一种波浪能发电装置，包括浮体（1)、能量转化系统（2）、导向轴（5）和阻尼盘（6）。所述传输杆与能量转化系统（2）之间连接有缓冲机构（4），所述缓冲机构（4）包含竖轴（44）、滑板（41）和弹簧；所述滑板（41）与传输杆（3）连接，所述滑板（41）与竖轴（44）滑动连接，可相对于竖轴（44）上下滑动，滑板（41）上下各与一组弹簧的一端连接，竖轴（44）的上端和下端分别与一组弹簧的另一端连接，所述竖轴（44）的下端与能量转化系统（2）的输入端连接；所述滑板的平衡静态位置在竖轴（44）的中间位置区域，当波浪产生的动能经由传输杆（3）传入能量转化系统（2）时，经过所述缓冲机构（4）的缓冲，对能量转化系统（2）起到保护作用。能量转化系统（2）包含齿轮和发电机，由纯粹的机械结构组成，实现了能量的高效传输和转化，该波浪能发电装置能有效的提高发电效率。该波浪能发电装置能有效的提高发电效率。该波浪能发电装置能有效的提高发电效率。
【技术实现步骤摘要】
一种波浪能发电装置
[0001]本专利技术涉及发电装置，具体是波浪能发电技术。
技术介绍
[0002]海洋面积占地球总面积的71％，波浪中蕴含了巨大的能量，波浪能发电成为很有潜力的新能源开发方向。但是到目前为止，波浪能的开发还没有很成熟的技术，还未能商业化，原因多种多样，但是最主要的原因有两个，即转化效率低和可靠性差。
[0003]为了改进波浪能开发中存在的效率低，可靠性差的问题，本申请人此前公开了一种波浪能发电装置WO2021/043049A1，参见图1，其包括安装在浮体中的液压缸，液压马达，以及发电机，以及通过能量输出轴与浮体中的发电机连接的水轮机。浮体下方连接有一条导向轴，导向轴穿过阻尼盘中心位置，阻尼盘可以在导向轴上滑动。
[0004]该装置从原理上是可行的，而且装置的90％以上结构处于水下，避免了海面上极端天气对装置的破坏，装置的可靠性在实际运行中得到验证，装置的能量传输系统采用了液压传递结构，液压传递结构工作性能稳定，是目前波浪能发电中常用的技术。但是由于液压传输结构相对比较复杂，能量传递路程长，总体效率不高，平均水平大约60％左右。要提高波浪能发电的效率，使之尽快商业化，就需要找到效率更高的能量传输方式。而机械传输方式，即采用齿轮直接传输，由于其结构相对简单，传递路程短，具有较高的传输效率。但是机械传输的最大缺点是可靠性较差，在实际海况，波浪能的输入很不规则，很容易对机械结构产生破坏作用。因此，如果能够解决不规则波浪对机械结构的破坏，就能有效的提高波浪能发电的效率和可靠性。另一方面，由于波浪能上下运动的，如何将两个方向的运动无间隙地转换成发电机需要的单向运动，并又要满足波浪能吸收转化装置较小的位置空间要求，也是目前该技术需要进一步改进之处。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种波浪能发电装置，在前面公开的技术的基础上，作了进一步改进，以更大程度地提高装置对波浪能利用率，并且提高可靠性，并使空间结构更加紧凑。
[0006]为实现本专利技术上述目的而采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种波浪能发电装置，包括浮体、阻尼盘、导向轴和能量转化系统。所述导向轴连接在浮体底部，导向轴从阻尼盘中心穿过，阻尼盘可以在导向轴上滑动，即阻尼盘是相对活动地套在导向轴上，在阻尼盘的上方和/或下方设有限位结构，限制阻尼盘在导向轴上的运动区间。当浮体在波浪作用下，带动导向轴一起上下运动，从而与阻尼盘之间产生相对运动，输出机械动能，通过传输杆将动能传入能量转化系统。
[0008]在本方案中，所述传输杆与能量转化系统之间连接有缓冲机构(4)，所述缓冲机构(4)包含竖轴(44)、滑板(41)和弹簧；所述滑板(41)与传输杆(3)连接，所述滑板(41)与竖轴(44)滑动连接，可相对于竖轴(44)上下滑动，滑板(41)上下各与一组弹簧的一端连接，竖轴
(44)的上端和下端分别与一组弹簧的另一端连接，这样，所述竖轴(44)的下端与能量转化系统(2)的输入端连接，竖轴(44)即相当于通过两组弹簧挂在了滑板上；所述滑板的平衡静态位置在竖轴(44)的中间位置区域，当波浪产生的动能经由传输杆(3)传入能量转化系统(2)时，先由滑板传递给弹簧，经过所述缓冲的缓冲后，再传给竖轴(44)，再输出给后面的能量转化系统(2)，对其起到保护作用。
[0009]进一步地，对于所述滑板(41)与竖轴(44)的滑动连接关系可以采用多种方式，较好的一种是，在所述竖轴(44)上设滑孔(42)，滑板(41)穿过滑孔(42)，可以上下滑动。另一种结构是，令所述滑板(41)通过其上的通孔套在竖轴(44)上，这样也可以沿竖轴(44)上下滑动。
