一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置及具备该装置的锚固系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置及具备该装置的锚固系统，具备：密封的球形的工作舱，且在球形的径向上对称地形成有一对开口；和从工作舱两侧的开口伸出的两根弹性绳，一方的弹性绳与海面附近的波浪能装置相连，另一方的弹性绳与海底的重力锚相连；工作舱具备：与上下两根弹性绳分别连接的卷扬单元；与卷扬单元能通过齿轮啮合的锁止单元；以及控制卷扬单元和锁止单元启闭的控制单元。由此，能够根据潮位变化动态调节锚绳长度，使张紧式锚固系统兼顾潮位自适应能力和吃水调节能力，低能耗高稳定。低能耗高稳定。低能耗高稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置及具备该装置的锚固系统


[0001]本专利技术涉及波浪能领域，具体涉及一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置及具备该装置的锚固系统。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日渐枯竭，海洋作为人类经济社会发展的重要资源和战略空间而备受关注，以海上能源为代表的新能源更是巨大的能源宝库。其中，波浪能是海洋中主要的可再生能源之一，其储量大、分布广，具有广阔的开发前景。如何利用好波浪能这一清洁、无污染且易于转化的能源，对于社会经济发展和环境保护具有重大意义。
[0003]当前，波浪能装置按照约束形式不同可分为固定式和漂浮式。漂浮式波浪能装置因其对水动力环境影响小，水深适应性相对好的特点，更适合向波能密度较高的深远海发展，是波浪能领域研究的重要方向。
[0004]然而，波浪能装置锚固系统对自身的约束，以及与约束相关联的装置吃水，是影响其获能的重要参数。现有的漂浮式波浪能装置的海上定位多采用张紧式锚固，但由于漂浮式波浪能装置尺寸相对小，受潮位作用明显，锚绳长度却无法根据实际潮位变化进行动态调整，波能装置在潮位变化时工作性能受到影响，例如潮位上升时导致波浪能装置吃水增加，波浪能装置的水动力特性发生变化，影响获能效率，而潮位下降时，锚绳无法张紧，锚固系统与波浪能装置约束关系大大减弱，波浪能装置可靠性和获能效率均降低。因此，针对漂浮式波浪能装置的张紧式锚固，设计一种潮位自适应装置，提高锚固系统可靠性，并使波浪能装置稳定高效获能，成为重要课题。

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的问题：针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够根据潮位变化动态调节锚绳长度，使张紧式锚固系统兼顾潮位自适应能力和吃水调节能力，低能耗高稳定的基于张紧式锚固的潮位自适应装置及具备该装置的锚固系统。
[0006]解决问题的技术手段：本专利技术提供一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置，具备：完全浸没于水中的密封的球形的工作舱，且在球形的径向上对称地形成有一对开口；和从所述工作舱两侧的所述开口伸出的两根弹性绳，一方的弹性绳与海面附近的波浪能装置相连，另一方的弹性绳与海底的重力锚相连；所述工作舱具备：与上下两根所述弹性绳分别连接的卷扬单元，且能通过卷绕所述弹性绳的形式实现所述弹性绳的回收与释放；与所述卷扬单元能通过齿轮啮合的锁止单元，且在不通电状态下锁止所述卷扬单元向释放所述弹性绳的方向转动，在通电状态下解除对所述卷扬单元的锁止；以及控制所述卷扬单元和所述锁止单元启闭的控制单元。
[0007]根据本专利技术，潮位不变时，锁止单元不工作，卷扬单元的转动被单向锁定，锁定方向为释放弹性绳的方向，此时弹性绳不可释放且保持张紧。当潮位上升，锁止单元工作，卷扬单元解除锁定状态，即卷扬单元的转动不受限制，此时弹性绳在潮位作用下受拉而自动释放，释放到指定长度后，控制单元使锁止单元再次停止工作而再次锁定卷扬单元。当潮位下降，卷扬单元工作，由于锁止单元锁止卷扬单元向释放方向的转动但允许回收方向的转动，此时弹性绳可在卷扬单元的作用下被回收和张紧。同样地，当遭遇极端海况而需要使波浪能装置下潜而离开水动力条件复杂的海面附近时，无需启动锁止单元，通过控制单元直接控制卷扬单元回收弹性绳即可，能以简单的操作和较低的能耗提高波浪能装置在极端海况下的生存性。
[0008]借助于此，本专利技术的潮位自适应装置的机械结构简单且可靠性高，在将弹性绳调节至目标长度的过程中，卷扬单元和锁止单元无需同时工作，不会额外地消耗电能，当将弹性绳调节至目标长度后，卷扬电机和锁止电机均停止工作，不再消耗电能。此外，本专利技术通过调整弹性绳长度来实现潮位适应的工作方式，以此完全可通过调整锚绳长度改变波浪能装置C吃水，使其达到最优吃水以获得最大效率，从而使张紧式锚固系统具备潮位自适应能力和吃水调节能力，提高其工作性能及可靠性，改善波浪能装置C工作性能及获能稳定性。
