一种新型点吸收波浪能转化装置，包括浮动系统，阻尼系统，阻尼系统配重，能量转换系统，该装置的大部分结构在水面以下，有效的避免了极端天气对装置的破坏。另一方面，装置的浮体采用了特殊的倒圆锥体结构，使得浮体在实际海况下能有效的跟随不规则波浪运动，有效提升了浮体吸收波浪能的效率。能量转换系统采用了新颖的磁力耦合传能结构，相对传统的液压能量传递系统，结构上得到了大大的简化，可靠性得到了很好的提高，整体波浪能转化装置的效率得到很大提高。很大提高。很大提高。
【技术实现步骤摘要】
一种新型点吸收波浪能转化装置
[0001]本专利技术涉及波浪能发电技术，具体涉及一种点吸收波浪能转化装置。
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。波浪能虽然储量大、能流密度高，但是波浪具有极强的随机性（不规则性）和极端天气下的破坏性，导致波浪能发电装置在可靠性和发电效率方面出现很明显的问题，使得波浪能至今难以商业化。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种新型点吸收波浪能转化装置整体方案，既能有效提高装置的可靠性，又能显著提高波浪能转化装置的发电效率。
[0004]为实现本专利技术上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种新型点吸收波浪能转化装置，包括浮动系统、阻尼系统、能量转换系统。
[0005]所述浮动系统包括浮体和中心导向轴，所述浮体浮于水面，所述中心导向轴固定在浮体底部中心位置；所述浮体的水平横截面积随高度不同而变化，呈上大下小的形态，尤其在吃水线附近，由水面上向水面下延伸，水平横截面积逐渐变小。所述浮体优选的外形为倒置圆锥台结构。
[0006]所述阻尼系统在浮体之下，并位于水中，所述中心导向轴从阻尼系统顶部穿进，可相对阻尼系统上下运动，使所述浮动系统在所述阻尼系统的约束下，浮体保持与阻尼系统的线性相对运动；所述阻尼系统通过连接轴与能量导入轴连接，将上下运动的能量传递给能量导入轴。
[0007]所述能量转换系统位于浮体中，所述能量导入轴与能量转换系统的能量输入部件连接，将上下运动的能量传递给能量转换系统。
[0008]根据本专利技术的一实施例，所述阻尼系统包括浮箱、阻尼盘和所述连接轴；所述浮箱用于平衡阻尼系统的重力，所述浮箱下端固定阻尼盘，上端设置至少两根连接轴，所述连接轴向上穿过浮体，可相对浮体上下运动，所述连接轴上端连接所述能量导入轴，带动能量导入轴上下运动；所述中心导向轴从浮箱的顶部穿进，可相对浮箱上下运动，对所述浮体进行约束；所述浮体在波浪的作用下发生的上下运动受到包括底部的中心导向轴和穿过浮体的两根连接轴的约束，保证浮体保持相对于阻尼系统的线性相对运动。
[0009]进一步，根据本专利技术的一实施例，浮箱为夹层筒状结构，中间有通道供中心导向轴及其延长轴穿过并在里面运动；在所述阻尼盘底部以软链的连接方式挂载有配重，所述中心导向轴的下端连接有中心导向轴延长轴，穿过配重的中心。
[0010]进一步，根据本专利技术的一实施例，所述中心导向轴延长轴的底端设置有配重限位部；所述阻尼系统在不包括配重的情况下，阻尼系统的浮力大于阻尼系统的重量，加上配重的重量后，阻尼系统的浮力小于阻尼系统的总重量；浮体在波浪的作用下在两个连接轴上
上下滑动，当浮体由下往上滑动到连接轴的中间区域时，配重与延长轴底端的配重限位部接触，即将配重的重量加载到浮体上，此时阻尼系统的重力和浮力达到动态平衡，实现阻尼系统的水下悬浮。
