本发明专利技术公开了一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，球形外壳的顶面安装吊装臂，下部与柔性密封罩连接，构成一个内腔，电磁线圈架、万向球、滑动件分别置于内腔中，电磁线圈架的上部与球形外壳内顶面连接，万向球罩设于电磁线圈架的外部，活塞连接杆一端自柔性密封罩底部垂直穿入并与万向球的底面连接，活塞连接杆的另一端与摆动振荡机构连接，万向球的外周面上安装有多个滑动件，滑动件与球形外壳的内周面接触，电磁线圈在电磁线圈架的外周面上设有多组，永磁块在万向球的内周面上对应设有多组。本装置可以将吊臂固定在合适的位置，且适合安装在海洋平台上、风电的桩筒上或者大型邮轮上。轮上。轮上。
【技术实现步骤摘要】
一种在复杂来流下的万向摆动发电装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及波浪发电
，尤其是涉及一种在复杂来流下的万向摆动发电装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]波浪能是在海洋能中所占比重较大的海洋能源。海水的波浪运动能产生十分巨大的能量。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94％，是各种海洋能中的“首户”。
[0003]目前世界上的波浪发电装置结构最成熟的有三种：振荡水柱式、振荡浮子式和摆式。振荡水柱式的转动机构不与海水直接接触以便维修，但是浮子振动与波浪之间的频率差异较大，导致能量利用效率较低。振荡浮子式能量转化效率高，但抵抗极端天气的能力差。摆式波浪能装置转化效率高但需要在海底安装。简便的能量转换和发电系统将大幅降低机电阻尼，有利于波浪能装置吸收波浪能。
[0004]申请号为CN 108561265 A的专利技术专利，通过主动调节压载水量，使该吃水深度与浮子模块与海波浪达到相同固有频率。针对装置的主动控制，由于对波浪进行预测需要额外的传感器，测量和分析仪器，对这些关键原件的可靠性依赖性比较大，对波浪预测的准确性比较敏感，在实际运用中会有很大的挑战。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，充分利用波浪能，优化体积，增强适用性。并提供了其工作方法。
[0006]技术方案：一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，包括吊装臂、球形外壳、电磁线圈架、万向球、滑动件、柔性密封罩、活塞连接杆、摆动振荡机构、永磁块、电磁线圈，球形外壳的顶面安装吊装臂，下部与柔性密封罩连接，构成一个内腔，电磁线圈架、万向球、滑动件分别置于内腔中，电磁线圈架的上部与球形外壳内顶面连接，万向球罩设于电磁线圈架的外部，活塞连接杆一端自柔性密封罩底部垂直穿入并与万向球的底面连接，活塞连接杆的另一端与摆动振荡机构连接，万向球的外周面上安装有多个滑动件，滑动件与球形外壳的内周面接触，电磁线圈在电磁线圈架的外周面上设有多组，永磁块在万向球的内周面上对应设有多组。
[0007]进一步的，滑动件包括卡紧弹簧、钢球限位块、钢球，万向球的外周面上间隔设有多组盲孔，每组盲孔沿万向球的经线方向排列，每个盲孔设有一个滑动件，卡紧弹簧设置于盲孔底部，钢球通过钢球限位块安装于盲孔的上部，钢球的相对两侧面分别与卡紧弹簧以及球形外壳的内周面抵合。
[0008]进一步的，摆动振荡机构包括锥形弹簧、压缩空气阀门、振荡浮子、海底阀门、过滤网，活塞连接杆的底部穿设于振荡浮子并与其连接，锥形弹簧在柔性密封罩与振荡浮子之间套设于活塞连接杆上，压缩空气阀门在振荡浮子的顶面周向间隔均布有多个，过滤网安
装于振荡浮子的底面上，振荡浮子的下部还设有海底阀门。
[0009]进一步的，本装置还包括紧定螺钉、销轴、张力绳，摆动振荡机构的外周面上间隔设有多个拉环，球形外壳的下部对应设有多个销轴，销轴通过紧定螺钉与球形外壳固定，每个拉环与对应的销轴之间分别通过一根张力绳连接。
[0010]最佳的，电磁线圈架为至少有六个棱架沿周向依次间隔连接构成的球形中空框架结构，每个棱架的外侧面上沿其延伸方向间隔缠绕有6～8组电磁线圈。
[0011]最佳的，万向球为球笼式万向节，其上部为开放端。
[0012]进一步的，球形外壳的顶部和底部均设有安装盘，其球形的内周面上对应设有多个与滑动件匹配的滑槽，球形外壳的材料为高强度钢。
[0013]最佳的，永磁块的外侧是N极，内侧是S极。
[0014]一种上述的在复杂来流下的万向摆动发电装置的使用方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：将吊装臂固定在合适的位置后，使摆动振荡机构沉入水中；
[0016]步骤二：根据所在海域的波浪特征输入波浪的频率w0；
[0017]步骤三：利用液位探深器检测得到吃水深度d；
[0018]步骤四：计算得到位移量d
h
；
[0019]步骤五：通过空压机吸入或排出摆动振荡机构的内腔室空气，使其向上移动d
h
或向下移动d
h
实现排出海水或吸入海水；结束到位后关闭空压机。
