這個海水波能發電的專利可行嗎？

swf1945qd · 發表于 2011-9-20 21:48:11

大天使發表于 2011-9-19 23:27
4 d2 f I: u9 w0 O+ @+ v- y. ]老師傅，我仔細的看了您的帖子，現在對您的多機網架式海上電站的結構模式有幾個初步的看法說一下：1、您的這 ...

1、您的這個設想的結構組成比較的大，動輒十米八米甚至上百米的，您也知道水的能量密度是空氣的幾百倍，一旦碰到海上的大風天氣，這么大的鋼架結構要是想固定在海里不被海浪的涌動沖走的話，這個固定部位得要承受多大的力呀？這方面就算可行的話，那得需要多大的成本才能實現呀？】————
深海海浪眾所周知，總量極大，能量密度很小，即使100%的轉換海浪的話也不多，況且補充能量非常慢。那么，要想利用海浪的【波能】來發電：1、必須要單機覆蓋海浪面積大，才功率大，才經濟，毫無疑問那就要直徑大。2、覆蓋海浪面積雖然大，但是必須覆蓋密度要小，也就是說小葉片在園周上間隔很大（也就是我說的覆蓋率0.2）。
那么巨浪來了只有0.2以下的海浪能夠沖擊“可變翼”的小葉片（小導葉），這個作用力又有一部分轉化為旋轉，因而真正作用到葉輪平面上的垂直翻轉力是有限的，就好像一個大篩子，海浪打上去的受力是有限的道理一樣。
形象一點：就是一個巨型的向自行車輪（輻條上串著一串小導葉）一樣的葉輪沒在海面下，海面上方有一層同心環形支撐，這樣的雙層結構可以保證了強度。
至于成本來說是相對不大的，因為都是鋼制預制的型材，現場組裝，100噸成本費用才150萬。
2、您確定這個導葉在海水里肯定會連續不停的轉動嗎（即使是很慢的圓周轉動）？】——
這個毫無疑問，模型機在海中可以連續同向運轉（模型就是一個象四翼可變翼的“吊扇”一樣的葉輪機），浪不止，轉不停。
3、如果您的設想中電機里還有變速系統的話，這個維護保養的成本問題又該如何降低呢？】——
一級增速由一組齒輪副提速，傳到橫向傳動軸，再進入主變速箱。這個設計可以保證2年無故障運行，因為在通用技術里，這種變速結構是完全可以保證2年無故障運行的。
4、先不管保養的問題，就算是發電機的各系統一旦時間長了磨損了，維修起來是不是還需要人工下潛來進行拆卸作業呢？】——-
這個已經講得很明白了，就是有一臺完好的備用機，拖至現場，用接插式的方法，替換下來，拖回港灣進行檢修即可。
5、如果這個鋼架結構因為施工質量或是鋪設時的碰撞和摩擦而導致中空部位后期進水的話，是否會整體下沉從而增加維修的施工難度呢？又有何方案解決呢？】——
1、組裝時設立隔艙，經試壓合格后，內置傳感器，報警！通過海纜輸送到監控儀表盤，報警！2 t& n% e1 c2 H3 e2 i0 l' @7 O. I8 G+ x( i
謝謝！你的關心，謝謝！如果將了我一軍，又無法解決的話，那是救了我，避免了一場“巨額花費，生產后不能用”的尷尬結局，那才是最可悲的！再謝謝你！

