化石能源始終伴隨著溫室氣體的排放和生產(chǎn)了一批環(huán)境污染危害整個(gè)人類(lèi)環(huán)境不符合健康的長(zhǎng)遠(yuǎn)社會(huì)發(fā)展的基本要求。所以替代傳統(tǒng)的化石燃料，開(kāi)發(fā)和使用新的清潔的尋找可再生能源，減少對(duì)環(huán)境的污染，是目前很重要的一件事情。海洋占據(jù)地球面積3.61億公里，占地球表面的71％。浩瀚的海洋資源豐富，包括海洋化石能源,還包括潮汐，波浪，溫度，，海流的形式“海力”。經(jīng)受風(fēng)吹日曬等，從而導(dǎo)致不??同的溫度，鹽度的不同區(qū)域，由月球和其他地區(qū)的重力的作用海水漲潮，這些差異導(dǎo)致各種海洋能，從海上得到的能量是干凈的，可再生的。開(kāi)發(fā)和利用清潔可再生能源，這是對(duì)人類(lèi)未來(lái)的發(fā)展具有重要意義，有利于自身生存，而且可以不斷再生，擴(kuò)大生存空間最實(shí)用的方法之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，許多國(guó)家非常重視各種海洋資源，努力研究海洋科學(xué)和發(fā)展技術(shù)實(shí)力。通過(guò)不斷的努力，中國(guó)在研究海洋資源的若干領(lǐng)域取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步。在改革開(kāi)放以后我們強(qiáng)調(diào)工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，忽視環(huán)境管理和保護(hù)。由于這種粗放的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線是消耗自然資源，所以產(chǎn)生了許多不好的影響，如煙霧，全球變暖，污染地下水，這些東西已經(jīng)對(duì)我們的生活有了很大的影響，所以我們的政府已經(jīng)加大力度推進(jìn)節(jié)能減排，并正在制定環(huán)境友好型社會(huì)，并把重點(diǎn)放在支持新的清潔和可??再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，建立可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路線圖。我們的海洋是巨大的，島嶼眾多，擁有490萬(wàn)平方公里的海域面積和超過(guò)6000群島海域，這些領(lǐng)域蘊(yùn)含的海洋資源將是一筆寶貴的財(cái)富，合理的開(kāi)發(fā)和利用豐富的海洋能源資源可以有效地解決我們的能源和環(huán)境問(wèn)題。[2]世界上海洋能源技術(shù)目前更多是的處于開(kāi)發(fā)的初始階段，但海洋的能量是巨大的，可再生的，根據(jù)調(diào)查，海浪能量是巨大的，我們可以通過(guò)把潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽眠@種干凈的清潔的能源，我們的環(huán)境也不會(huì)受到污染，但是進(jìn)一步使用波能源技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)性階段，有待更深入的研究和探索，我國(guó)也對(duì)海洋非常重視，國(guó)家海洋局“海洋可再生能源發(fā)展綱要（2013-2016）”中提到中國(guó)確定了三個(gè)主要的海洋能源試驗(yàn)場(chǎng)，相繼在中國(guó)沿海地區(qū)科研機(jī)構(gòu)安裝各種海洋能試驗(yàn)裝置。這將進(jìn)一步推動(dòng)海洋能，海洋能技術(shù)研究基金會(huì)的發(fā)展。
1.2 海洋波浪能的資源分布
海洋波浪能是海洋能源的動(dòng)能的一種形式，與其他的海洋能源相比較具有廣泛的傳播和密度高的流動(dòng)特性。據(jù)調(diào)查，全世界大約有二十五億千瓦的全球波浪能，這是極具發(fā)展?jié)摿Φ?。這個(gè)基本來(lái)源于南印度洋和太平洋，北大西洋，北太平洋。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
點(diǎn)吸式波能裝置也稱(chēng)為振蕩波能裝置，其原理是利用海浪的動(dòng)能推動(dòng)擺板，擺板來(lái)回的運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)液壓裝置，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓能，然后把液壓能轉(zhuǎn)化為電能，這種裝置能源轉(zhuǎn)換效率高，比較容易制造，成本低，適合于波能，可以是比較好的選擇，而且機(jī)器一般較小，更容易研究和推廣。[3]下面這個(gè)圖片是波浪能發(fā)電的基本原理圖。
圖1.3.1
1.3.1 早期波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展
所有國(guó)家在海洋方面都在努力的研究，并且很早就開(kāi)始研究了，波浪能最早的專(zhuān)利領(lǐng)域可以追溯到1799年，1911年，法國(guó)研制出世界上第一個(gè)海洋波浪能發(fā)電裝置。在20世紀(jì)60年代，日本發(fā)明了第一個(gè)商業(yè)化的波能發(fā)電裝置，是用于輪船方面的。截至2010年，利用波浪能技術(shù)的專(zhuān)利達(dá)到了4000多個(gè)項(xiàng)目，世界各地所有的海運(yùn)國(guó)家都參與波浪能源技術(shù)的研究，通過(guò)一系列的理論計(jì)算和預(yù)先優(yōu)化的數(shù)值模擬，它有在原型中，測(cè)試設(shè)備的操作的發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和可靠性的實(shí)際的海況一些波。歐洲岸邊波浪能資源豐富，因此相關(guān)研究相比其他地區(qū)的發(fā)展更加突出也更加積極探索領(lǐng)域。到目前為止，歐洲發(fā)明了許多在海洋運(yùn)行實(shí)驗(yàn)的各種波能裝置。[4]中國(guó)在上世紀(jì)70年代就開(kāi)始研究，波浪能發(fā)電，在“七五”期間中國(guó)的第一批電廠建設(shè)的能源研究所位于廣州。在該機(jī)械用喇叭板混凝土澆注收集收縮水道波通過(guò)發(fā)電內(nèi)部版本液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，中國(guó)第一個(gè)傾斜波浪發(fā)電站國(guó)家海洋技術(shù)研究所在山東大管島“十一五”期間，發(fā)電可以達(dá)到30kW。
1.3.2 波浪能發(fā)電裝置的分類(lèi)方法
