这个海水波能发电的专利可行吗？

swf1945qd · 发表于 2011-9-20 21:48:11

大天使发表于 2011-9-19 23:27 ; U" ~* G7 U' r6 K; O
老师傅，我仔细的看了您的帖子，现在对您的多机网架式海上电站的结构模式有几个初步的看法说一下：1、您的这 ...

1、您的这个设想的结构组成比较的大，动辄十米八米甚至上百米的，您也知道水的能量密度是空气的几百倍，一旦碰到海上的大风天气，这么大的钢架结构要是想固定在海里不被海浪的涌动冲走的话，这个固定部位得要承受多大的力呀？这方面就算可行的话，那得需要多大的成本才能实现呀？】————
深海海浪众所周知，总量极大，能量密度很小，即使100%的转换海浪的话也不多，况且补充能量非常慢。那么，要想利用海浪的【波能】来发电：1、必须要单机覆盖海浪面积大，才功率大，才经济，毫无疑问那就要直径大。2、覆盖海浪面积虽然大，但是必须覆盖密度要小，也就是说小叶片在园周上间隔很大（也就是我说的覆盖率0.2）。
那么巨浪来了只有0.2以下的海浪能够冲击“可变翼”的小叶片（小导叶），这个作用力又有一部分转化为旋转，因而真正作用到叶轮平面上的垂直翻转力是有限的，就好像一个大筛子，海浪打上去的受力是有限的道理一样。
形象一点：就是一个巨型的向自行车轮（辐条上串着一串小导叶）一样的叶轮没在海面下，海面上方有一层同心环形支撑，这样的双层结构可以保证了强度。
至于成本来说是相对不大的，因为都是钢制预制的型材，现场组装，100吨成本费用才150万。
2、您确定这个导叶在海水里肯定会连续不停的转动吗（即使是很慢的圆周转动）？】——
这个毫无疑问，模型机在海中可以连续同向运转（模型就是一个象四翼可变翼的“吊扇”一样的叶轮机），浪不止，转不停。
3、如果您的设想中电机里还有变速系统的话，这个维护保养的成本问题又该如何降低呢？】——
一级增速由一组齿轮副提速，传到横向传动轴，再进入主变速箱。这个设计可以保证2年无故障运行，因为在通用技术里，这种变速结构是完全可以保证2年无故障运行的。
4、先不管保养的问题，就算是发电机的各系统一旦时间长了磨损了，维修起来是不是还需要人工下潜来进行拆卸作业呢？】——-
这个已经讲得很明白了，就是有一台完好的备用机，拖至现场，用接插式的方法，替换下来，拖回港湾进行检修即可。
5、如果这个钢架结构因为施工质量或是铺设时的碰撞和摩擦而导致中空部位后期进水的话，是否会整体下沉从而增加维修的施工难度呢？又有何方案解决呢？】——
1、组装时设立隔舱，经试压合格后，内置传感器，报警！通过海缆输送到监控仪表盘，报警！2 t& n% e1 c2 H3 e2 i0 l' @7 O. I8 G+ x( i
谢谢！你的关心，谢谢！如果将了我一军，又无法解决的话，那是救了我，避免了一场“巨额花费，生产后不能用”的尴尬结局，那才是最可悲的！再谢谢你！