大天使 · 發表于 2011-9-20 23:26:54

本帖最后由大天使于 2011-9-20 23:31 編輯

篇幅太大，我也一條一條的來回復吧！
1、第一個問題中，您的回答有點跑題，我的意思是說，這個整體的結構在海上是懸浮的，如果采用固定安裝的防漂流方式的話，那么這個固定的連接部位在大風天氣（10級或以上風力，后同）里能否承受海浪的波動和涌動作用在系統整體結構上的力呢？如果采用錨定式的話，那又該如何解決被大風天氣中的海浪推動而位移的問題？這是一個特別困擾我的問題，因為我的所有設想都無法特別有效的抵御海上的臺風侵襲而造成的損失，我所能采取的只有一個最笨的方法，那就是增加固定沉錨的配重，用絕對的重量和連接部位的堅韌性來對付臺風時期的海浪。再有就是您說的100噸150萬的成本指的是單純的材料成本還是整個系統按程序建成投產的成本？
2、變速系統在2年后出現故障了，是否也要將整機替換下來之后才能進行維修？2年的質保時間能否保證機組的成本回收呢？2年的質保能保證多少的利潤？還有一個問題也合并一起問吧：用接插的方式將發電機與主體相連，如果不用人工下潛來進行作業的話，那是不是要采用一些專用的懸吊機械設備來安裝完成呢？船只在海里是會起伏波動的，這是眾所周知的一個常識，您又如何來解決這種狀態下的安裝精度呢？
3、您的設計里發電機的尺寸和安裝方式決定了維修船的個頭也不會很小的，將來規模化實施了之后，這種體形的維修船的運營維護成本您考慮過沒有？如果發電機的葉輪纏繞上了海上的漂浮物（如魚網、海帶等），您是否也要出動一次維修船呢？如果同一海域內發生多個發電機損壞的情況，您覺得維修船一次能拖回幾臺發電機呢？
4、整體的鋼架結構設置隔艙是個好辦法，但是設想一下如果后期這個鋼架結構多處出現進水情況或是一旦發生結構變形，您將如何進行修復工作呢？現場更換部件還是整體拖回去再更換？
請您仔細的考慮一下我提出的這幾個問題，畢竟一個新興的產業涉及的方面是很多的，單純的一個原理和理論上的實現，不代表著就能形成一個產業，只有低成本、高利潤的實施方法，才能促進這個產業的普及化、規模化。我提的問題里還包含有其他相關成本方面的一些顧慮，只要這個問題能圓滿解答，那些顧慮也就能迎刃而解，這里就不一一表述了。希望這些問題能夠促進您的專利的進一步轉化，那我絞盡腦汁的思考就算是沒有白費了。呵呵

swf1945qd · 發表于 2011-9-21 15:19:11

您的回答有點跑題】——望諒解！
我的意思是說，這個整體的結構在海上是懸浮的】——是的，可以實現。而且跨度越大越穩定。就好像船越大越穩一樣。
如果采用固定安裝的防漂流方式的話，那么這個固定的連接部位在大風天氣（10級或以上風力，后同）里能否承受海浪的波動和涌動作用在系統整體結構上的力呢？】——一般不采用固定式連接。最近和一個海上漂浮式風電聯合設計，就固定在大型漂浮平臺外緣，6個直徑56米的本技術，這樣就更增加了整體的海上的穩定性。
如果采用錨定式的話，那又該如何解決被大風天氣中的海浪推動而位移的問題？這是一個特別困擾我的問題，因為我的所有設想都無法特別有效的抵御海上的臺風侵襲而造成的損失，我所能采取的只有一個最笨的方法，那就是增加固定沉錨的配重，用絕對的重量和連接部位的堅韌性來對付臺風時期的海浪。】——對，這是唯一經濟的方法，譬如用大塊的水泥“錨”。另外說一下，海面上整體結構都是鋼材（角鋼）構成的架體和衍梁，并不“兜風”所以翻轉力矩并不大。
100噸150萬的成本指的是單純的材料成本還是整個系統按程序建成投產的成本】——就是按3倍原材料的單價計算建成投產的出廠價格。例如100噸*0.6萬*3=180萬，其中包括加工組裝和管理、財務等綜合費用。
2、變速系統在2年后出現故障了，是否也要將整機替換下來之后才能進行維修？】——變速箱兩年更換后就按大修進行，恢復質量，經檢驗合格后方可。所以大修后的變速箱不應該出故障。
2年的質保時間能否保證機組的成本回收呢？】——不可能啊！10年折舊后才會瘦成本。兩年只分攤1/5的成本。
2年的質保能保證多少的利潤？】——只能得到1/5的總利潤。
用接插的方式將發電機與主體相連，如果不用人工下潛來進行作業的話，那是不是要采用一些專用的懸吊機械設備來安裝完成呢？船只在海里是會起伏波動的，這是眾所周知的一個常識，您又如何來解決這種狀態下的安裝精度呢？】——接插的方式，就是在相隔100米以上的海面維修拖船開進去，用小艇載人將“插頭”拔下，將舊發電機拖出，將新發電機拖入后拋錨固定，再用小艇將“插頭”固定即可。頂多一、兩天完成。
您的設計里發電機的尺寸和安裝方式決定了維修船的個頭也不會很小的】——小拖輪馬力不大，不要求速度大。暫時可以租借。
將來規模化實施了之后，這種體形的維修船的運營維護成本您考慮過沒有】——已經在100%成本加倍中包括了，而且有余。
如果發電機的葉輪纏繞上了海上的漂浮物（如魚網、海帶等），您是否也要出動一次維修船呢？】——幾千片導葉在上下“變翼”，肯定會有異物卡住，甚至一直在不工作，體現在發電量同比下降。當某臺發電機的功率下降到臨界值時就應該拖回維修。這在選海區時就應該盡量規避，即使發生也是可能的。如果臨近兩年就等于提前大修（其實大修的提法不恰當）。
如果同一海域內發生多個發電機損壞的情況，您覺得維修船一次能拖回幾臺發電機呢？】——那就一次拖一個吧！同時的可能不大，發生了同時故障就要考慮設計本身的“安全系數”問題了——不允許出現。
整體的鋼架結構設置隔艙是個好辦法，但是設想一下如果后期這個鋼架結構多處出現進水情況或是一旦發生結構變形，您將如何進行修復工作呢？現場更換部件還是整體拖回去再更換？】——糾正一下，鋼架是衍粱機構沒有“空間”，真正是在水下空心環狀支撐全和浮體上設有隔艙和傳感器。
請您仔細的考慮一下我提出的這幾個問題，畢竟一個新興的產業涉及的方面是很多的，單純的一個原理和理論上的實現，不代表著就能形成一個產業，只有低成本、高利潤的實施方法，才能促進這個產業的普及化、規模化。】————說的極是，謝謝！
我提的問題里還包含有其他相關成本方面的一些顧慮，只要這個問題能圓滿解答，那些顧慮也就能迎刃而解，這里就不一一表述了。希望這些問題能夠促進您的專利的進一步轉化，那我絞盡腦汁的思考就算是沒有白費了。呵呵】——太感謝了！謝謝你的一片真心！謝謝！

