应用于航标的波浪能发电装置研究

发布时间：2020-06-16 02:26

【摘要】：本文主要研究为航标提供能源的波浪能发电装置,通过数值模拟计算对该系统进行设计,实现航标灯能源的自给自足。首先,本文对传统的航标能源和现阶段常用的航标能源的优缺点做了相关分析,指出波浪能为航标供能的优势,接着分析了现阶段常用的波力航标技术的不足,并利用国内外波浪能发电的成熟技术,选择液压传动来进行能量转换,最后设计波浪能航标装置。第二,对在波浪中运动的浮子进行受力分析,基于势流理论,求解振动浮子的附加质量、附加阻尼、浮子所受波浪激励力以及恢复力。根据牛顿第二定律,建立液压阻尼作用的航标浮体系统运动学方程。给出相应边界条件,利用龙格库塔数值解法求解运动学方程。第三,在不同波浪周期情况下,利用水动力计算软件WAMIT求解附加质量,根据共振公式,得到浮体与波浪的共振尺寸。然后根据特定海域的波高周期概率分布,确定满足共振周期的不同形状浮体尺寸。第四,利用水动力计算软件WAMIT和龙格库塔数值计算方法对不同形状浮子的航标装置进行水动力性能和运动响应的数值模拟,分析不同形状浮体的附加质量,附加阻尼,波浪力。研究波浪周期和液压阻尼对航标装置运动位移、振幅、能量转化功率、捕捉宽度比等的影响。根据数值模拟计算的结果,分别从振幅、平均功率、捕捉宽度比等三个角度比较三种尺寸浮子,最终选用竖直型圆柱型浮子作为航标浮子,并确定其尺寸。最后,对波浪能航标装置进行系统设计。基于上述结论,选择竖直型圆柱浮子作为航标浮子,并对液压系统,电机等做了相关参数选型设计。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U644.4;P743.2;TM612
【图文】：

浮标灯

如果运用波浪能给航标灯供电，可以说是因地制宜，恰到好处，所以波浪于我国航标[1-4]的长远发展具有重要的意义。航标以及航标灯概述标，顾名思义指的是有助于海上航行的一种标志。通过感官或者无线电传夜间给过往的船舶指明航行的方向，保障海上交通运输安全，航标按功能类，第一类是定位功能；第二类是危险警告功能；第三类是确认功能；第四指示功能。定位功能指可以让其他人知道过往船舶的位置；危险警告功能指危险的地方和阻碍船舶航行的障碍物；确认功能指可以确定船舶和航标之间方位；交通指示功能指让过往的船舶能够遵循海上交通规则，不同种类的船自的航道，海上环境保护也是依靠航标的交通指示功能。助航器具可根据工同分为内河助航器具和海域助航器具[5]；根据工作场所可靠性不同，也可分标和浮动浮标；根据其工作原理可分为可视辅助设备、无线电辅助设备和音备。

浮标灯,灯浮标

应用于航标的波浪能发电装置研究装在某些导航标志上的一种交通信号灯，确保船只在夜间安全航行。航标灯分别有固定灯标、灯浮标、灯船和灯塔 4 种[6]，并且要求在夜间发出规定的和闪光频率，达到指定的照射角度和能见距离。由于本课题主要运用灯浮标下来介绍这种类型的航标，下图是海上灯浮标样品。

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