[0011]根据本专利技术的一实施例， 所述能量转换系统为机械能量转换系统， 包含发电机、直条齿轮、第一和第二圆盘齿轮、第一、第二、第三和第四超越离合器、第一和第二转动轴，第一和第二磁力盘、导磁盘、发电机转轴。所述直条齿轮与能量导入轴连接，将浮体吸收的波浪能通过能量导入轴形成直条齿轮上下往复运动的机械能。
[0012]所述直条齿轮具有两组左右对称的齿条，分别与第一和第二圆盘齿轮啮合，带动它们一起转动；第一圆盘齿轮的中心设置第一超越离合器，第一超越离合器与第一转动轴连接，在一个转动方向可以带动第一转动轴转动；第二圆盘齿轮设置第二超越离合器，通过第二超越离合器与第二转动轴连接，在相反的转动方向可以带动第二转动轴向相反的方向转动；所述第一和第二转动轴是同轴心转动的两根轴，第二转动轴是空心轴，第一转动轴从第二转动轴的中心穿过与导磁盘固接，第二转动轴与第一磁力盘固接；所述导磁盘位于第一、第二磁力盘之间，三者构成磁力齿轮结构，第二磁力盘固定在发电机转动轴上。
[0013]当直条齿轮上下往复运动，交替带动第一磁力盘和导磁盘单向转动，在第一和第二磁力盘和导磁盘三者的磁力耦合作用下，第二磁力盘始终向一个方向单向转动，从而通过发电机转动轴带动发电机单向转动发电。
[0014]进一步，在第一和第二转动轴上分别设置第三和第四超越离合器，防止各自的转动轴反向转动。
[0015]进一步，所述第一和第二磁力盘的盘面上相对应布置有永磁体，所述永磁体的南北极方向与转动轴平行，每个盘面上相邻的永磁体的南北极交替排列；在所述导磁盘盘面上按相同半径的圆周轴对称均匀布置有导磁体，所述永磁体与所述导磁体的布置位置对应；永磁体以及导磁体的大小、形状及个数可以相同，也可以不相同，根据轮盘转动速度及能量传输大小的设计而定。
[0016]根据本专利技术的一实施例，所述能量转换系统为液压能量转换系统，包含有液压缸、高压储能缓冲器、低压储能缓冲器、单向阀、液压马达、发电机、储油罐等部件。
[0017]由以上的技术方案可见，本专利技术公布的新型点吸收波浪能转换装置，具有如下优点：1、采用的吸收波浪能的浮体的水平横截面积是随高度不同而变化的，呈现一种上大下小的形态，尤其在吃水线附近，由水面上向水面下延伸，水平横截面积逐渐变小，这种结构的特点在于装置的吃水线是随波浪的上下振动而随之变化的，因而吃水线处的水平横截面积也是随波浪运动而变化的，因为点吸收波浪能装置的振动频率与装置吃线水横截面积有关，这种上大下小的浮体结构形式就使得装置的振荡频率会跟随波浪的振荡频率变化而变化，发生跟随性共振，结果就是装置能够吸收更宽频率范围内的波浪的能量，提升波浪能吸收效率。
[0018]2、采用的新颖的阻尼系统设计，可以将整个装置的大部分结构安放在水面以下，水面上仅仅留下一个浮体，可以有效的保留装置吸收波浪能所需要的直线运动，同时避免了海面上不规则波浪的破坏作用。
[0019]3、吸收的波浪能通过能量输入轴传递给能量转换系统，能量转换系统可以是液压传递形式，由于液压系统包含有高压储能缓冲器和低压缓冲储能器，可以缓冲不规则波浪的冲击，因此液压传递形式是目前大多数波浪能转换装置最常采用的方式，它的优点是工作状况比较平稳。但是由于这个过程存在机械能转化为液压能，液压能又转换为机械能的两个过程，能量损失比较大，转换效率通常不能超过60%。为了能够提高波浪能转换装置的整体波浪能转换效率，本专利技术还设计了新颖的机械结构的能量转换系统，这个系统中包含了磁轮盘的能量传输结构，由于磁轮盘结构的无接触，不需要润滑的特性，既能实现将往复的旋转运动转化为发电机的单向转动，还能缓冲不规则波浪的冲击，实现自动过载保护，同时还具有较高的传输效率，对于提高整个装置的发电效率，促进波浪能发电实用化、商业化起到了积极的作用。
