一种波浪能转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种波浪能转换装置，包括固定支架(1)，与固定支架(1)固定连接的壳体(2)，在壳体(2)内固定有发电机(11)，与发电机相连的传动轴(10)和浮子。其特征在于，所述的浮子包括用于吸收海水表面的波浪能的漂浮浮子(3)和用于吸收海水深层的波浪能的浸没浮子(4)，两种浮子均设置有与相应的旋转杆的螺旋相匹配的螺旋通孔，并通过相应的旋转杆与设置在传动轴上的单向棘轮(9)相连，单向棘轮用于将旋转杆产生的旋转运动转换为棘轮的单向运动。

A Wave Energy Conversion Device

【技术实现步骤摘要】
一种波浪能转换装置
本专利技术属于波力发电领域，具体涉及一种波浪能转换装置。
技术介绍
能源是人类生存和发展的基石，人类社会的发展史也可以说是一部能源发展的演化史。化石燃料的不可再生性以及对环境的污染让国内外相关科研人员把目光聚焦到了新能源的研究利用上。海洋被认为是地球上最后的资源宝库，而波浪能是海洋能源中蕴藏最丰富、最有开发潜力的能源之一。我国作为海浪能源资源极其丰富的国家，充分利用波浪能这一清洁的可再生能源，建立高效率的新型波浪发电控制系统，解决可靠性提高和效率提高等关键技术，在波浪能丰富的地区进行波浪发电系统研究以缓解能源压力，对支持我国沿海城市用电和促进我国海洋资源、海洋经济的可持续开发和实现船舶动力的梦想具有重要意义。正常情况下，海洋的波浪是时刻变化的，波浪能的能量分散不易集中，而且现有的波浪能转换装置大多以单一的波浪能转换装置为主，因此致使装置的发电总效率较低，无法满足用户的正常需求。针对这种情况，波浪能转换装置的阵列式发展成为波浪发电研究人员关注的热点。但是这种阵列排布下的波浪能转换装置仅仅只是原有的波浪能转换装置数量上的整合叠加以达到更大的波能捕获，依旧无法对波浪能进行充分的利用。如何实现波浪能转换装置“系统”级的最大波能捕获以及波浪能更加充分地利用，是目前波浪发电研究中仍需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的波浪能转换装置。该装置通过比较简单的结构和部件同时吸收海洋深处的波浪能和海水表层的波浪能，并且以浮子的阵列排布形式实现波浪能的充分利用。技术方案如下：一种波浪能转换装置，包括固定支架1，与固定支架1固定连接的壳体2，在壳体2内固定有发电机11，与发电机相连的传动轴10和浮子，其特征在于，所述的浮子包括用于吸收海水表面的波浪能的漂浮浮子3和用于吸收海水深层的波浪能的浸没浮子4，两种浮子均设置有与相应的旋转杆的螺旋相匹配的螺旋通孔，并通过相应的旋转杆与设置在传动轴上的单向棘轮9相连，单向棘轮用于将旋转杆产生的旋转运动转换为棘轮的单向运动。优选地所述的装置还包括与固定支架1或壳体2固定连接的杆件固定座5，用于限制旋转杆的摆动。所述的装置包括通过固定座5固定的固定杆8，两种浮子均设置有用来将浮子串在固定杆8上的通孔，通孔的内尺寸大于固定杆8的外尺寸。所述的固定杆的截面为十字形状，用于将两种浮子串在固定杆上的浮子通孔的截面也为十字形状。在固定杆8上设置有用来限定各个浮子上下运动幅度的限位器12。在固定杆上设置有缓冲弹簧13，用以对浮子的运动起缓冲作用。本专利技术的有益效果如下：1)本装置可以充分利用不同水深层次的波浪能，利用浮子的起伏运动吸收海水表面的波浪能和一定海水深度下的波浪能。2)本装置可以实现同水深波浪能的充分利用，通过优化算法针对浮子的形状对浮子之间的间距进行设置，在尽可能节省成本的情况下实现波浪能的最大波能捕获。3)本装置将浮子起伏的波浪能转换为旋转杆的高速旋转运动，从而带动波浪发电机的传动轴旋转，使永磁同步电机发电，在尽可能减少机械器件损耗的情况下，具有从波浪力到发电机原动力输入加速的作用。4)将多个浮子通过旋转轴和棘轮固定于发电机的传动轴上，任意一个浮子的运动都可以通过传动轴带动波浪发电机进行发电，实现了波浪能更长时间地能量输出。5)装置中多个浮子运动的叠加，实现了波浪发电机更快地能量转换过程，避免了波浪发电机由于转速过低而导致的无法工作或者转换效率过低的问题。附图说明图1是一种新型的波浪能转换装置示意图。图中：1为固定支架，将整个装置固定于海底；2为壳体，发电机系统部分的防护罩；3为漂浮浮子，吸收海水表面的波浪能；4为浸没浮子，吸收海水深层的波浪能；5为杆件固定座，对旋转杆和固定杆进行固定；6为与漂浮浮子连接的旋转杆，将漂浮浮子的起伏运动转换为旋转杆高速的旋转运动；7为与浸没浮子连接的旋转杆，将浸没浮子的起伏运动转换为旋转杆高速的旋转运动；8为固定杆，固定浮子只做上下平移运动，波浪的运动不会导致浮子的旋转；9为单向棘轮，将旋转杆产生的旋转运动转换为棘轮的单向运动；10为传动轴，将棘轮产生的单相旋转运动作为原动力传递给永磁同步发电机；11为永磁同步发电机，产生电能；12为限位器，对浮子的最大运动距离进行限制，防止浮子间的相互碰撞和对装置的损坏；13为缓冲弹簧，对浮子的运动起缓冲作用，防止浮子撞击限位器造成装置和浮子的损坏；14为海面波浪。