大天使 · 發表于 2011-9-22 09:39:34

呵呵，老爺子，您的回答有些還是詞不達意呀，我總結了一下希望您能仔細嚴謹的思考一下的地方，大體有兩個大方向的問題，表達的可能有些直白，您能明白意思就行：一、您的設計中有變速機構、導葉、發電機等運轉部件，您不能一個部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（僅僅是比如）葉輪纏住了、變速機構缺油了、齒輪卡住了、發電機線圈（或是電子元件）燒了等等，同一個故障不一定會同時出現，但是不同的故障卻有可能會同時出現的，真要是規模化了之后，天天處理故障就要費很多的功夫，把時間都花在拆裝和拖送過程上了，出船的次數多了物資消耗也就大了，人員上的配備又要占用人工成本，這都是些不可預測而又十分無奈卻又不得不干的繁瑣事情，很多投資商的萬丈雄心就是被這種事情給消磨的一干二凈而中途沮喪退出的。所以最好是盡量的將后期的維護保養的方式設計的簡化一些，因為后期的維護保養的支出往往是隱性而又致命的，只有前期的詳盡設計才能決定了后期的市場潛力。
二、還是關于進水的問題，我也糾正一下自己的說法：但凡是有隔艙的部件一旦多處進水下沉，或是整體結構中有部位發生結構變形情況的話，您想過將如何處理了嗎？其實這個問題的意思就是說一旦出現這個情況的話，您是直接打譜報廢掉還是要加大維修成本進行維修呢？能不能有相對簡單一些的方法來處理這個問題而增加發電設備的整體使用期呢？我所說的上面這兩個情況只是個比方，也許還會有別的情況導致整體結構報廢的，這方面的問題也需要仔細的研究一下。

swf1945qd · 發表于 2011-9-22 14:30:07

一、您的設計中有變速機構、導葉、發電機等運轉部件，您不能一個部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（僅僅是比如）葉輪纏住了、變速機構缺油了、齒輪卡住了、發電機線圈（或是電子元件）燒了等等，同一個故障不一定會同時出現，但是不同的故障卻有可能會同時出現的，真要是規模化了之后，天天處理故障就要費很多的功夫，把時間都花在拆裝和拖送過程上了，出船的次數多了物資消耗也就大了，人員上的配備又要占用人工成本，這都是些不可預測而又十分無奈卻又不得不干的繁瑣事情，很多投資商的萬丈雄心就是被這種事情給消磨的一干二凈而中途沮喪退出的。所以最好是盡量的將后期的維護保養的方式設計的簡化一些，因為后期的維護保養的支出往往是隱性而又致命的，只有前期的詳盡設計才能決定了后期的市場潛力。
/ S ~* ~! T" Q. y& Z二、還是關于進水的問題，我也糾正一下自己的說法：但凡是有隔艙的部件一旦多處進水下沉，或是整體結構中有部位發生結構變形情況的話，您想過將如何處理了嗎？其實這個問題的意思就是說一旦出現這個情況的話，您是直接打譜報廢掉還是要加大維修成本進行維修呢？能不能有相對簡單一些的方法來處理這個問題而增加發電設備的整體使用期呢？我所說的上面這兩個情況只是個比方，也許還會有別的情況導致整體結構報廢的，這方面的問題也需要仔細的研究一下。