根據(jù)蘇格蘭奧克尼群島的歐洲海洋能源中心（世界上第一個(gè)海洋能源中心）的分類(lèi)，波能發(fā)電裝置可以分為四類(lèi)，震蕩水柱式，擺式裝置，振蕩浮子式，收縮波道式。海洋波浪能量通過(guò)轉(zhuǎn)換部分，諸如通過(guò)浮子，擺板和其他結(jié)構(gòu)，波浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為別的能量;輔助波能量轉(zhuǎn)換的中間轉(zhuǎn)換部分繼續(xù)使波能量以促進(jìn)采集發(fā)電機(jī)，二轉(zhuǎn)換機(jī)械能的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的波浪能發(fā)電設(shè)備的流程圖，一個(gè)轉(zhuǎn)換部的轉(zhuǎn)換而通過(guò)搖動(dòng)浮子，捕獲，然后通過(guò)液壓缸把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。波浪能發(fā)電雖然研究的時(shí)間比較早，可是發(fā)展并不快，因?yàn)橛械膰?guó)家對(duì)自己的技術(shù)沒(méi)有信心，而且海洋有的時(shí)候環(huán)境比較惡劣。但是現(xiàn)在環(huán)境污染和化石能源的枯竭，導(dǎo)致這些國(guó)家不得不把目光放在了廣闊的海洋。海洋技術(shù)研究所承擔(dān)了國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目：30?kW擺式波力電站的研制與建設(shè)。該擺式波力電站建于山東省即墨市大管島，于1999年6月開(kāi)始實(shí)施海況試驗(yàn)，電站所發(fā)的電能首先對(duì)蓄電池充電，然后再供給用戶使用，在入射波高為1～6?m時(shí)電站出電約為1～30?kW。[5]這是我國(guó)建成的第一個(gè)擺式波力電站。該電站按照抵抗20年一遇臺(tái)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)建造，目前運(yùn)行狀況良好。
按波能量收集的另一個(gè)轉(zhuǎn)換可以分為擺動(dòng)型水柱，光滑，傳輸類(lèi)型，指向不同的形式（振蕩浮動(dòng)）型，越浪式，振蕩水柱等。下面是一些具體的一些圖片，所述壓力裝置是不固定的，或可被分成固定的和可變的，根據(jù)不同的機(jī)械原理，這意味著次要轉(zhuǎn)換部分可以分為氣動(dòng)，液壓和齒輪。振蕩浮動(dòng)的波能發(fā)電裝置是利用水下開(kāi)口的裝置，通過(guò)空氣帶動(dòng)空氣葉輪，都得到旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，然后就可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，就可以得到電能了，這種的好處是可以不接觸到海水，可靠性也高一點(diǎn)，也便于研究，容易安裝，但是缺點(diǎn)是效率比較低下。越浪式比較穩(wěn)定，相對(duì)可靠一點(diǎn)，穩(wěn)定的輸出，但是體積比較大，安裝困難看。 下面是一些波能發(fā)電的具體的裝置圖片，有點(diǎn)頭鴨，收縮波道，振蕩浮子式。
第1章 緒論
1.3.3 波浪能發(fā)電技術(shù)的理論研究
由于吸收式波浪發(fā)電技術(shù)具有轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸變化小的優(yōu)勢(shì)，目前的理論研究和目前發(fā)展和開(kāi)發(fā)相關(guān)設(shè)備的角度來(lái)看，研究主要集中于波器水動(dòng)力性能分析，控制策略和設(shè)定相位，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)，以便優(yōu)化的發(fā)電設(shè)備的效率，調(diào)整反饋調(diào)節(jié)控制以提高裝置的安全性能，新一代壓電材料中的應(yīng)用具有重要的成為方向，本文涉及到流體力學(xué)分析設(shè)備，所以重點(diǎn)介紹這一研究現(xiàn)狀。早在1981年，托馬斯等人，總結(jié)了在墨西哥灣流的基本功能的波浪能裝置，互動(dòng)浮體被海浪之間的研究的基礎(chǔ)上，于2002年直線法爾考波假設(shè)，以吸收波能的點(diǎn)的腔裝置和該裝置的總效率的入射角的幾何形狀的影響發(fā)生裝置流體動(dòng)力學(xué)分析。[6]相位控制學(xué)習(xí)方法來(lái)提高能量轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題的手段，在BaBarit 2012年的研究分析，加在沒(méi)有粘性流體動(dòng)力學(xué)方程的次級(jí)阻尼項(xiàng)來(lái)檢查粘性阻尼流體分析的效果。包括國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)也有很多的研究，劉中間三個(gè)線性源和匯的分析是在1987年法在規(guī)則波的深度下車(chē)駁船移動(dòng)單元響應(yīng)問(wèn)題，能源繩松偉廣州研究所等于2013是一段波吸收水動(dòng)力分析，正波浮意味著外部激勵(lì)動(dòng)力和阻尼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。馬哲中國(guó)海洋大學(xué)吸引流體動(dòng)力波施加浮子外阻尼浮子下方的振蕩進(jìn)行分析如在2013年的問(wèn)題的響應(yīng)的沖擊載荷的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并以浮動(dòng)的振動(dòng)的各種物理性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)特性的響應(yīng)討論。
1.3.4 目前波浪能存在的問(wèn)題
雖然波浪能目前和化石能源相比，有比較多的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)電裝置的研究和開(kāi)發(fā)也有了一定的發(fā)展，卻沒(méi)有普及到人們的生活當(dāng)中去，是應(yīng)為有一些缺點(diǎn)是不可避免的。
（1）隨機(jī)性
海洋波浪是由風(fēng)產(chǎn)生的，在海洋中隨時(shí)隨地都有波浪，但是波浪往往是不穩(wěn)定的，往復(fù)，低速。波浪有的時(shí)候大有的時(shí)候小，變化具有隨機(jī)性。如何將隨機(jī)的波浪能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電能的電能是一個(gè)難題
（2）發(fā)電成本
在目前的條件下，科學(xué)家進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，波浪能發(fā)電的成本比常規(guī)的熱發(fā)電的成本要高出十倍左右。因此成本的原因?qū)е虏ɡ四茉诟鞣N清潔的能源得不到普及。
（3）總效率
我們?cè)谘芯坎ɡ四艿臅r(shí)候是在一些比較好的條件下進(jìn)行的，所以在實(shí)際的條件下并沒(méi)有理想下的那么好。而且在一般情況下波浪能裝置上使用的是小型三項(xiàng)交流發(fā)電機(jī)，所以效率低下。
5
第2章 單臂振蕩波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì)
2 單臂振蕩波能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì)
在海洋能源具體的研究中，海浪是直接作用在發(fā)電裝置上的能量，同時(shí)也是最好收集的能量，可再生和無(wú)污染?？茖W(xué)家早就對(duì)海浪發(fā)電進(jìn)行了研究，現(xiàn)在的研究基本可以分為兩個(gè)大方向，一個(gè)是對(duì)液體的波動(dòng)從流體力學(xué)方面進(jìn)行研究，還有一個(gè)是將海浪的運(yùn)動(dòng)看為一個(gè)隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)不同的方向?qū)唧w的設(shè)計(jì)有比較大的影響。[7]