大天使 · 发表于 2011-9-20 23:26:54

本帖最后由大天使于 2011-9-20 23:31 编辑

篇幅太大，我也一条一条的来回复吧！
1、第一个问题中，您的回答有点跑题，我的意思是说，这个整体的结构在海上是悬浮的，如果采用固定安装的防漂流方式的话，那么这个固定的连接部位在大风天气（10级或以上风力，后同）里能否承受海浪的波动和涌动作用在系统整体结构上的力呢？如果采用锚定式的话，那又该如何解决被大风天气中的海浪推动而位移的问题？这是一个特别困扰我的问题，因为我的所有设想都无法特别有效的抵御海上的台风侵袭而造成的损失，我所能采取的只有一个最笨的方法，那就是增加固定沉锚的配重，用绝对的重量和连接部位的坚韧性来对付台风时期的海浪。再有就是您说的100吨150万的成本指的是单纯的材料成本还是整个系统按程序建成投产的成本？
2、变速系统在2年后出现故障了，是否也要将整机替换下来之后才能进行维修？2年的质保时间能否保证机组的成本回收呢？2年的质保能保证多少的利润？还有一个问题也合并一起问吧：用接插的方式将发电机与主体相连，如果不用人工下潜来进行作业的话，那是不是要采用一些专用的悬吊机械设备来安装完成呢？船只在海里是会起伏波动的，这是众所周知的一个常识，您又如何来解决这种状态下的安装精度呢？
3、您的设计里发电机的尺寸和安装方式决定了维修船的个头也不会很小的，将来规模化实施了之后，这种体形的维修船的运营维护成本您考虑过没有？如果发电机的叶轮缠绕上了海上的漂浮物（如鱼网、海带等），您是否也要出动一次维修船呢？如果同一海域内发生多个发电机损坏的情况，您觉得维修船一次能拖回几台发电机呢？
4、整体的钢架结构设置隔舱是个好办法，但是设想一下如果后期这个钢架结构多处出现进水情况或是一旦发生结构变形，您将如何进行修复工作呢？现场更换部件还是整体拖回去再更换？
请您仔细的考虑一下我提出的这几个问题，毕竟一个新兴的产业涉及的方面是很多的，单纯的一个原理和理论上的实现，不代表着就能形成一个产业，只有低成本、高利润的实施方法，才能促进这个产业的普及化、规模化。我提的问题里还包含有其他相关成本方面的一些顾虑，只要这个问题能圆满解答，那些顾虑也就能迎刃而解，这里就不一一表述了。希望这些问题能够促进您的专利的进一步转化，那我绞尽脑汁的思考就算是没有白费了。呵呵

swf1945qd · 发表于 2011-9-21 15:19:11

您的回答有点跑题】——望谅解！
我的意思是说，这个整体的结构在海上是悬浮的】——是的，可以实现。而且跨度越大越稳定。就好像船越大越稳一样。
如果采用固定安装的防漂流方式的话，那么这个固定的连接部位在大风天气（10级或以上风力，后同）里能否承受海浪的波动和涌动作用在系统整体结构上的力呢？】——一般不采用固定式连接。最近和一个海上漂浮式风电联合设计，就固定在大型漂浮平台外缘，6个直径56米的本技术，这样就更增加了整体的海上的稳定性。
如果采用锚定式的话，那又该如何解决被大风天气中的海浪推动而位移的问题？这是一个特别困扰我的问题，因为我的所有设想都无法特别有效的抵御海上的台风侵袭而造成的损失，我所能采取的只有一个最笨的方法，那就是增加固定沉锚的配重，用绝对的重量和连接部位的坚韧性来对付台风时期的海浪。】——对，这是唯一经济的方法，譬如用大块的水泥“锚”。另外说一下，海面上整体结构都是钢材（角钢）构成的架体和衍梁，并不“兜风”所以翻转力矩并不大。
100吨150万的成本指的是单纯的材料成本还是整个系统按程序建成投产的成本】——就是按3倍原材料的单价计算建成投产的出厂价格。例如100吨*0.6万*3=180万，其中包括加工组装和管理、财务等综合费用。
2、变速系统在2年后出现故障了，是否也要将整机替换下来之后才能进行维修？】——变速箱两年更换后就按大修进行，恢复质量，经检验合格后方可。所以大修后的变速箱不应该出故障。
2年的质保时间能否保证机组的成本回收呢？】——不可能啊！10年折旧后才会瘦成本。两年只分摊1/5的成本。
2年的质保能保证多少的利润？】——只能得到1/5的总利润。
用接插的方式将发电机与主体相连，如果不用人工下潜来进行作业的话，那是不是要采用一些专用的悬吊机械设备来安装完成呢？船只在海里是会起伏波动的，这是众所周知的一个常识，您又如何来解决这种状态下的安装精度呢？】——接插的方式，就是在相隔100米以上的海面维修拖船开进去，用小艇载人将“插头”拔下，将旧发电机拖出，将新发电机拖入后抛锚固定，再用小艇将“插头”固定即可。顶多一、两天完成。
您的设计里发电机的尺寸和安装方式决定了维修船的个头也不会很小的】——小拖轮马力不大，不要求速度大。暂时可以租借。
将来规模化实施了之后，这种体形的维修船的运营维护成本您考虑过没有】——已经在100%成本加倍中包括了，而且有余。
如果发电机的叶轮缠绕上了海上的漂浮物（如鱼网、海带等），您是否也要出动一次维修船呢？】——几千片导叶在上下“变翼”，肯定会有异物卡住，甚至一直在不工作，体现在发电量同比下降。当某台发电机的功率下降到临界值时就应该拖回维修。这在选海区时就应该尽量规避，即使发生也是可能的。如果临近两年就等于提前大修（其实大修的提法不恰当）。
如果同一海域内发生多个发电机损坏的情况，您觉得维修船一次能拖回几台发电机呢？】——那就一次拖一个吧！同时的可能不大，发生了同时故障就要考虑设计本身的“安全系数”问题了——不允许出现。
整体的钢架结构设置隔舱是个好办法，但是设想一下如果后期这个钢架结构多处出现进水情况或是一旦发生结构变形，您将如何进行修复工作呢？现场更换部件还是整体拖回去再更换？】——纠正一下，钢架是衍粱机构没有“空间”，真正是在水下空心环状支撑全和浮体上设有隔舱和传感器。
请您仔细的考虑一下我提出的这几个问题，毕竟一个新兴的产业涉及的方面是很多的，单纯的一个原理和理论上的实现，不代表着就能形成一个产业，只有低成本、高利润的实施方法，才能促进这个产业的普及化、规模化。】————说的极是，谢谢！
我提的问题里还包含有其他相关成本方面的一些顾虑，只要这个问题能圆满解答，那些顾虑也就能迎刃而解，这里就不一一表述了。希望这些问题能够促进您的专利的进一步转化，那我绞尽脑汁的思考就算是没有白费了。呵呵】——太感谢了！谢谢你的一片真心！谢谢！