swf1945qd · 發表于 2011-9-22 15:02:19

一、您的設計中有變速機構、導葉、發電機等運轉部件，您不能一個部件出了故障就要出船拖一次呀！比如（僅僅是比如）葉輪纏住了、變速機構缺油了、齒輪卡住了、發電機線圈（或是電子元件）燒了等等，同一個故障不一定會同時出現，但是不同的故障卻有可能會同時出現的，真要是規模化了之后，天天處理故障就要費很多的功夫，把時間都花在拆裝和拖送過程上了，出船的次數多了物資消耗也就大了，人員上的配備又要占用人工成本，這都是些不可預測而又十分無奈卻又不得不干的繁瑣事情，很多投資商的萬丈雄心就是被這種事情給消磨的一干二凈而中途沮喪退出的。所以最好是盡量的將后期的維護保養的方式設計的簡化一些，因為后期的維護保養的支出往往是隱性而又致命的，只有前期的詳盡設計才能決定了后期的市場潛力。】——我想您提出的問題是一個一定要解決的，否則就是不成功。我想
整個設計和技術的成敗就是一定要確保2年的無故障運行，其實并不難實現，這個技術在汽車變速器，汽輪發電機，風力發電機等設備都是普遍施行的，關鍵就是用制造工藝和精度來保證。退一步來講，其實小故障修理完全可以用小艇載人爬到平臺上的機房維修啊！
還是關于進水的問題，我也糾正一下自己的說法：但凡是有隔艙的部件一旦多處進水下沉】——如果同時多處進水，這是事故，當第一處進水時就已經自動報警了，雖然也是（制造）事故，但事實不應該出現的。因為試壓后的容器在兩年內不漏是完全可以保證的，不是問題。
整體結構中有部位發生結構變形情況的話，您想過將如何處理了嗎？】——其結構的設計和制造安裝全是“橋梁”專業的技術，不允許出現這個現象，其安全系數的設定應該大一級，即可——主要是對抗臺風的襲擊。
其實這個問題的意思就是說一旦出現這個情況的話，您是直接打譜報廢掉還是要加大維修成本進行維修呢？——退一步講真正發生此類事故，那就要改進設計。由于整體用橋梁工藝制作結構件，現場組裝，那么變形后是可以更換的。即使10年折舊的結構件還是可以清理檢測后用于新的設備制造。（船舶的壽命是幾十年）
能不能有相對簡單一些的方法來處理這個問題而增加發電設備的整體使用期呢？】——我想現代的設備，一般都在10年或更少。其好處是：通過報廢處理，就是要在設備的中年以后就更換，目的是在海洋這個特殊環境下，設備事故的成本很大。（風力發電也是如此）。另一方面，也是通過報廢，將所有的結構件，配件，發電機等進行大修，重新嚴格檢測后，合格者重新利用。其實我設定的0.2的回收率較低，其大部分都可以再利用。
我所說的上面這兩個情況只是個比方，也許還會有別的情況導致整體結構報廢的，這方面的問題也需要仔細的研究一下】——說得對，堅決支持！贊一個！也謝謝您的支持！
其實您是一個“有心人”。