根據(jù)波浪能發(fā)電的具體原理，波能發(fā)電裝置基本是由三個(gè)基本部分組成，包括波浪能吸收系統(tǒng)，波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以及最后的電能輸出系統(tǒng)。
2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖2. 1是單臂振蕩波浪能發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)組成，兩個(gè)主要的機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)：完整的機(jī)械系統(tǒng)用來(lái)吸收大的能量，并且可以傳遞能量，它包括浮力和液壓傳動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換為波被能換成動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，然后就可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽詫?shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換，擺式波能發(fā)電裝置優(yōu)點(diǎn)是擺版的運(yùn)動(dòng)可以適應(yīng)比較大的波浪能，但它也可以通過(guò)電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)浮球和最大化穩(wěn)定的功率輸出。
圖2.1離網(wǎng)型浮力擺式波浪能發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)
2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
浮力擺式波浪能發(fā)電裝置包括浮力擺、液壓缸和欽接機(jī)構(gòu)等，具體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：
圖2.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
浮力傾斜波裝置結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)中的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和功率分析，研究機(jī)構(gòu)的自由，以確定所希望的使設(shè)置來(lái)控制浮力擺的移動(dòng)，其中該圖可被簡(jiǎn)化為圖2.3。
圖2.3浮力擺式波浪能發(fā)電裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
該組織是由機(jī)架1，原動(dòng)件2是復(fù)合欽鏈和兩個(gè)II類(lèi)基團(tuán)，和其中B是由三個(gè)部件的鈦鏈的組合物，從而使構(gòu)成交替的旋轉(zhuǎn)數(shù)3-1 = 2C，D兩個(gè)兩個(gè)成員，每?jī)蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)副，因此該機(jī)構(gòu)一共N = 5活躍成員，一共P1口7低邊和高pH=0副手，無(wú)局部自由度和虛限制，獲得自由度，可根據(jù)下式為組織自由平面被命名：
因?yàn)橥葦?shù)量的自由度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件機(jī)構(gòu)和團(tuán)體的都是一體，使浮力傾斜機(jī)制的波浪能裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供。[8]設(shè)計(jì)浮球機(jī)械結(jié)構(gòu)主要鋼板20通過(guò)焊接，以便在浮力的厚度來(lái)進(jìn)行，以使浮體，并與同樣薄越好的一定的剛度，既減輕重量節(jié)省材料，而且還形成改善與波其，增加浮力擺置換反應(yīng)。為此浮力投入中空內(nèi)部，頂部和底部被設(shè)計(jì)成半圓弧，4毫米前壁板壁厚。為了訪問(wèn)促進(jìn)展氣缸和剛性，是圓網(wǎng)造紙氣缸軸承座設(shè)計(jì)成固體，從而防止向上力擺變形時(shí)，內(nèi)部硬盤(pán)部件焊接到厚度為20正加強(qiáng)肋，側(cè)楊的壁厚板8同時(shí)需要充分考慮封浮力吊帶的可靠性。
2.3 液壓原理圖設(shè)計(jì)
根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)本方案中浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的原理圖如圖3.1所示。
圖2.3.1 液壓原理圖
1．液壓缸1 2．液壓缸2 3．單向閥4．安全閥5．壓力表6．主／輔回路蓄能器7．壓力傳感器8．主回路液壓馬達(dá)9永磁同步發(fā)電機(jī)10精濾油器11輔助回路液壓泵12．輔助回路異步電機(jī)13．粗濾油器14．油箱15．溢流閥16．扭矩傳感器17．轉(zhuǎn)速傳感器。
主液壓回路的操作如下：當(dāng)浮力，鐘擺沿逆時(shí)針?lè)较驑修D(zhuǎn)，液壓缸2的活塞桿腔，設(shè)計(jì)，流動(dòng)通過(guò)止回閥3.7液壓油從未桿腔，然后將可變驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓第一汽缸活塞流到移動(dòng)的有桿腔通過(guò)單向閥3.2,3.1酒吧客房桿腔液壓油;如果順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，液壓缸在公平的運(yùn)動(dòng)L 2。安全閥4.1,4.3確定該系統(tǒng)的最大壓力設(shè)定為18Mpa。最大操作壓力是由減壓閥15被設(shè)定在2.5MPa的確定。充電電路的工作原理如下：當(dāng)返回管低于1MPa，壓力傳感器將信號(hào)發(fā)送到控制器，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)油，分別通過(guò)止回閥3.1,3-3,3.6,3 0.8添加油到系統(tǒng)中，當(dāng)壓力達(dá)到1.5MPa時(shí)。在液壓系統(tǒng)壓力容器6吸收系統(tǒng)波動(dòng)。
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第3章 單臂振蕩波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3 單臂振蕩波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3.1.1 主體結(jié)構(gòu)視圖
如圖3.1.1所示，裝置的工作原理是擺臂在波浪的作用下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)能，經(jīng)過(guò)活塞推動(dòng)液壓缸里面的油液把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓能，然后可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?