大天使 · 发表于 2011-9-22 09:39:34

呵呵，老爷子，您的回答有些还是词不达意呀，我总结了一下希望您能仔细严谨的思考一下的地方，大体有两个大方向的问题，表达的可能有些直白，您能明白意思就行：一、您的设计中有变速机构、导叶、发电机等运转部件，您不能一个部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（仅仅是比如）叶轮缠住了、变速机构缺油了、齿轮卡住了、发电机线圈（或是电子元件）烧了等等，同一个故障不一定会同时出现，但是不同的故障却有可能会同时出现的，真要是规模化了之后，天天处理故障就要费很多的功夫，把时间都花在拆装和拖送过程上了，出船的次数多了物资消耗也就大了，人员上的配备又要占用人工成本，这都是些不可预测而又十分无奈却又不得不干的繁琐事情，很多投资商的万丈雄心就是被这种事情给消磨的一干二净而中途沮丧退出的。所以最好是尽量的将后期的维护保养的方式设计的简化一些，因为后期的维护保养的支出往往是隐性而又致命的，只有前期的详尽设计才能决定了后期的市场潜力。
二、还是关于进水的问题，我也纠正一下自己的说法：但凡是有隔舱的部件一旦多处进水下沉，或是整体结构中有部位发生结构变形情况的话，您想过将如何处理了吗？其实这个问题的意思就是说一旦出现这个情况的话，您是直接打谱报废掉还是要加大维修成本进行维修呢？能不能有相对简单一些的方法来处理这个问题而增加发电设备的整体使用期呢？我所说的上面这两个情况只是个比方，也许还会有别的情况导致整体结构报废的，这方面的问题也需要仔细的研究一下。

swf1945qd · 发表于 2011-9-22 14:30:07

一、您的设计中有变速机构、导叶、发电机等运转部件，您不能一个部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（仅仅是比如）叶轮缠住了、变速机构缺油了、齿轮卡住了、发电机线圈（或是电子元件）烧了等等，同一个故障不一定会同时出现，但是不同的故障却有可能会同时出现的，真要是规模化了之后，天天处理故障就要费很多的功夫，把时间都花在拆装和拖送过程上了，出船的次数多了物资消耗也就大了，人员上的配备又要占用人工成本，这都是些不可预测而又十分无奈却又不得不干的繁琐事情，很多投资商的万丈雄心就是被这种事情给消磨的一干二净而中途沮丧退出的。所以最好是尽量的将后期的维护保养的方式设计的简化一些，因为后期的维护保养的支出往往是隐性而又致命的，只有前期的详尽设计才能决定了后期的市场潜力。
/ S ~* ~! T" Q. y& Z二、还是关于进水的问题，我也纠正一下自己的说法：但凡是有隔舱的部件一旦多处进水下沉，或是整体结构中有部位发生结构变形情况的话，您想过将如何处理了吗？其实这个问题的意思就是说一旦出现这个情况的话，您是直接打谱报废掉还是要加大维修成本进行维修呢？能不能有相对简单一些的方法来处理这个问题而增加发电设备的整体使用期呢？我所说的上面这两个情况只是个比方，也许还会有别的情况导致整体结构报废的，这方面的问题也需要仔细的研究一下。