[0009]也可以是，本专利技术中，还具备将所述弹性绳与所述工作舱和所述波浪能装置、重力锚相连接的连接单元；所述连接单元具备：与所述重力锚和所述波浪能装置分别连接的两个连接帽；和与两根所述弹性绳的一端分别连接的两个连接芯。
[0010]根据本专利技术，两根弹性绳中相对靠上的一根弹性绳的一端与工作舱上部连接，另一端与连接单元连接进而固定于波浪能装置上，两根弹性绳中相对靠下的一根弹性绳的一端与工作舱下部连接，另一端与连接单元连接进而固定于重力锚上，以此潮位自适应装置便可通过两个连接芯和连接帽，分别与海面的波浪能装置以及海底的重力锚连接，实现简易且稳妥的连接结构。
[0011]也可以是，本专利技术中，所述连接帽的内径大于所述连接芯的外径，所述连接帽和所述连接芯以嵌套的状态在对应位置上各开设有用于插通两根螺栓的两对互成角度的孔位。
[0012]根据本专利技术，可在波浪能装置和重力锚上预先安装连接帽，将与弹性绳连接的连接芯插入连接帽内，通过互成角度的两根螺栓使连接芯与连接帽相对固定不可分离，从而使潮位自适应装置与重力锚和波浪能装置连接，由此不仅安装与拆卸难度小，更便于潮位自适应装置的更换与维护。
[0013]也可以是，本专利技术中，所述卷扬单元具备：分别位于所述工作舱两侧的所述开口附近且分别卷绕有所述弹性绳的一对卷扬轴；分别与一对所述卷扬轴连接的一对平行的输出杆；两端分别与所述输出杆转动连接的从动杆；与所述输出杆平行地与所述从动杆转动连接的传动杆；和与所述传动杆连接的卷扬电机。
[0014]根据本专利技术，所述卷扬电机启动时，将依次带动传动杆、从动杆和两个输出杆，使卷扬轴旋转，进而实现弹性绳的收放，借助于利用杆件驱动卷扬轴，使机构整体上能承受更大外力，故而杆传动设计相比齿轮传动设计可靠性更高，更能抵御复杂海况。
[0015]也可以是，本专利技术中，所述锁止单元具备：锁止电机及与其同轴固定的传动轮；与所述传动轮啮合的从动轮；与所述从动轮同轴固定的棘爪和预加扭矩的发条盒；以及与所述棘爪啮合的棘轮；所述棘轮与所述卷扬单元连接。
[0016]根据本专利技术，锁止电机不工作时，棘爪在发条盒恢复力的作用下与棘轮啮合，从而卷扬单元被单向锁定，不可释放弹性绳，只能维持或在卷扬电机工作下回收和张紧弹性绳。锁止电机工作时，带动传动轮和从动轮转动，克服发条盒的恢复力，使棘爪与棘轮分离，卷扬单元解除锁定，可释放弹性绳，当弹性绳在潮位影响下释放到指定长度后，锁止电机停止工作，棘爪与棘轮重新啮合，卷扬单元再次锁定。一般而言，锁止单元在需要释放弹性绳的时候工作，卷扬电机在需要收紧弹性绳的时候工作，可实现潮位自适应装置的高度节能。
[0017]也可以是，本专利技术中，所述棘轮与所述卷扬单元的卷扬轴同轴固定。
[0018]根据本专利技术，卷扬单元的杆件与锁止单元的棘轮配合使传动机构的受力更加合理，相比于传统的仅依靠齿轮传动的设计，本专利技术巧妙利用可靠性更高的杆件组合以及棘轮配合承受外力而避免传动齿轮承受过大外力造成破坏，提高装置可靠性，还可避免齿轮磨损，延长装置寿命。
[0019]也可以是，本专利技术中，所述发条盒的外壳固定于所述工作舱，内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于张紧式锚固的潮位自适应装置，其特征在于，具备：完全浸没于水中的密封的球形的工作舱，且在球形的径向上对称地形成有一对开口；和从所述工作舱两侧的所述开口伸出的两根弹性绳，一方的弹性绳与海面附近的波浪能装置相连，另一方的弹性绳与海底的重力锚相连；所述工作舱具备：与上下两根所述弹性绳分别连接的卷扬单元，且能通过卷绕所述弹性绳的形式实现所述弹性绳的回收与释放；与所述卷扬单元能通过齿轮啮合的锁止单元，且在不通电状态下锁止所述卷扬单元向释放所述弹性绳的方向转动，在通电状态下解除对所述卷扬单元的锁止；以及控制所述卷扬单元和所述锁止单元启闭的控制单元。2.根据权利要求1所述的基于张紧式锚固的潮位自适应装置，其特征在于，还具备将所述弹性绳与所述工作舱和所述波浪能装置、重力锚相连接的连接单元；所述连接单元具备：与所述重力锚和所述波浪能装置分别连接的两个连接帽；和与两根所述弹性绳的一端分别连接的两个连接芯。3.根据权利要求2所述的基于张紧式锚固的潮位自适应装置，其特征在于，所述连接帽的内径大于所述连接芯的外径，所述连接帽和所述连接芯以嵌套的状态在对应位置上各开设有用于插通两根螺栓的两对互成角度的孔位。4.根据权利要求1所述的基于张紧式锚固的潮位自适应装置，其特征在于，所述卷扬单元具...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹飞飞，江小强，杜牧远，高上松，范玉鑫，李欣泽，许丞玮，史宏达，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：