3.2各組成零件的設(shè)計(jì)
圖3.2.1 液壓缸
如圖3.2.1所示，就是擺臂下面兩側(cè)的液壓缸。擺臂的動(dòng)能就是通過(guò)液壓缸的活塞桿推動(dòng)油液進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
圖3.2.2活塞桿
如圖3.2.2所示，就是由擺臂帶動(dòng)的液壓缸的活塞桿。
圖3.2.3液壓缸前端蓋
如圖3.2.3所示，就是液壓缸前端蓋的具體設(shè)計(jì)。
圖3.2.4液壓缸后端蓋
如圖3.2.4所示，是液壓缸后端蓋的具體設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
總結(jié)
隨著畢業(yè)的時(shí)間的慢慢來(lái)臨，畢業(yè)設(shè)計(jì)也慢慢的逐漸的完善好了，通過(guò)這一次的發(fā)電裝置的具體設(shè)計(jì)，讓我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)原理以及CAD畫(huà)圖有了更深的了解，同時(shí)液壓，機(jī)械和材料工程知識(shí)的結(jié)合運(yùn)用，解決了機(jī)械設(shè)計(jì)上面遇到的問(wèn)題，進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí)。通過(guò)查找大量的其他波能發(fā)電的設(shè)計(jì)，來(lái)逐步做出正確的設(shè)計(jì)。增強(qiáng)了我的創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，使我熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我解決問(wèn)題的能力。通過(guò)資料的一些查找和收集，自己慢慢的摸索和老師的指導(dǎo)和改正，讓我慢慢的有了思路，設(shè)計(jì)出了波能發(fā)電的裝置。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我和同學(xué)的關(guān)系也更加的好了，不懂的東西大家相互討論，有啥不會(huì)的就問(wèn)老師，所以我也很感謝我的同學(xué)。
參考文獻(xiàn)
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參考文獻(xiàn)
致 謝
精心準(zhǔn)備了好久的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于到了時(shí)間的答辯期間，像往常一樣，心臟松了一口氣。首先需要這么多時(shí)間和這么多精力，已經(jīng)去畫(huà)圖以及論文的一系列問(wèn)題，艱辛和困難是很肯定得，敲完最后一個(gè)字仔細(xì)看了一遍從已經(jīng)不陌生寫(xiě)作，我感覺(jué)很多。雖然不是特別炫耀令人矚目的成就，但對(duì)我來(lái)說(shuō)，它的價(jià)格昂貴。這是無(wú)數(shù)教育，關(guān)心和支持的結(jié)果。
非常感謝姜?jiǎng)爬蠋熢谖掖髮W(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫(xiě)作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專(zhuān)業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！
我的父母和家人想對(duì)你們表達(dá)誠(chéng)摯的謝意。你們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠和支持，你們的關(guān)懷和愛(ài)護(hù)是我的動(dòng)力。你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意。
我也舍不得你們，我的好友，和你們?cè)谝黄鹚哪?，是我人生中的一筆寶貴的財(cái)富。與你們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
??
設(shè)計(jì)（論文）題目：
單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
?
學(xué)生姓名：
專(zhuān)????業(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職????稱(chēng)：
發(fā)任務(wù)書(shū)日期：年月日
任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系（院）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生。
2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)，不得涂改或潦草書(shū)寫(xiě)；或者按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，要求正文小4號(hào)宋體，1.5倍行距，禁止打印在其它紙上剪貼。
3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系（院）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)。
4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“學(xué)院”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)，不能只寫(xiě)最后2位或1位數(shù)字。
5．任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照《金陵科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范》的要求書(shū)寫(xiě)。
?6．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
?
本課題屬于教師自主命題，來(lái)源于工程實(shí)踐。
目的：
1、通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)研究，考察學(xué)生四年來(lái)在校所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平及運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決設(shè)計(jì)項(xiàng)目的創(chuàng)新能力；
2、通過(guò)本課題的研究使學(xué)生系統(tǒng)的熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)分析及掌握相關(guān)的設(shè)計(jì)手法。
3、通過(guò)本課題使學(xué)生熟練掌握制圖方法、規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙畫(huà)法以及提高使用設(shè)計(jì)軟件解決應(yīng)用問(wèn)題的能力。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
?
1.???? 畫(huà)出裝配圖，零件圖
2.???? 內(nèi)部設(shè)計(jì)
發(fā)電原理: 波浪能作為可再生能源其中一種,雖然具有不穩(wěn)定的特性,但是在全球各類(lèi)海洋能實(shí)際可開(kāi)發(fā)量最大。波浪能具有非常好的開(kāi)發(fā)意義和開(kāi)發(fā)前景,如果開(kāi)發(fā)得當(dāng),將成為一種可以提供人類(lèi)生活生產(chǎn)需要的綠色能源。在浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的研究過(guò)程中,遇到的首要問(wèn)題就是波浪與浮力擺之間相互作用的問(wèn)題。模型試驗(yàn)雖然能更準(zhǔn)確的反應(yīng)真實(shí)的波浪情況,但仍有許多因素是不可控制和不可模擬,且模型試驗(yàn)的耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高；下海試驗(yàn)的結(jié)果最直觀和準(zhǔn)確,但相應(yīng)的成本也非常高,且研究周期長(zhǎng),出現(xiàn)故障也不方便維修處理；隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高,數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性越來(lái)越高,可以與試驗(yàn)?zāi)M互補(bǔ),在波浪能發(fā)電裝置的前期設(shè)計(jì)和場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)中提供參照。波浪能作為可再生能源其中一種,雖然具有不穩(wěn)定的特性,但是在全球各類(lèi)海洋能實(shí)際可開(kāi)發(fā)量最大。波浪能具有非常好的開(kāi)發(fā)意義和開(kāi)發(fā)前景,如果開(kāi)發(fā)得當(dāng),將成為一種可以提供人類(lèi)生活生產(chǎn)需要的綠色能源。在浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的研究過(guò)程中,遇到的首要問(wèn)題就是波浪與浮力擺之間相互作用的問(wèn)題。工作原理是利用上面桿的擺動(dòng)然后通過(guò)里面的機(jī)構(gòu)把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括圖表、實(shí)物等硬件要求〕：
1說(shuō)明書(shū)
?
