本发明专利技术公开了一种多自由度筏式波浪能发电装置及发电方法，所述的装置包括彼此对置的两个工作箱，两个工作箱之间相对的一侧均内凹，在每一工作箱内内凹处的两侧均各安装一个换向齿轮组，各换向齿轮组的输入轴分别从各自所在工作箱的内凹处穿出并分别与一个平面钢架的尾部固定连接，两个平面钢架的头部则彼此转动铰接，上述的换向齿轮组还包括辅助轴和输出轴，在输入轴、辅助轴和输出轴上均安装一个棘轮和一个齿轮，输入轴和辅助轴上的两个齿轮彼此啮合，两个棘轮的安置方向相同且均与输出轴上的齿轮相啮合，输出轴上的棘轮则分别与各自所在工作箱内主轴上的一个齿轮相啮合。本发明专利技术所公开的多自由度筏式波浪能发电装置，采用了机械式传动机构，相比液压式传动机构具有成本低廉、可靠性高、维护简单等特点。
A Multi-Degree-of-Freedom Raft Wave Power Generation Device and Its Generation Method
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度筏式波浪能发电装置及发电方法
本专利技术属于波浪能发电领域，特别涉及该领域中的一种多自由度筏式波浪能发电装置及发电方法。
技术介绍
随着化石能源的日趋枯竭、温室气体排放导致的气候变化问题引起了广泛关注，开发可再生能源成为世界能源发展的重要方向。海洋波浪能作为一种新型清洁无污染的可再生能源，储量大，能量密度高，且分布广泛，因其能量易于转化而成为新型研究的重点。目前国内的筏式波浪能装置多采用液压式传动机构，对于机械式的研究较少，相比液压式传动机构，机械式具有成本低廉，可靠性高，维护简单等特点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种通过机械式传动机构实现能量稳定输出的多自由度筏式波浪能发电装置及发电方法。本专利技术采用如下技术方案：一种多自由度筏式波浪能发电装置，其改进之处在于：所述的装置包括彼此对置的两个工作箱，两个工作箱之间相对的一侧均内凹，在每一工作箱内内凹处的两侧均各安装一个换向齿轮组，各换向齿轮组的输入轴分别从各自所在工作箱的内凹处穿出并分别与一个平面钢架的尾部固定连接，两个平面钢架的头部则彼此转动铰接，上述的换向齿轮组还包括辅助轴和输出轴，在输入轴、辅助轴和输出轴上均安装一个棘轮和一个齿轮，输入轴和辅助轴上的两个齿轮彼此啮合，两个棘轮的安置方向相同且均与输出轴上的齿轮相啮合，输出轴上的棘轮则分别与各自所在工作箱内主轴上的一个齿轮相啮合，此外还在主轴上安装发条盒，在发条盒外壳上套装发条盒外接齿轮，发条盒内发条的头部与主轴相连接，尾部与发条盒外壳的内壁相连接，上述发条盒外接齿轮与其所在工作箱内飞轮轴上的棘轮相啮合，此外还在飞轮轴上安装飞轮和齿轮，该齿轮与其所在工作箱内发电机动力输入轴上的齿轮相啮合。进一步的，在两个工作箱相背的一侧均设置外凸的弧面。进一步的，在工作箱和穿出工作箱的换向齿轮组输入轴之间采用动密封处理。进一步的，平面钢架的头部形状为V形，两个平面钢架之间在V形顶点处彼此转动铰接；平面钢架的尾部为两根相互平行的钢轴，每一根钢轴的末端分别与一个从工作箱的内凹处穿出的换向齿轮组输入轴固定连接。进一步的，所述输入轴、辅助轴、输出轴、主轴和飞轮轴均通过轴承固定安装在工作箱底部的垫块上。进一步的，所述输入轴、辅助轴、输出轴和飞轮轴上的棘轮均为套装在单向轴承上的齿轮。进一步的，所述的发电机为直流发电机，该直流发电机的电力输出端通过升压斩波电路与蓄电池电连接。