图2是浮子的俯视图。俯视图中，漂浮浮子3有3个通孔：通孔15，通孔16和通孔17。通孔15穿过漂浮浮子3的球心，呈螺旋状，螺纹形状与旋转杆6啮合；通孔16穿过漂浮浮子3，其孔径要大于固定杆8的外径，其作用是使得漂浮浮子被串在固定杆上，防止漂浮浮子摆动和旋转；通孔17穿过漂浮浮子3(因为棘轮的直径相比浮子的半径要小的多，漂浮浮子3上开设需要通孔17，用以使得通过浸没浮子4的旋转杆7穿过后与浸没浮子4连接)，呈光滑圆柱形，直径大于旋转杆7的直径，两者无啮合。浸没浮子4有2个通孔：通孔18和通孔19。通孔18穿过浸没浮子4的球心，呈螺旋状，螺纹形状与旋转杆7啮合；通孔19穿过浸没浮子4，其孔径要大于固定杆8的外径，其作用是使得浸没浮子被串在固定杆上，防止浸没浮子摆动和旋转。所述通孔15、通孔16、通孔17、通孔18、通孔19在空间上相互平行。图3是旋转杆和固定杆的形状图。图中：旋转杆6和旋转杆7的形状都呈现螺旋状；固定杆8的任意横截面呈十字状。具体实施方式参照图1、图2、图3，将装置投放于海中。装置通过支架1固定在海水中；壳体2内放置单向棘轮9、传动轴10、永磁同步发电机11等机械装置；杆件固定座5被旋转杆6、旋转杆7和固定杆8竖直平行穿过，对杆件进行固定。漂浮浮子3漂浮于海水表面，吸收海水表层的波浪能；浸没浮子4浸没于海水深层，吸收海水深层的波浪能。所述漂浮浮子3的密度小于海水密度，所述浸没浮子4的密度与海水密度一致。所述漂浮浮子3包括3个通孔。所述3个通孔分别为通孔15，通孔16，通孔17。所述通孔15穿过漂浮浮子3的球心，呈螺旋状，螺纹形状与旋转杆6啮合；所述通孔16的截面为十字形，固定杆8的截面也为十字形，通孔16的孔径要大于固定杆8的外径，通孔16其作用是使得漂浮浮子被串在固定杆上，防止漂浮浮子摆动和旋转；所述通孔17穿过漂浮浮子3，呈光滑圆柱形，直径大于螺旋杆7的直径，两者无啮合，彼此间没有相互作用力。所述通孔15、通孔16和通孔17相互平行。所述浸没浮子4包括2个通孔。所述2个通孔分别为通孔18和通孔19。所述通孔18穿过浸没浮子4的球心，呈螺旋状，螺纹形状与旋转杆7啮合；所述通孔19的截面为十字形，通孔19的孔径大于固定杆8的外径，其作用是使得浸没浮子被串在固定杆上，防止浸没浮子摆动和旋转。所述通孔18和通孔19相互平行。所述固定杆8竖直穿过通孔16和通孔19；所述固定杆8的作用是使漂浮浮子3与浸没浮子4在波浪的作用下只做垂荡方向上的平移运动，不会发生旋转。所述旋转杆6竖直穿过通孔15；所述旋转杆6将漂浮浮子3的垂荡运动转换为自身的高速旋转运动。所述旋转杆7竖直穿过通孔17和通孔18；所述旋转杆7将浸没浮子4的垂荡运动转换为自身的高速旋转运动。所述旋转杆6和旋转杆7平行，穿过壳体2，分别与单向棘轮9的两侧耦合相切。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波浪能转换装置，包括固定支架(1)，与固定支架(1)固定连接的壳体(2)，在壳体(2)内固定有发电机(11)，与发电机相连的传动轴(10)和浮子。其特征在于，所述的浮子包括用于吸收海水表面的波浪能的漂浮浮子(3)和用于吸收海水深层的波浪能的浸没浮子(4)，两种浮子均设置有与相应的旋转杆的螺旋相匹配的螺旋通孔，并通过相应的旋转杆与设置在传动轴上的单向棘轮(9)相连，单向棘轮用于将旋转杆产生的旋转运动转换为棘轮的单向运动。

【技术特征摘要】
1.一种波浪能转换装置，包括固定支架(1)，与固定支架(1)固定连接的壳体(2)，在壳体(2)内固定有发电机(11)，与发电机相连的传动轴(10)和浮子。其特征在于，所述的浮子包括用于吸收海水表面的波浪能的漂浮浮子(3)和用于吸收海水深层的波浪能的浸没浮子(4)，两种浮子均设置有与相应的旋转杆的螺旋相匹配的螺旋通孔，并通过相应的旋转杆与设置在传动轴上的单向棘轮(9)相连，单向棘轮用于将旋转杆产生的旋转运动转换为棘轮的单向运动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括与固定支架(1)或壳体(2)固定连接的杆件固定座...

【专利技术属性】
技术研发人员：方红伟，冯郁竹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12