2圖紙：裝配圖 零件圖
4．主要參考文獻(xiàn)：
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
15.11.20-----15.12.20
15.12.20----16.01.15
16.01.15----16.03.18
16.03.18----16.04.08
16.04.08----16.04.30
16.05.01----16.05.10
16.05.10----16.05.15
?
?
學(xué)生明確選題
學(xué)生完成開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生完成設(shè)計(jì)草圖階段,明確設(shè)計(jì)方案
學(xué)生完善設(shè)計(jì)正稿, 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成階段,提交畢業(yè)論文正稿,完成期中檢查
學(xué)生提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,布置畢業(yè)設(shè)計(jì)展
布展、畢業(yè)答辯準(zhǔn)備
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所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
?通過(guò)?
負(fù)責(zé)人： ??????????? ?2015? 年??? 12 ?月???23 ?日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
設(shè)計(jì)（論文）題目：
單臂振蕩波能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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學(xué)生姓名：
專(zhuān)????業(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職????稱(chēng)：
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?年? ?月??日 ?
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
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1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的框架成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打印）在本開(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5、開(kāi)題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述）字體請(qǐng)按宋體、小四號(hào)書(shū)寫(xiě)，行間距1.5倍。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)不少于1000字左右的文獻(xiàn)綜述：
1.1 海洋能的研究背景與意義
傳統(tǒng)的化石能源使現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)得以大規(guī)模發(fā)展，使人類(lèi)從農(nóng)耕社會(huì)進(jìn)入了繁榮的工業(yè)社會(huì)，它為整個(gè)工業(yè)文明提供了源源不斷的動(dòng)力，是近代人類(lèi)發(fā)展不可或缺的組成部分。截至目前化石能源仍是人類(lèi)社會(huì)消耗的最主要能源，全球消耗的能源中化石能源占比高達(dá)80%以上，與此同時(shí)化石能源屬于耗竭性能源，是地球演化過(guò)程中數(shù)百萬(wàn)年生成的產(chǎn)物，而它們現(xiàn)在的消耗速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)生成速度。一方面，伴隨著科技發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)能源需求量也日益加大，按照這種速度，不久的將來(lái)化石能源將逐漸消耗殆盡，這是人類(lèi)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。另一方面，化石能源的使用總是伴隨著溫室氣體的排放和一些環(huán)境污染問(wèn)題的產(chǎn)生，這些危害到整個(gè)人類(lèi)的生存環(huán)境，不符合社會(huì)健康長(zhǎng)久發(fā)展的基本要求。極積尋找傳統(tǒng)化石能源的替代品，開(kāi)發(fā)利用新型清潔可再生能源、減少環(huán)境污染已成為世界各國(guó)的共識(shí)地球上海洋面積達(dá)到 3.61 億 km，占地球總表面積的 71%。廣闊的海洋是蘊(yùn)藏著豐富的資源，這些資源既包括海洋礦物能源也包括以潮汐、波浪、溫差、鹽差、海流等形式出現(xiàn)的“海洋能”。海水受到風(fēng)力和陽(yáng)光等的作用，造成不同區(qū)域溫度、鹽度的不同，受月球等的引力作用產(chǎn)生區(qū)域海面的起伏，這些差異導(dǎo)致海洋中各種各樣的能量，海洋能量清潔并且可以再生。開(kāi)發(fā)和利用這些清潔可再生能源對(duì)未來(lái)人類(lèi)的發(fā)展具有重要的意義，也是人類(lèi)維持自身生存發(fā)展、拓展生存空間的最切實(shí)可行的途徑之一。 21 世紀(jì)以來(lái)，眾多國(guó)家已針對(duì)各種海洋資源展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，海洋科技強(qiáng)國(guó)已成為諸海洋國(guó)家的新目標(biāo)。我國(guó)處在社會(huì)主義發(fā)展階段，科學(xué)技術(shù)相對(duì)滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家。通過(guò)不斷的開(kāi)拓進(jìn)取，中國(guó)在各個(gè)科技領(lǐng)域?qū)嵙σ巡粩嗉訌?qiáng)，取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步，但改革開(kāi)放后我國(guó)偏重于工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、忽略了環(huán)境治理和保護(hù)。伴隨這種粗放型工業(yè)發(fā)展路線的是大量的自然資源浪費(fèi)和包括霧霾、全球氣溫升高、地下水污染等嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，針對(duì)這些亟需解決的問(wèn)題，我國(guó)政府加大力度倡導(dǎo)節(jié)能減排和環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展形態(tài)，并著重支持對(duì)新型清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，確立了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路線。我國(guó)海域廣闊、海島眾多，擁有 490 萬(wàn)平方公里的海域面積海域和 6000 余個(gè)海島，這些地區(qū)蘊(yùn)含的豐富海洋能資源將是一筆寶貴的財(cái)富，合理的加以開(kāi)發(fā)利用是解決我國(guó)能源及環(huán)境問(wèn)題的有效途徑之一。海洋能利用技術(shù)一般是指將海洋能轉(zhuǎn)化為人們生產(chǎn)生活可以使用的電能的技術(shù)，通過(guò)各種裝置將海洋中以動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能等形式出現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化為電能。世界各國(guó)海洋能利用技術(shù)目前多處于發(fā)展的初始階段，所以海洋能屬于有待開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域，據(jù)調(diào)查，這些巨量的海洋能資源中潮汐能利用技術(shù)已趨于成熟，需要進(jìn)一步商業(yè)化、規(guī)?；?，波浪能利用技術(shù)還處于試驗(yàn)階段，有待更深的研究探索，溫差、鹽差能等利用技術(shù)處于原完善階段。