[0020]步骤六：调节好共振频率后，摆动振荡机构晃动发电。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0022]该装置属于小型的电磁式能量收集装置，现有的波浪发电装置体积较大并且安装不易。而本装置可以将吊臂固定在合适的位置，且适合安装在海洋平台上、风电的桩筒上或者大型邮轮上。
[0023]该装置为钢球与球面的接触，添加了卡紧弹簧。解决了现有的球笼式万向节在使用时不具备运动平稳的功能，往往沟道与钢球之间存在空隙，造成球笼式万向节晃动的问题。
[0024]由于波浪的运动较为复杂，结合了电磁式的发电，本装置能利用万向摆动将波浪能转为电能。
[0025]设计了圆锥形的宽频响应浮子，并且可以调节共振频率以提高波浪能的发电效率。利用锥形弹簧的弹性动能，和空气压缩机相结合，可以调节浮子吸水/排水体积，以改变固有频率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的俯视结构示意图；
[0027]图2为图1的A
‑
A剖视图，此时振荡浮子吸入海水；
[0028]图3为图1的A
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A剖视图，此时振荡浮子晃动发电；
[0029]图4为图1的B
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B剖视图，此时振荡浮子被锁紧；
[0030]图5为万向球的结构示意图；
[0031]图6为电磁线圈架的结构示意图；
[0032]图7为球形外壳的结构示意图；
[0033]图8为永磁块的布置图；
[0034]图9为本装置的发电流程图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0036]一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，如图1～8所示，包括吊装臂1、球形外壳2、电磁线圈架3、万向球4、滑动件、柔性密封罩10、活塞连接杆11、摆动振荡机构、永磁块17、电磁线圈18、紧定螺钉8、销轴9、张力绳19。
[0037]球形外壳2的顶部和底部均设有安装盘，球形外壳2提供整个装置的支撑力，球形外壳2的材料为高强度钢，球形外壳2的顶面与吊装臂1连接，吊装臂1可以安装固定在船舶两侧或者半潜平台上，也可以装在风力发电的锥形塔筒上。球形外壳2下部与柔性密封罩10连接，构成一个内腔，电磁线圈架3、万向球4、滑动件分别置于内腔中。
[0038]电磁线圈架3的上部与球形外壳2内顶面连接，球形外壳2内顶面设有固定电磁线圈架3的槽口，电磁线圈架3为至少有六个棱架沿周向依次间隔连接构成的球形中空框架结构，万向球4为球笼式万向节，其上部为开放端，万向球4罩设于电磁线圈架3的外部。
[0039]万向球4的外周面上安装有多个滑动件，滑动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，其特征在于：包括吊装臂(1)、球形外壳(2)、电磁线圈架(3)、万向球(4)、滑动件、柔性密封罩(10)、活塞连接杆(11)、摆动振荡机构、永磁块(17)、电磁线圈(18)，球形外壳(2)的顶面安装吊装臂(1)，下部与柔性密封罩(10)连接，构成一个内腔，电磁线圈架(3)、万向球(4)、滑动件分别置于内腔中，电磁线圈架(3)的上部与球形外壳(2)内顶面连接，万向球(4)罩设于电磁线圈架(3)的外部，活塞连接杆(11)一端自柔性密封罩(10)底部垂直穿入并与万向球(4)的底面连接，活塞连接杆(11)的另一端与摆动振荡机构连接，万向球(4)的外周面上安装有多个滑动件，滑动件与球形外壳(2)的内周面接触，电磁线圈(18)在电磁线圈架(3)的外周面上设有多组，永磁块(17)在万向球(4)的内周面上对应设有多组。2.根据权利要求1所述的一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，其特征在于：滑动件包括卡紧弹簧(5)、钢球限位块(6)、钢球(7)，万向球(4)的外周面上间隔设有多组盲孔，每组盲孔沿万向球(4)的经线方向排列，每个盲孔设有一个滑动件，卡紧弹簧(5)设置于盲孔底部，钢球(7)通过钢球限位块(6)安装于盲孔的上部，钢球(7)的相对两侧面分别与卡紧弹簧(5)以及球形外壳(2)的内周面抵合。3.根据权利要求1所述的一种在复杂来流下的万向摆动发电装置，其特征在于：摆动振荡机构包括锥形弹簧(12)、压缩空气阀门(13)、振荡浮子(14)、海底阀门(15)、过滤网(16)，活塞连接杆(11)的底部穿设于振荡浮子(14)并与其连接，锥形弹簧(12)在柔性密封罩(10)与振荡浮子(14)之间套设于活塞连接杆(11)上，压缩空气阀门(13)在振荡浮子(14)的顶面周向间隔均布有多个，过滤网(16)安装于振荡浮子(14)的底面上...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋苏豫，张建，殷宝吉，狄陈阳，唐文献，晏飞，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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