swf1945qd · 发表于 2011-9-22 15:02:19

一、您的设计中有变速机构、导叶、发电机等运转部件，您不能一个部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（仅仅是比如）叶轮缠住了、变速机构缺油了、齿轮卡住了、发电机线圈（或是电子元件）烧了等等，同一个故障不一定会同时出现，但是不同的故障却有可能会同时出现的，真要是规模化了之后，天天处理故障就要费很多的功夫，把时间都花在拆装和拖送过程上了，出船的次数多了物资消耗也就大了，人员上的配备又要占用人工成本，这都是些不可预测而又十分无奈却又不得不干的繁琐事情，很多投资商的万丈雄心就是被这种事情给消磨的一干二净而中途沮丧退出的。所以最好是尽量的将后期的维护保养的方式设计的简化一些，因为后期的维护保养的支出往往是隐性而又致命的，只有前期的详尽设计才能决定了后期的市场潜力。】——我想您提出的问题是一个一定要解决的，否则就是不成功。我想
整个设计和技术的成败就是一定要确保2年的无故障运行，其实并不难实现，这个技术在汽车变速器，汽轮发电机，风力发电机等设备都是普遍施行的，关键就是用制造工艺和精度来保证。退一步来讲，其实小故障修理完全可以用小艇载人爬到平台上的机房维修啊！
还是关于进水的问题，我也纠正一下自己的说法：但凡是有隔舱的部件一旦多处进水下沉】——如果同时多处进水，这是事故，当第一处进水时就已经自动报警了，虽然也是（制造）事故，但事实不应该出现的。因为试压后的容器在两年内不漏是完全可以保证的，不是问题。
整体结构中有部位发生结构变形情况的话，您想过将如何处理了吗？】——其结构的设计和制造安装全是“桥梁”专业的技术，不允许出现这个现象，其安全系数的设定应该大一级，即可——主要是对抗台风的袭击。
其实这个问题的意思就是说一旦出现这个情况的话，您是直接打谱报废掉还是要加大维修成本进行维修呢？——退一步讲真正发生此类事故，那就要改进设计。由于整体用桥梁工艺制作结构件，现场组装，那么变形后是可以更换的。即使10年折旧的结构件还是可以清理检测后用于新的设备制造。（船舶的寿命是几十年）
能不能有相对简单一些的方法来处理这个问题而增加发电设备的整体使用期呢？】——我想现代的设备，一般都在10年或更少。其好处是：通过报废处理，就是要在设备的中年以后就更换，目的是在海洋这个特殊环境下，设备事故的成本很大。（风力发电也是如此）。另一方面，也是通过报废，将所有的结构件，配件，发电机等进行大修，重新严格检测后，合格者重新利用。其实我设定的0.2的回收率较低，其大部分都可以再利用。
我所说的上面这两个情况只是个比方，也许还会有别的情况导致整体结构报废的，这方面的问题也需要仔细的研究一下】——说得对，坚决支持！赞一个！也谢谢您的支持！
其实您是一个“有心人”。