針對(duì)目前的狀況，我國(guó)已開(kāi)始對(duì)海洋能資源研究的區(qū)域性劃分和整體規(guī)劃，國(guó)家海洋局《海洋可再生能源發(fā)展綱要（2013-2016）》中提到我國(guó)將建立三處大型海洋能試驗(yàn)基地布特點(diǎn)和能源需求的情況科學(xué)的進(jìn)行分區(qū)和布局，各科研院校在我國(guó)沿海陸續(xù)研制開(kāi)發(fā)安裝多種海洋能利用試驗(yàn)裝置。這將進(jìn)一步為促進(jìn)海洋能資源開(kāi)發(fā)、海洋能利用技術(shù)的領(lǐng)域研究打下基礎(chǔ)。
1.2 海洋波浪能的資源分布
海洋波浪能是一種動(dòng)能形態(tài)的海洋能，它與其他海洋能相比具有分布廣泛、能流密度大的特點(diǎn)。據(jù)調(diào)查，全球波浪能的總儲(chǔ)量約為 25 億 kW，開(kāi)發(fā)前景巨大。如圖 1.1 所示為全球波浪能能流密度區(qū)域分布圖，圖中可以看出世界上波浪能密度較大的區(qū)域集中于印度洋和太平洋的南部、大西洋北部，太平洋北部等地區(qū)。一般波浪能流密度達(dá)到 2kW/m時(shí)被認(rèn)為可以加以利用，圖中可知全球大部分海洋區(qū)域的屬于可利用的范圍
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置也稱(chēng)為振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置，原理是通過(guò)海面漂浮的振蕩浮子來(lái)吸收海洋波浪的能量，并通過(guò)一定的轉(zhuǎn)換方式來(lái)將這些能量轉(zhuǎn)化為電能，點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電技術(shù)采集波浪能的效率較高，制造也相對(duì)容易，成本也較低，適合波浪能能流密度較低的國(guó)家，上一節(jié)中提及我國(guó)波浪能量密度普遍偏小，所以點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置適合在我國(guó)進(jìn)行研究和推廣
1.3.1 早期波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展
世界上各海洋國(guó)家一直都非常重視海洋波浪能領(lǐng)域的探索和研究，最早的波浪能領(lǐng)域發(fā)明專(zhuān)利可以上溯到 1799 年，1911 年，法國(guó)研制了世界上第一臺(tái)海洋波浪能發(fā)電裝置。在 20 世紀(jì) 60 年代，日本首次將波浪能利用裝置商用，研制了供航標(biāo)電能的波浪能裝置。截至 2010 年波浪能利用技術(shù)的專(zhuān)利已超過(guò) 4000 多項(xiàng)，全球范圍內(nèi)各海洋國(guó)家都在積極進(jìn)行波浪能發(fā)電技術(shù)方面的研究，通過(guò)一系列的理論計(jì)算和數(shù)值模擬來(lái)進(jìn)行前期的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并已在實(shí)海況中運(yùn)行多種波浪能發(fā)電裝置樣機(jī)，檢驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性和可靠性。歐洲沿海地區(qū)波浪能資源豐富，所以相關(guān)研究的發(fā)展較突出，其他區(qū)域也在進(jìn)行該領(lǐng)域的積極探索。截至目前已有多種波浪能發(fā)電裝置投入到海洋中運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)。我國(guó)于 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始研究波浪能發(fā)電技術(shù)，中國(guó)科學(xué)院廣州能研究所在“七五”期間建造了我國(guó)首座波浪能發(fā)電站。在“九五”期間國(guó)家海洋技術(shù)研究所在山東省大管島建成我國(guó)第一座擺式波浪發(fā)電站，它采用機(jī)械擺板擺動(dòng)來(lái)收集混凝土澆筑的喇叭形收縮水道中波浪的能量，內(nèi)部通過(guò)液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，設(shè)計(jì)發(fā)電功率達(dá)到 30kW。
1.3.2 波浪能發(fā)電裝置的分類(lèi)方法
依據(jù)位于蘇格蘭奧克尼群島的歐洲海洋能源中心（世界上第一個(gè)海洋能源中心）的分類(lèi)方法，將波浪能發(fā)電裝置一次轉(zhuǎn)換、中間轉(zhuǎn)換和二次轉(zhuǎn)換進(jìn)行分類(lèi)。一級(jí)轉(zhuǎn)換部分采集海洋波浪中具有的能量，通過(guò)如浮體、擺板等結(jié)構(gòu)將波浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為、；中間轉(zhuǎn)換部分為輔助波浪能的繼續(xù)轉(zhuǎn)換，使采集的波浪能量便于發(fā)電機(jī)使用，二次轉(zhuǎn)換通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為波浪能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)換流程圖，圖中可以看出，一級(jí)轉(zhuǎn)換部分在于通過(guò)振蕩浮子、擺板等不同機(jī)械結(jié)構(gòu)的構(gòu)件來(lái)采集波浪能量，需要研究海洋波浪的變化規(guī)律和特點(diǎn)來(lái)改進(jìn)這些構(gòu)件的物理參數(shù)達(dá)到波浪能量的有效轉(zhuǎn)換。中間轉(zhuǎn)換部分在于通過(guò)齒輪箱、液壓結(jié)構(gòu)、慣性輪等構(gòu)件將一級(jí)轉(zhuǎn)換部分已經(jīng)轉(zhuǎn)換的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為連續(xù)的、穩(wěn)定的可供發(fā)電機(jī)使用的機(jī)械能量，二級(jí)轉(zhuǎn)換主要通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換至電能，目前一般通過(guò)傳統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)或直流發(fā)電機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)換上述能量，也有相關(guān)裝置應(yīng)用了直線電機(jī)等新技術(shù)。波浪能發(fā)電技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象包括一次轉(zhuǎn)換部分、中間轉(zhuǎn)換部分的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)也包括二次轉(zhuǎn)換后發(fā)電機(jī)發(fā)電的并網(wǎng)與調(diào)配等問(wèn)題。
按一次轉(zhuǎn)換中的采集波浪能的方式不同可以分為振蕩水柱式、筏式、越浪式、點(diǎn)吸收（振蕩浮子）式、擺式，鴨式等幾種形式，還包括應(yīng)用了金屬磁流體技術(shù)的波浪能發(fā)電裝置。按裝置固定與否可以分為固定式和漂浮式，按裝置二次轉(zhuǎn)換部分的不同機(jī)械原理可以分為氣動(dòng)式、液壓式和齒輪式。一種典型波浪能發(fā)電裝置的原理示意圖，裝置包括浮體、繩索、直線電機(jī)、錨系系統(tǒng)，當(dāng)浮體附近波浪起伏運(yùn)動(dòng)時(shí)，振蕩浮子的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)繩索另一端直線電機(jī)的動(dòng)子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，直線電機(jī)位于密封機(jī)箱內(nèi)，防止海水的進(jìn)入。