一种发电方法，使用上述的发电装置，其改进之处在于：发电装置安装就位并启用后，由于水面波浪作用，漂浮在水面上的两个工作箱彼此之间发生纵摇和垂荡运动，使两个平面钢架分别与其所对应的工作箱发生相对转动，从而带动各换向齿轮组的输入轴转动，再由输入轴带动辅助轴转动，由于输入轴和辅助轴的旋转方向相反但其上棘轮的安置方向相同，两个棘轮可以交替止动从而带动输出轴单向旋转，由于输出轴上棘轮的作用，当输出轴转速高于其所在工作箱内主轴的转速时，输出轴上的棘轮止动从而带动主轴转动，当输出轴转速低于其所在工作箱内主轴的转速时，输出轴上的棘轮空转，不带动主轴转动，主轴转动可带动发条转动充能，发条储存足够大的弹性势能之后可以带动发条盒及其外接齿轮转动，由于该发条盒所在工作箱内飞轮轴上棘轮的作用，当发条盒外接齿轮的转速高于飞轮轴时飞轮轴上的棘轮止动从而带动飞轮轴转动，飞轮开始储存动能，当发条盒外接齿轮转速低于飞轮轴时飞轮轴上的棘轮空转，不带动飞轮轴转动，飞轮开始释放动能，飞轮轴经齿轮传动带动直流发电机发电，直流发电机发出的电经升压斩波电路升压稳流后输入蓄电池储存。进一步的，主轴和飞轮轴均为单向转动。进一步的，发条盒外壳与其所在主轴之间的转动并不同步。本专利技术的有益效果是：本专利技术所公开的多自由度筏式波浪能发电装置，采用了机械式传动机构，相比液压式传动机构具有成本低廉、可靠性高、维护简单等特点。综合利用了两个工作箱之间的纵摇和垂荡运动所产生的能量，通过具有储能特性的发条与飞轮的组合实现捕获机械能的平稳输出，将不稳定、不连续的波浪能转化成相对稳定和连续的转动动能，降低转速波动，使直流发电机始终维持在正常工作的转速阈值之上，有效的提高了发电效率。通过升压斩波电路和蓄电池的组合，进一步的稳定和储存电能，方便对发电装置发出电能的利用。本专利技术所公开的发电方法，利用了换向齿轮组输入轴和辅助轴的旋转方向相反但其上棘轮安置方向相同的特点，将输入轴的双向转动转化为输出轴的单向转动；当输出轴转速高于其所在工作箱内主轴的转速时，输出轴上的棘轮止动从而带动主轴转动，当输出轴转速低于其所在工作箱内主轴的转速时，输出轴上的棘轮空转，不带动主轴转动，保证了能量从输出轴到主轴的单向传递；当发条盒外接齿轮的转速高于飞轮轴时飞轮轴上的棘轮止动从而带动飞轮轴转动，当发条盒外接齿轮转速低于飞轮轴时飞轮轴上的棘轮空转，不带动飞轮轴转动，保证了能量从主轴到飞轮轴的单向传递。附图说明图1是本专利技术实施例1所公开发电装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例1所公开发电装置中工作箱的内部结构示意图；图3是本专利技术实施例1所公开发电装置中平面钢架与其所对应的工作箱内各轴之间的传动关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，如图1-3所示，本实施例公开了一种多自由度筏式波浪能发电装置，所述的装置包括彼此对置的两个工作箱102，两个工作箱之间相对的一侧均内凹，在每一工作箱内内凹处的两侧均各安装一个换向齿轮组，各换向齿轮组的输入轴201分别从各自所在工作箱的内凹处穿出并分别与一个平面钢架101的尾部固定连接，两个平面钢架的头部则彼此转动铰接103，上述的换向齿轮组还包括辅助轴202和输出轴203，在输入轴、辅助轴和输出轴上均安装一个棘轮和一个齿轮，输入轴和辅助轴上的两个齿轮彼此啮合，输入轴棘轮204和辅助轴棘轮205的安置方向相同且均与输出轴上的齿轮相啮合，输出轴上的棘轮206则分别与各自所在工作箱内主轴301上的一个齿轮相啮合，即主轴上有两个齿轮分别与其所在工作箱内两个换向齿轮组输出轴上的棘轮相啮合，此外还在主轴上安装发条盒302，在发条盒外壳上套装发条盒外接齿轮303，发条盒内发条的头部与主轴相连接，尾部与发条盒外壳的内壁相连接，上述发条盒外接齿轮与其所在工作箱内飞轮轴304上的棘轮306相啮合，此外还在飞轮轴上安装飞轮305和齿轮307，该齿轮与其所在工作箱内发电机401动力输入轴上的齿轮相啮合。在本实施例中，在两个工作箱相背的一侧均设置外凸的弧面。在工作箱和穿出工作箱的换向齿轮组输入轴之间采用动密封处理。