附图说明
[0020]图1、本专利技术提出的一种新型点吸收波浪能转化装置的外观图；图2、本专利技术提出的一种新型点吸收波浪能转化装置内部结构示意图；图3、本专利技术装置设计的机械结构能量转换系统的组装图；图4、磁力耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型点吸收波浪能转化装置，包括浮动系统、阻尼系统、能量转换系统（11）：其特征在于：所述浮动系统包括浮体（1）和中心导向轴（4），所述浮体（1）浮于水面，所述中心导向轴（4）固定在浮体（1）底部中心位置；所述浮体（1）的水平横截面积随高度不同而变化，呈上大下小的形态，尤其在吃水线附近，由水面上向水面下延伸，水平横截面积逐渐变小；所述阻尼系统在浮体（1）之下，并位于水中，所述中心导向轴（4）从阻尼系统顶部穿进，可相对阻尼系统上下运动，使所述浮动系统在所述阻尼系统的约束下，浮体（1）保持与阻尼系统的线性相对运动；所述阻尼系统通过连接轴（5）与能量导入轴（6）连接，将上下运动的能量传递给能量导入轴（6）；所述能量转换系统（11）位于浮体（1）中，所述能量导入轴（6）与能量转换系统（11）的能量输入部件连接，将上下运动的能量传递给能量转换系统（11）。2.根据权利要求1所述的新型点吸收波浪能转化装置，其特征在于， 所述浮体（1）优选的外形为倒置圆锥台结构。3.根据权利要求1或2所述的新型点吸收波浪能转化装置，其特征在于，所述阻尼系统包括浮箱（2）、阻尼盘（3）和所述连接轴（5）；所述浮箱（2）用于平衡阻尼系统的重力，所述浮箱（2）下端固定阻尼盘（3），上端设置至少两根连接轴（5），所述连接轴（5）向上穿过浮体（1），可相对浮体上下运动，所述连接轴（5）上端连接所述能量导入轴（6），带动能量导入轴（6）上下运动；所述中心导向轴（4）从浮箱（2）的顶部穿进，可相对浮箱（2）上下运动，对所述浮体（1）进行约束；所述浮体（1）在波浪的作用下发生的上下运动受到包括底部的中心导向轴（4）和穿过浮体（1）的两根连接轴（5）的约束，保证浮体（1）保持相对于阻尼系统的线性相对运动。4.根据权利要求3所述的新型点吸收波浪能转化装置，其特征在于，浮箱（2）为夹层筒状结构，中间有通道供中心导向轴（4）及其延长轴（41）穿过并在里面运动；在所述阻尼盘（3）底部以软链（8）的连接方式挂载有配重（7），所述中心导向轴（4）的下端连接有中心导向轴延长轴（41），穿过配重（7）的中心。5.根据权利要求4所述的新型点吸收波浪能转化装置，其特征在于，所述中心导向轴延长轴（41）的底端设置有配重限位部（9）；所述阻尼系统在不包括配重（7）的情况下，阻尼系统的浮力大于阻尼系统的重量，加上配重（7）的重量后，阻尼系统的浮力小于阻尼系统的总重量；浮体（1）在波浪的作用下在两个连接轴（5）上上下滑动，当浮体（1）由下往上滑动到连接轴（5）的中间区域时，配重（7）与延长轴（41）底端的配重限位部（9）接触，即将配重（7）的重量加载到浮体（1）上，此时阻尼系统的重力和浮力达到动态平衡，实现阻尼系统的水下悬浮。6.根据权利要求3所述的新型点吸收波浪能转化装置，其特征在于， ...
【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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