1.3.3 波浪能發(fā)電技術(shù)的理論研究
由于點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電技術(shù)具有轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)尺寸可變性大的優(yōu)勢(shì)，目前相關(guān)裝置目前理論研究和設(shè)計(jì)研發(fā)發(fā)展很快，研究主要集中于裝置的波浪水動(dòng)力性能分析、置控制策略如相位控制、反饋調(diào)節(jié)控制等，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化裝置發(fā)電效率、提高裝置安全性能，應(yīng)用新型壓電材料的發(fā)電也已成為重要方向，本文主要涉及裝置的水動(dòng)力學(xué)分析，所以側(cè)重介紹這方面的研究狀況。早在 1981 年，Thomas 等人就總結(jié)了波浪能裝置在波浪流場(chǎng)中的基本特征，對(duì)波浪中浮體間的相互影響進(jìn)行了研究，F(xiàn)alcao 在 2002 年基于線性波浪假設(shè)，對(duì)點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了水動(dòng)力分析，研究了裝置腔體的幾何形狀和入射波的角度對(duì)裝置整體效率的影響。Hals 在 2007 年通過(guò)建立一種頻域和時(shí)域混合模型來(lái)分析雙浮體波浪能發(fā)電裝置的水動(dòng)力響應(yīng)特性，研究相位控制法提高裝置能量轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題，BaBarit 在 2012 年在研究分析中通過(guò)在無(wú)粘性流體動(dòng)力學(xué)方程中添加二次阻尼項(xiàng)來(lái)考慮流體粘性阻尼對(duì)分析的影響。國(guó)內(nèi)包括相關(guān)研究所和院校也進(jìn)行了很多研究，劉應(yīng)中等在 1987 年利用線性三位源匯法分析了在某一水深規(guī)則波浪下船駁組合體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所盛松偉等于 2013 年進(jìn)行了一種點(diǎn)吸收式波浪能裝置的水動(dòng)力分析，對(duì)規(guī)則波浪中裝置浮體的外部阻尼力和激勵(lì)力進(jìn)行了理論演算和裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。中國(guó)海洋大學(xué)的馬哲于 2013年考慮振蕩浮子運(yùn)動(dòng)受負(fù)載影響而對(duì)振蕩浮子施加外界阻尼下的波浪水動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同物理特性的振蕩浮子的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行討論.
1.3.4 波浪能發(fā)電技術(shù)的試驗(yàn)研究
近年來(lái)，點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快，有很多點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置已進(jìn)行模型樣機(jī)的水槽實(shí)驗(yàn)，部分已投入實(shí)海況試驗(yàn)和小規(guī)模運(yùn)行。如圖 1.6 所示為英國(guó) AWS Ocean Energy 公司研發(fā) Archimedes Wave Swing 裝置在 2010 年于蘇格蘭附近海域建立的試驗(yàn)實(shí)物和原理示意圖，它的原理是通過(guò)圓柱形浮筒，浮筒由于波浪的作用而起伏運(yùn)動(dòng)時(shí)，浮筒內(nèi)通過(guò)纜繩錨系直線電機(jī)的機(jī)芯部分并不隨浮筒一起運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)直線電機(jī)的機(jī)芯往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)電我國(guó)波浪能利用技術(shù)具有起步晚、發(fā)展速度快、開(kāi)發(fā)規(guī)模較小的特點(diǎn)，相關(guān)圖 1.7 為中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所研制的點(diǎn)吸收式直線發(fā)電試驗(yàn)裝置 2011 年底在廣州大萬(wàn)山島海域運(yùn)行時(shí)的情況及其原理示意圖，它的裝機(jī)容量是 10KW，波浪作用下，與水下阻尼板固定連接的直線電機(jī)動(dòng)子和與振蕩浮子固定連接的直線電機(jī)定子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)電如圖 1.8 和圖 1.9 所示集美大學(xué)海洋能利用團(tuán)隊(duì)研發(fā)的海洋能利用綜合試驗(yàn)平臺(tái)，平臺(tái)通過(guò)位于主體兩側(cè)的振蕩浮子列和擺板采集波浪能，通過(guò)垂直軸風(fēng)機(jī)采集海洋風(fēng)能，當(dāng)波浪朝某一方向傳遞時(shí)，平臺(tái)受水力作用會(huì)繞前端錨系浮筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使平臺(tái)主“船體面向來(lái)波方向，從而更好的吸收波浪能，當(dāng)波浪傳遞至平臺(tái)主體時(shí)兩側(cè)振蕩浮子列因波浪不同區(qū)域水浮力作用的不同與主體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這些機(jī)械能被齒輪箱等結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能后供艙內(nèi)發(fā)電機(jī)利用。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告
2．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題要研究或解決的問(wèn)題：
國(guó)內(nèi)外通過(guò)研究海洋波浪能的特點(diǎn)，已提出了多種不同的波浪能發(fā)電裝置，這些裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理各異，轉(zhuǎn)換效率高低不一，大部分處于理論或者初步設(shè)計(jì)階段。由于海洋波浪能利用技術(shù)較新，針對(duì)相關(guān)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)還比較少，進(jìn)行相關(guān)研究工作對(duì)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。在點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電技術(shù)方面：以往多采用單振蕩浮子采集波浪能的方式，或者多個(gè)單臂振蕩波波浪能裝置在二次轉(zhuǎn)換以后再進(jìn)行電力調(diào)配和并網(wǎng)，對(duì)多點(diǎn)陣列的點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置的研究較少，相關(guān)振蕩浮子陣列中振蕩浮子間運(yùn)動(dòng)的相互影響也較少
第一章簡(jiǎn)述了海洋能資源背景和國(guó)內(nèi)外海洋波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，介紹了幾種典型的波浪能發(fā)電裝置的技術(shù)原理。并對(duì)與本文提及的單臂振蕩波波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了調(diào)查和分析。
第二章介紹了單臂振蕩波波浪能發(fā)電裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理.