平面钢架的头部形状为V形，两个平面钢架之间在V形顶点处彼此转动铰接；平面钢架的尾部为两根相互平行的钢轴104，每一根钢轴的末端分别与一个从工作箱的内凹处穿出的换向齿轮组输入轴固定连接。所述输入轴、辅助轴、输出轴、主轴和飞轮轴均通过轴承固定安装在工作箱底部的垫块上。所述输入轴、辅助轴、输出轴和飞轮轴上的棘轮均为套装在单向轴承上的齿轮。所述的发电机为直流发电机，该直流发电机的电力输出端通过升压斩波电路与蓄电池电连接。本实施例还公开了一种发电方法，使用上述的发电装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：所述的装置包括彼此对置的两个工作箱，两个工作箱之间相对的一侧均内凹，在每一工作箱内内凹处的两侧均各安装一个换向齿轮组，各换向齿轮组的输入轴分别从各自所在工作箱的内凹处穿出并分别与一个平面钢架的尾部固定连接，两个平面钢架的头部则彼此转动铰接，上述的换向齿轮组还包括辅助轴和输出轴，在输入轴、辅助轴和输出轴上均安装一个棘轮和一个齿轮，输入轴和辅助轴上的两个齿轮彼此啮合，两个棘轮的安置方向相同且均与输出轴上的齿轮相啮合，输出轴上的棘轮则分别与各自所在工作箱内主轴上的一个齿轮相啮合，此外还在主轴上安装发条盒，在发条盒外壳上套装发条盒外接齿轮，发条盒内发条的头部与主轴相连接，尾部与发条盒外壳的内壁相连接，上述发条盒外接齿轮与其所在工作箱内飞轮轴上的棘轮相啮合，此外还在飞轮轴上安装飞轮和齿轮，该齿轮与其所在工作箱内发电机动力输入轴上的齿轮相啮合。
【技术特征摘要】
1.一种多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：所述的装置包括彼此对置的两个工作箱，两个工作箱之间相对的一侧均内凹，在每一工作箱内内凹处的两侧均各安装一个换向齿轮组，各换向齿轮组的输入轴分别从各自所在工作箱的内凹处穿出并分别与一个平面钢架的尾部固定连接，两个平面钢架的头部则彼此转动铰接，上述的换向齿轮组还包括辅助轴和输出轴，在输入轴、辅助轴和输出轴上均安装一个棘轮和一个齿轮，输入轴和辅助轴上的两个齿轮彼此啮合，两个棘轮的安置方向相同且均与输出轴上的齿轮相啮合，输出轴上的棘轮则分别与各自所在工作箱内主轴上的一个齿轮相啮合，此外还在主轴上安装发条盒，在发条盒外壳上套装发条盒外接齿轮，发条盒内发条的头部与主轴相连接，尾部与发条盒外壳的内壁相连接，上述发条盒外接齿轮与其所在工作箱内飞轮轴上的棘轮相啮合，此外还在飞轮轴上安装飞轮和齿轮，该齿轮与其所在工作箱内发电机动力输入轴上的齿轮相啮合。2.根据权利要求1所述的多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：在两个工作箱相背的一侧均设置外凸的弧面。3.根据权利要求1所述的多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：在工作箱和穿出工作箱的换向齿轮组输入轴之间采用动密封处理。4.根据权利要求1所述的多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：平面钢架的头部形状为V形，两个平面钢架之间在V形顶点处彼此转动铰接；平面钢架的尾部为两根相互平行的钢轴，每一根钢轴的末端分别与一个从工作箱的内凹处穿出的换向齿轮组输入轴固定连接。5.根据权利要求1所述的多自由度筏式波浪能发电装置，其特征在于：所述输入轴、辅助轴、输出轴、主轴和飞轮轴均通过轴承固定安装在工作箱底部的垫块上...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹飞飞，史宏达，白浩哲，潘奕霖，韩蒙，赵晨羽，潘鑫，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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