大天使 · 發表于 2011-9-24 01:03:37

謝謝您老的夸獎！我的一貫理念是采用成熟的技術來實現新穎的思路，就如同您老說過的這個發電機的防水技術在電潛泵上已經很成熟了，那我就想您為什么不直接采用電潛泵的規格配件來做這個發電機呢？為啥非要做的那么大？定制的零件成本可比現有的配件成本高得多。同樣面積的海域中，一個大的發電機所能收納的能量未必就一定比多個小發電機的大，而成本卻是有明顯的差別。還有您說過的這個發電機的導葉與風機的葉片近似，那為啥不能直接用小型的風機葉片來改裝呢？在相同的質量標準保證下，也許小型化之后，電力線路與電子元配件的成本會有一定的增長（我只是猜測的），但是后期保養、維修、更換的難度和支出卻是顯而易見的降低。

swf1945qd · 發表于 2011-9-24 10:05:31

為什么不直接采用電潛泵的規格配件來做這個發電機呢？】——
這個技術是可以解決，但是不保險，不能確保2年無故障運行。況且直徑1米以上的主軸的軸封在水下運行就不簡單了。那把他上移3米到浮體的頂部主軸上進行密封多好呢？葉輪、主軸和浮體整體是一個“剛體”，很像巨型的吊扇放在海里。
為啥非要做的那么大？】——海浪波能發電的難點就是將大面積的海浪波能吸收，才能發出大功率。就和風電一樣功率大成本就低。
定制的零件成本可比現有的配件成本高得多。同樣面積的海域中，一個大的發電機所能收納的能量未必就一定比多個小發電機的大，而成本卻是有明顯的差別。】——非常可能。但成本就不會了，因為就是一套發電設備，一套配套設備，一定小于N套設備。即使有差別，那故障率則小多了，特別是要求無故障運行。因為在海里，維修的成本很大和困難。
您說過的這個發電機的導葉與風機的葉片近似，那為啥不能直接用小型的風機葉片來改裝呢？】——
本技術是N多個“可變翼”的葉片，穿在一起，才可以吸收往復的動能（海浪上下的動能）。
在相同的質量標準保證下，也許小型化之后，電力線路與電子元配件的成本會有一定的增長（我只是猜測的），但是后期保養、維修、更換的難度和支出卻是顯而易見的降低。】——恰恰相反。幾十套和一套設備的故障率，絕對不同。
謝謝！

大天使 · 發表于 2011-9-24 23:04:59

呵呵，老爺子，咱再舉個例子說明一下我的觀點吧！手拿一根直徑8毫米，長度50厘米的鋼筋持平，可以承重10斤的物體，但是如果鋼筋增加到2米的長度時，不要說承重了，恐怕自身的重量就已經使鋼筋彎曲變形了，這就是強度與長度的關系，這也關系到選用材質的成本問題，這個問題一看就明白，就不再多說了。再有就是設備問題，同樣的一筆錢，投資一套大型的定制設備，與投資多個采用現有元件（市場件）組裝的小型設備，在質量相同的情況下，肯定是小型設備的性價比高，這是我一貫的觀點。另外問一下，老爺子您有沒有設想過您的這個整體結構在更換發電機時可以使它升到海面上來，這樣就可以形成一個簡易的海上作業平臺，工作人員就可以直接站平臺上進行更換和吊裝作業了。

swf1945qd · 發表于 2011-9-25 10:41:24

咱再舉個例子說明一下我的觀點吧！手拿一根直徑8毫米，長度50厘米的鋼筋持平，可以承重10斤的物體，但是如果鋼筋增加到2米的長度時，不要說承重了，恐怕自身的重量就已經使鋼筋彎曲變形了，這就是強度與長度的關系，這也關系到選用材質的成本問題。——
對！支持！所以衍梁結構的意義就是如此，我們用加大型材的截面來加強強度，用縮短結構件的長度來解決“變形”，用加大整體結構斷面來保證整體在疾風暴雨中的剛度。
再有就是設備問題，同樣的一筆錢，投資一套大型的定制設備，與投資多個采用現有元件（市場件）組裝的小型設備，在質量相同的情況下，肯定是小型設備的性價比高，這是我一貫的觀點。】——不同意。另外多臺電機機組的故障率過于單機——這恰恰是海發電的規避的。
您有沒有設想過您的這個整體結構在更換發電機時可以使它升到海面上來，這樣就可以形成一個簡易的海上作業平臺，工作人員就可以直接站平臺上進行更換和吊裝作業了。】——如果需要更換發電機，那就是事故停車，是非正常的事故。每兩年一次的“大修”應確保不出此類事故。
而整體結構在更換發電機時可以使它【降到】海面上，技術上可以。可是沒有必要。要用最簡潔的結構保證海上2年無故障運行。
舉例：我們知道，汽車定期大修和保養的目的就是要保證在一定時間內不壞，因為任何故障都會帶來損失，甚至是巨大的。

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