摘 要

波浪能是绿色的可再生能源，加强对波浪能的利用对解决世界能源问题、环境问题有着重要意义。最近几年，世界各国对波浪能发电技术的研究十分重视，并取得了很多成果。本文根据波浪能发电技术的原理，提出了一种新型发电装置——“跷跷板”型浮式波浪能发电装置。这种发电装置主体由两部分组成，即水上双浮筒和水下阻尼板，双浮筒之间通过附属结构固定，并于阻尼板的连接杆铰接在一起，因其工作状态类似于跷跷板，故得此名。双浮筒和阻尼板存在相对运动，就可以带动发电机发电。此装置具有结构简单，适应力强，发电效率高等优点。本文将会以机械振动理论为基础，分析装置在水中的运动，建立此装置的运动方程，估算装置的发电功率和效率。并设计后续的传动机构和密封设计，从理论分析、设计与计算等方面对该装置进行研究。

关键词：波浪能发电；跷跷板；漂浮式；阻尼板。

Abstract

Wave energy is a green renewable energy source. It is of great significance to strengthen the use of wave energy to solve world energy problems and environmental issues. In recent years, countries around the world have paid great attention to the research on wave power generation technology and achieved many results. Based on the principle of wave power generation technology, this paper proposes a new type of power generation device called a “seesaw” type floating wave power generation device. The main body of the power generating device is composed of two parts, ie, a water double buoyancy tube and an underwater damping plate. The double buoyancy tube is fixed by an attachment structure and is hinged together with the connecting rod of the damping plate. Because its working state is similar to that of a seesaw plate, This name. The relative movement between the double buoy and the damping plate can drive the generator to generate electricity. This device has the advantages of simple structure, strong adaptability and high power generation efficiency. Based on the theory of mechanical vibration, this article will analyze the movement of the device in water, establish the equation of motion of the device, and estimate the power and efficiency of the device. And design the follow-up transmission mechanism and waterproof design, from the theoretical analysis, design and calculation of the device.

Keywords: wave power generation; seesaw; floating; damping plates.

目录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2目前现有的波浪能发电的几种典型形式 2

1.3国外波浪能发电装置研究 6

1.4国内波浪能发电技术研究 9

1.5本文研究内容 10

1.6本章小结 10

第2章 跷跷板式波浪能发电装置整体设计 11

2.1设计要求 11

2.2俘能装置 12

2.3内部传动机构 13

2.3.1典型的波浪能装置能量转换方式简介 13

2.3.2中间传动部分整体设计 14

2.4发电机组部分 18

2.5防水密封设计 21

2.5.1 O型圈与聚四氟乙烯滑环的组合密封 21

2.5.2机械密封 22

2.6本章小结 23

第3章 机械振动学运动模型 24

3.1线性振动理论 24

3.2双浮筒运动方程的 25

3.3系统输出功率计算 27

3.4本章小结 28

第4章 传动机构各参数设计与校核 29

4.1传动机构各参数设计 29

4.2齿轮接触疲劳强度校核 31

4.3齿轮弯曲疲劳强度校核 32

4.4轴的扭转强度校核 32

4.5系统能量转换效率 33

4.6本章小结 33

第5章 结论与展望 34

5.1论文总结 34

5.2工作展望 35

参考文献 36

致谢 38

第1章 绪论

1.1目的及意义

我们在享受人类社会发展成果的同时，对传统石能源如石油、天然气和煤炭的过度开发利用，带来了很多能源枯竭、环境污染等问题，开发新能源成了迫在眉睫的任务。最近几年，世界各国都在着力于可再生的清洁能源的开发，所以太阳能、生物能、地热能、风能、波浪能、及其他可再生能源的开发利用成为当今世界各国的研究重点。

所谓波浪能，就是指海洋波浪具有的势能和动能，是一种可再生的清洁能源。波浪能在海洋中储量丰富，2006年国际能源署公布了一项统计表明，在全球范围内可开发的波浪能约为80000TWh[1]，超出全球一年电产量的3倍左右，可谓用之不竭、取之不尽。波浪能不仅在全球范围内储量丰富，而且具有能源密度大的特点。波浪能来源于风能和太阳能，但是单位面积内可开发的波浪能约等于风能或太阳能的15～20倍[2]。目前，因波浪能具有这些优点，已经是新能源领域开发和研究的重点[3]。

我国是海洋大国，有着2万公里的海岸线和300万平方公里的领海面积。调查与评价显示，我国近海20公里的波浪能储量达到了1599.52万千瓦[4]，波浪能资源储量十分丰富，而且有很高的开发和利用价值。若能充分利用波浪能将会对解决我国能源危机、环境污染具有重要意义。开发利用波浪能的意义不言而喻，具体为：

（1）开发波浪能可以缓解能源供应紧张的局面。能源问题是涉及到国民经济发展的重大问题，由于经济快速发展，能源需求年年增加，而传统能源由于储量有限，引起价格飙升。随着技术日臻成熟，波浪能广泛应用于国民经济建设指日可待。