第三章對(duì)單臂振蕩波波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
擬采用的研究手段（途徑）：
模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由采能振蕩浮子、傳動(dòng)連桿、單向軸承、傳動(dòng)軸、
行星增速齒輪箱、扭矩傳感器、發(fā)電機(jī)、結(jié)構(gòu)支架、機(jī)箱等組成，局部設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。 如圖1所示為模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械原理示意圖，圖中球形振蕩浮子通過(guò)活動(dòng)扣件與連桿相連，連桿另一端通過(guò)螺絲與單向軸承固定，超越離合器只能帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸做單向旋轉(zhuǎn)，兩轉(zhuǎn)軸間通過(guò)齒輪相互連接，其中的轉(zhuǎn)軸 1 通過(guò)聯(lián)軸器與扭矩余轉(zhuǎn)速傳感器連接，從而可以通過(guò)傳感器測(cè)出振蕩浮子在波浪中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。機(jī)箱內(nèi)增速齒輪箱的輸出軸通過(guò)橡膠傳動(dòng)輪與直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)左側(cè)振蕩浮子因?yàn)椴ɡ说淖饔米鱿蛏蠑[動(dòng)時(shí)通過(guò)連桿帶動(dòng)單向軸承旋轉(zhuǎn)，單向軸承此時(shí)鎖死所以帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸 2 做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)振蕩浮子因重力作用向下擺動(dòng)時(shí)，單向軸承解鎖，并不帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸 2 旋轉(zhuǎn)，當(dāng)右側(cè)振蕩浮子因?yàn)椴ɡ俗饔孟蛏蠑[動(dòng)時(shí)通過(guò)連桿和鎖死對(duì)的單向軸承帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸 1 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與轉(zhuǎn)軸2 鍵連接的齒輪和安裝在轉(zhuǎn)軸 1 上的齒輪嚙合，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸 1 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)右側(cè)振蕩浮子向下擺動(dòng)時(shí)同理不會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸 1 將這種間斷的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)行星增速齒輪箱將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電。
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圖1 結(jié)構(gòu)圖
圖2 原理圖
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驗(yàn)造波水槽采用淡水，多點(diǎn)陣列式波浪能發(fā)電裝置位于海中，需要進(jìn)行水密度修正。
根據(jù)幾何相似和上述相似準(zhǔn)則可得主要物理量的比例尺。
由于裝置設(shè)計(jì)與模型間的幾何相似性可得確定幾何比尺，表 5.2 中因?yàn)檫B桿初始位置為傾斜狀態(tài)，通過(guò)原裝置設(shè)計(jì)的尺寸通過(guò)連桿在水平面的投影得到，所以這里沿用連桿的投影長(zhǎng)度。振蕩浮子直徑、振蕩浮子吃水、連桿長(zhǎng)度分別選用幾種尺寸，用于為驗(yàn)設(shè)置對(duì)比組。由于模型實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件的限制，實(shí)驗(yàn)臺(tái)將采用齒輪結(jié)構(gòu)和連桿結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建中間轉(zhuǎn)換部分，主要分析一次轉(zhuǎn)換部分振蕩浮子的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性。驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)物，裝置通過(guò)支架位于造波水槽的上方，并為行星增速齒輪箱部分、電機(jī)部分搭鋼制作的套傳動(dòng)比為 1值，便于實(shí)論文搭建了一個(gè)套殼內(nèi)，1:35。中設(shè)計(jì)了波水槽中的箱，裝置的件不被水濺了在最大波的布置和安驗(yàn)臺(tái)的初步設(shè)多點(diǎn)陣列式活動(dòng)零件，濕造成銹蝕高下振蕩浮放。設(shè)計(jì)圖和具體式波浪能發(fā)電包括兩根蝕和故障，浮子帶動(dòng)連體設(shè)計(jì)圖紙 電裝置水動(dòng)力根轉(zhuǎn)軸和單向其中行星變連桿運(yùn)動(dòng)的角力分析與優(yōu)化向軸承都位變速齒輪箱角度最大值。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
該生通過(guò)大量搜集和查閱文獻(xiàn)資料，對(duì)與
板坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)
/
連鑄中間
包控流裝置
相關(guān)的國(guó)內(nèi)外前人工作較好地進(jìn)行了綜合分析和歸納整理，
并針對(duì)某
一學(xué)者具體的研究工作進(jìn)行了比較專(zhuān)門(mén)的、
全面的、
深入的和系統(tǒng)的描述與評(píng)價(jià)，
語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，層次清楚。達(dá)到了學(xué)?！拔墨I(xiàn)綜述要求”
。
該生通過(guò)大量搜集和查閱文獻(xiàn)資料，對(duì)與
板坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)
/
連鑄中間
包控流裝置
相關(guān)的國(guó)內(nèi)外前人工作較好地進(jìn)行了綜合分析和歸納整理，
并針對(duì)某
一學(xué)者具體的研究工作進(jìn)行了比較專(zhuān)門(mén)的、
全面的、
深入的和系統(tǒng)的描述與評(píng)價(jià)，
語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，層次清楚。達(dá)到了學(xué)?！拔墨I(xiàn)綜述要求”
該生通過(guò)大量搜集和查閱文獻(xiàn)資料，對(duì)本課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外前人工作較好地進(jìn)行了綜合分析和歸納整理，并針對(duì)某一學(xué)者具體的研究工作進(jìn)行了比較專(zhuān)門(mén)的、全面的、深入的和系統(tǒng)的描述與評(píng)價(jià)，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，層次清楚。達(dá)到了學(xué)?！拔墨I(xiàn)綜述要求”。
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2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
預(yù)期可完成
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3.是否同意開(kāi)題：√ 同意 □ 不同意
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???????????????????????????????????? ??指導(dǎo)教師：??????????????
???????????????????????????????????????? 2016 年?? 03 月?? 07 日
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
同意
???????????????????????????????????????? 負(fù)責(zé)人：??????????????
?????????????????????????????????????????? 2016 年??? 03 月?? 08 日
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