浮標(biāo)用波浪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)C論文》開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題:浮標(biāo)用波浪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系、部）指導(dǎo)老師專業(yè)班級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生姓名目前國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展概述（或立題依據(jù)）：隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)海洋資源的依賴越來(lái)越嚴(yán)重。除了傳統(tǒng)的漁業(yè)資源、海洋油氣資源、海洋礦產(chǎn)資源、旅游資源外，我們?cè)絹?lái)越重視海洋新能源，新能源主要包括波浪能、潮汐能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等。其中波浪能li前是人類正在研發(fā)的一種能源，未來(lái)必定占海洋能源的一大部分。中國(guó)海岸線長(zhǎng)達(dá)18000多公里，管轄海域約300萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于我國(guó)陸地而積的1/3,同時(shí)還分布著面積大于

2、500平方米以上的附嶼5000多個(gè)，屬于海洋大國(guó)。中國(guó)海域蘊(yùn)藏看豐富的資源，因此制定正確的海洋發(fā)展戰(zhàn)略，積極開(kāi)發(fā)利用海洋資源，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。如果將我國(guó)的海洋資源轉(zhuǎn)換為可用的動(dòng)力值，最少有1.5億千瓦，相當(dāng)于目前我國(guó)電力總裝機(jī)容量的兩倍還要多。在海洋能源的開(kāi)發(fā)及利用方面，我國(guó)目前還處于起步階段，有些沿海地區(qū)期間研制了各種試驗(yàn)性的發(fā)電裝置，為以后我國(guó)海洋資源的開(kāi)發(fā)打下了基礎(chǔ)。目前波能轉(zhuǎn)換的裝置千變?nèi)f化，按固定方式可分為固定式和浮標(biāo)式，固定式又分為岸式和離岸式。發(fā)電裝置通常具有兩個(gè)部分組成：笫一部分為采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作

3、用是俘獲波浪能；笫二部分為轉(zhuǎn)換裝置，該系統(tǒng)是把俘獲的波浪能轉(zhuǎn)換為電能。采集系統(tǒng)的形式有震蕩水柱式、震蕩浮子式、擺式、鴨式、筏式、收縮波道式等。岸式波能發(fā)電裝置固定于岸邊，其優(yōu)點(diǎn)是管理和維護(hù)比較方便，也有利于對(duì)裝置的優(yōu)化研究,電力傳送成本低，其效率較高，但是岸邊所能利用的波浪能的能流密度比較低，這種裝置對(duì)環(huán)境要求較高。浮標(biāo)式的波浪發(fā)電裝置可以在船廠建造、下水，然后安裝到合適的地方，因此建造難度小。缺點(diǎn)是效率比岸式低，抗風(fēng)浪能力差，輸電成本高。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始人們研究出了許多波能發(fā)電裝置，典型代表有：“點(diǎn)頭鴨”式、收縮波道式、震蕩水柱

4、式、擺式、波面筏式、整流器式、震蕩浮子式等，各種波能發(fā)電裝置均有其優(yōu)缺點(diǎn)。“點(diǎn)頭鴨”式是可適應(yīng)各種不同頻率的波浪。但是裝置可靠性差，在惡劣的海洋環(huán)境下,裝置極易損壞，所以沒(méi)有得到廣泛推廣。收縮波道式波能轉(zhuǎn)換裝置是靠地形或堤壩使海浪聚集經(jīng)過(guò)波能轉(zhuǎn)換裝置來(lái)發(fā)電，其優(yōu)點(diǎn)是裝置部件安裝在岸上，可靠性好，維護(hù)費(fèi)用低，功率穩(wěn)定且效率高，但是它對(duì)于地形的要求極高，在現(xiàn)實(shí)屮不易廣泛推廣。震蕩水柱式是通過(guò)波浪對(duì)密封腔里的空氣壓縮來(lái)轉(zhuǎn)換能量，發(fā)電裝置不與海浪直接接觸，因此抗惡劣性能好，但其轉(zhuǎn)換效率低，建造費(fèi)用高。擺式波能裝置直接從波浪吸收能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，

5、效率較高，但是受波浪周期頻率影響大，且抵抗惡劣環(huán)境性內(nèi)差。波面筏式波能發(fā)電裝置是不淺裝換效率最高的波能發(fā)電裝置，但是其波面實(shí)體尺寸過(guò)大。震蕩浮子式通過(guò)浮子吸收波能，并通過(guò)杠桿或繩索連接到岸上的發(fā)電裝置，其能量轉(zhuǎn)化效率較高，建造成本低，抵抗惡為天氣性能較好，有望成為實(shí)用化的波能裝置。根據(jù)對(duì)前人研究成果的評(píng)估，本設(shè)計(jì)方案采用振蕩浮子式，并通過(guò)更優(yōu)化的波能轉(zhuǎn)化和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)采集波能和發(fā)電。并在整體構(gòu)造方面吸収各種方案的有點(diǎn)，彌補(bǔ)其他方案的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)出波能轉(zhuǎn)換效率高，對(duì)波浪周期頻率適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)壞境適應(yīng)性好，抗惡劣天氣性能高，且制造成本和輸電成本低

6、，維護(hù)方便的波能發(fā)電裝置。主要研究?jī)?nèi)容：本論文主要研究的是波浪能發(fā)電裝置的波能采集裝置和能量轉(zhuǎn)化裝置,及其總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與各部件的校核分析。（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：①波能采集器的設(shè)計(jì)②能量轉(zhuǎn)化裝置，即把上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)③傳動(dòng)裝置，把單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)加速后傳到發(fā)電機(jī)④整體框架的設(shè)計(jì)與固定⑤各零部件的受力分析與校核（2）設(shè)計(jì)重點(diǎn)①棘輪與棘爪的設(shè)計(jì)②整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的設(shè)計(jì)方案及思路：根據(jù)波能發(fā)電裝置的研究歷史及成果得出震蕩浮子式俘獲波能效率較高，靠浮子的浮力以及自身的重力來(lái)推動(dòng)棘爪，從而帶動(dòng)真?zhèn)€裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。按波能采集、傳動(dòng)到

7、發(fā)電機(jī)的順序，各裝置如下：波能采集器：箱體類零件，置于水面，內(nèi)注入一定量的水，箱體部分浸入水中，箱體連接兩個(gè)固定桿，固定桿只能做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。固定桿上安裝數(shù)個(gè)棘爪，棘爪可做單向一定角度轉(zhuǎn)動(dòng),固定桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)棘爪帶動(dòng)棘輪運(yùn)動(dòng)，棘爪只能單方向給棘輪作用力，兩個(gè)固定桿上的棘爪安裝反向，這樣使棘輪只能做單向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)裝置：棘輪軸上固定有一個(gè)大齒輪，大齒輪與一個(gè)小齒輪嚙合，傳動(dòng)的效果是使小齒輪轉(zhuǎn)速增大。小齒輪的軸上同時(shí)安裝一個(gè)大帶輪，通過(guò)大帶輪將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到發(fā)電機(jī)軸上的小帶輪,同吋實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的提高。發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的選擇即為電動(dòng)機(jī)的選擇，根據(jù)傳遞到發(fā)電

8、機(jī)軸上的力和轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)。該裝置需要設(shè)計(jì)的主要部件是浮子（即置于水面的浮倉(cāng)）、兩個(gè)固定桿、棘爪、棘輪、棘輪軸、大齒輪、小齒倫、小齒輪軸、大帶輪、小帶倫、兩軸的軸承、皮帶的選擇以及整個(gè)裝置框架的設(shè)計(jì)。其中需