[0010]在进一步的技术方案中，本专利技术还提供了一种纯机械结构的能量转化系统，取代以前使用的液压传输系统。所述能量转化系统(2)布置在浮体(1)内，该能量转化系统包含双面直条齿轮(22)、第一齿轮组，第二传动齿轮以及发电机(25)；所述双面直条齿轮(22)的输入端与缓冲机构的竖轴连接，接收传输杆传递的动力。所述第一齿轮组包括两组齿轮，对称设置在双面直条齿轮(22)的两侧，每组齿轮由两个齿轮同轴连接而成，其中一个齿轮与双面直条齿轮(22)的一面齿啮合，另一个齿轮与第二传动齿轮啮合，且该齿轮中心装配有超越离合器；第二传动齿轮的齿轮轴输出端装置所述发电机(25)。这种设计结构将双面直条齿轮的上下运动转化为齿轮的单项转动，从而带动发电机(25)单向转动，高效发电。
[0011]在更进一步的方案中，将浮体(1)设计为倒圆锥体结构，圆锥体的夹角可以为30
‑
160度的角度，优选角度为90
‑
120度。
[0012]经过仿真分析和试验验证，倒圆锥体浮体随波浪运动的跟随性强，能与波浪发生共振，显著提升波浪能发电装置对波浪的吸收效率。根据浮体自然振动频率的计算公式：
[0013][0014]R为浮体水线面积的半径，由于倒圆锥体的吃水线位置随海浪运动发生变化，水线面积也会随之变化，半径R也随之变化，浮体的振动频率也随海浪的频率变化，使得浮体振动频率与波浪的振动频率保持相对一致，浮体与波浪发生共振，显著提升了浮体对波浪能量的吸收。这种倒圆锥体式的浮体结构，是本专利技术的一个显著特点，只有本专利技术装置的这种工作原理才适合采用这种浮体外形。该项专利技术也可以用于本专利技术人在WO2021/043049A1中公开的波浪能发电装置上。
[0015]更进一步，还可以在阻尼盘在导向轴上的运动区间的中间位置或附近设抗衡机构，抗衡阻尼盘的向上或向下运动趋势。所述抗衡机构的抗衡力为配重的重力或浮箱的浮力，抗衡力与阻尼盘的自然运动方向相反。当阻尼盘与抗衡机构接触后，在没有外力的作用下，阻尼盘会停留在与抗衡机构刚接触的位置，即不会自动的向上、下运动，在波浪的作用下，浮体带动导向轴一起与阻尼盘之间产生相对运动，阻尼盘的运动区间在上、下两个限位结构之间，阻尼盘通过自身的阻力作用，并在抗衡机构的协同作用之下，在水下导向轴上所述运动区间的中间位置保持相对静止的状态，且在一定的波高范围内，在上方和下方均不与限位结构或浮体或随浮体一体运动的部件触碰。
[0016]本专利技术具有波浪能利用率高、结构紧凑简单、运行可靠、抗风浪、抗腐蚀能力强、维护简单等优点，可以降低波浪能的发电成本，增加其与传统能源生产的竞争力，可以解决海
上偏远岛礁，海上平台的的供电及海水淡化的用电需求。
附图说明
[0017]图1现有技术(WO2021/043049A1)中的波浪能发电装置图；
[0018]图2本专利技术的波浪能发电装置总图；
[0019]图3本专利技术的波浪能发电装置的能量传输及转化结构图；
[0020]图4本专利技术的缓冲结构侧视图。
具体实施方式
[0021]以下将参照附图和优选实施例来说明本申请的实施方式，本领域技术人员可以根据本说明书中所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种波浪能发电装置，包括浮体（1)、能量转化系统（2）、导向轴（5）和阻尼盘（6），导向轴（5）连接在浮体（1）底部，从阻尼盘（6）中心穿过，阻尼盘（6）可在导向轴（5）上滑动，导向轴（5）上设置限位结构（7），限制阻尼盘（6）的运动范围，浮体（1）与阻尼盘（6）在波浪的作用下产生相对运动，通过传输杆（3）将动能传入能量转化系统，所述能量转化系统（2）布置在浮体（1）内；其特征在于，所述传输杆与能量转化系统（2）之间连接有缓冲机构（4），所述缓冲机构（4）包含竖轴（44）、滑板（41）和弹簧；所述滑板（41）与传输杆（3）连接，所述滑板（41）与竖轴（44）滑动连接，可相对于竖轴（44）上下滑动，滑板（41）上下各与一组弹簧的一端连接，竖轴（44）的上端和下端分别与一组弹簧的另一端连接，所述竖轴（44）的下端与能量转化系统（2）的输入端连接；所述滑板的平衡静态位置在竖轴（44）的中间位置区域，当波浪产生的动能经由传输杆（3）传入能量转化系统（2）时，经过所述缓冲机构（4）的缓冲，对能量转化系统（2）起到保护作用。2.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述竖轴（44）上有滑孔（42），滑板（41）穿过滑孔（42）可以上下滑动。3.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述滑板（41）通过其上的通孔套在竖轴（44）上，可以沿竖轴（44）上下滑动。4.根据权利要求1、2或3所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述能量转化系统为纯机械传能的能量转化系统。5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王维俊，李滨，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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