大天使 · 发表于 2011-9-24 01:03:37

谢谢您老的夸奖！我的一贯理念是采用成熟的技术来实现新颖的思路，就如同您老说过的这个发电机的防水技术在电潜泵上已经很成熟了，那我就想您为什么不直接采用电潜泵的规格配件来做这个发电机呢？为啥非要做的那么大？定制的零件成本可比现有的配件成本高得多。同样面积的海域中，一个大的发电机所能收纳的能量未必就一定比多个小发电机的大，而成本却是有明显的差别。还有您说过的这个发电机的导叶与风机的叶片近似，那为啥不能直接用小型的风机叶片来改装呢？在相同的质量标准保证下，也许小型化之后，电力线路与电子元配件的成本会有一定的增长（我只是猜测的），但是后期保养、维修、更换的难度和支出却是显而易见的降低。

swf1945qd · 发表于 2011-9-24 10:05:31

为什么不直接采用电潜泵的规格配件来做这个发电机呢？】——
这个技术是可以解决，但是不保险，不能确保2年无故障运行。况且直径1米以上的主轴的轴封在水下运行就不简单了。那把他上移3米到浮体的顶部主轴上进行密封多好呢？叶轮、主轴和浮体整体是一个“刚体”，很像巨型的吊扇放在海里。
为啥非要做的那么大？】——海浪波能发电的难点就是将大面积的海浪波能吸收，才能发出大功率。就和风电一样功率大成本就低。
定制的零件成本可比现有的配件成本高得多。同样面积的海域中，一个大的发电机所能收纳的能量未必就一定比多个小发电机的大，而成本却是有明显的差别。】——非常可能。但成本就不会了，因为就是一套发电设备，一套配套设备，一定小于N套设备。即使有差别，那故障率则小多了，特别是要求无故障运行。因为在海里，维修的成本很大和困难。
您说过的这个发电机的导叶与风机的叶片近似，那为啥不能直接用小型的风机叶片来改装呢？】——
本技术是N多个“可变翼”的叶片，穿在一起，才可以吸收往复的动能（海浪上下的动能）。
在相同的质量标准保证下，也许小型化之后，电力线路与电子元配件的成本会有一定的增长（我只是猜测的），但是后期保养、维修、更换的难度和支出却是显而易见的降低。】——恰恰相反。几十套和一套设备的故障率，绝对不同。
谢谢！

大天使 · 发表于 2011-9-24 23:04:59

呵呵，老爷子，咱再举个例子说明一下我的观点吧！手拿一根直径8毫米，长度50厘米的钢筋持平，可以承重10斤的物体，但是如果钢筋增加到2米的长度时，不要说承重了，恐怕自身的重量就已经使钢筋弯曲变形了，这就是强度与长度的关系，这也关系到选用材质的成本问题，这个问题一看就明白，就不再多说了。再有就是设备问题，同样的一笔钱，投资一套大型的定制设备，与投资多个采用现有元件（市场件）组装的小型设备，在质量相同的情况下，肯定是小型设备的性价比高，这是我一贯的观点。另外问一下，老爷子您有没有设想过您的这个整体结构在更换发电机时可以使它升到海面上来，这样就可以形成一个简易的海上作业平台，工作人员就可以直接站平台上进行更换和吊装作业了。

swf1945qd · 发表于 2011-9-25 10:41:24

咱再举个例子说明一下我的观点吧！手拿一根直径8毫米，长度50厘米的钢筋持平，可以承重10斤的物体，但是如果钢筋增加到2米的长度时，不要说承重了，恐怕自身的重量就已经使钢筋弯曲变形了，这就是强度与长度的关系，这也关系到选用材质的成本问题。——
对！支持！所以衍梁结构的意义就是如此，我们用加大型材的截面来加强强度，用缩短结构件的长度来解决“变形”，用加大整体结构断面来保证整体在疾风暴雨中的刚度。
再有就是设备问题，同样的一笔钱，投资一套大型的定制设备，与投资多个采用现有元件（市场件）组装的小型设备，在质量相同的情况下，肯定是小型设备的性价比高，这是我一贯的观点。】——不同意。另外多台电机机组的故障率过于单机——这恰恰是海发电的规避的。
您有没有设想过您的这个整体结构在更换发电机时可以使它升到海面上来，这样就可以形成一个简易的海上作业平台，工作人员就可以直接站平台上进行更换和吊装作业了。】——如果需要更换发电机，那就是事故停车，是非正常的事故。每两年一次的“大修”应确保不出此类事故。
而整体结构在更换发电机时可以使它【降到】海面上，技术上可以。可是没有必要。要用最简洁的结构保证海上2年无故障运行。
举例：我们知道，汽车定期大修和保养的目的就是要保证在一定时间内不坏，因为任何故障都会带来损失，甚至是巨大的。

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