【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及波浪发电领域，尤其涉及一种系揽柱水体波动发电装置。
技术介绍
1、伴随着水运业务在不断增长，水路运输工具所导致的环境污染问题愈发严重，船舶在码头停靠时的用电方式一直有待解决，目前广泛使用的柴油发电装置存在温室效应、噪音污染等问题。在此背景下，亟需寻找化石能源替代能源。另一方面，岸电成本较高，部分老旧船无法加装岸电供给装置且在部分区域无可用岸电。寻求既环保又经济的替代能源成为目前亟需解决的问题。分布广、蕴含能量大的环保可再生能源——水波成为替代化石能源的最优选择，它的收集利用受到广泛关注。
2、国内外也投入了大量人力财力进行研究，目前传统水体波能转换装置共有四种类型：1、“点头鸭”式波能转换装置，可有效地利用水波的动压力、静压力，但该装置可靠性差，对不规则波系统效率低。2、收缩波道式波能转换装置，该装置可靠性高；维护费用低，但对地理位置要求极高，现实中推广难度极大。3、振荡水柱式波能转换装置，该装置可利用共振加强水柱振幅；抗恶劣天气性能好；故障率低，但效率低下；建造难度大且成本高。4、振荡浮子式波能转换装置，该装置建造难度小；成本低；效率较高；振荡浮子制造简单；功能一机多用。前述的四种波能转换装置系泊困难，建造费用昂贵，施工困难；而且电能输送成本高，波能转换效率较低。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，提出一种系泊简单、成本较低、施工简单难、波能转换效率较高的系揽柱水体波动发电装置。
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案
3、提供一种系揽柱水体波动发电装置，包括安装在系揽柱径向的若干径向波动收集机构和设置在系揽柱轴向的若干轴向波动收集机构，径向波动收集机构与轴向波动收集机构结构相同；径向波动收集机构和轴向波动收集机构的输出端均连接有换向定向齿轮箱，换向定向齿轮箱连接有波动采集机构。
4、进一步地，径向波动收集机构包括有驱动臂、球头万向节、输出臂、输出齿条、第一收集齿轮和第二收集齿轮，驱动臂一端固定在系揽柱上，另一端通过球头万向节与输出臂连接，输出臂与齿条固定连接，齿条与第一收集齿轮啮合连接，第一输出齿轮与第二收集齿轮啮合连接，第二收集齿轮与换向定向齿轮箱连接。
5、进一步地，输出臂垂直于输出齿条的长度方向；驱动臂固定在系揽柱的径向方向上。
6、进一步地，换向定向齿轮箱包括有输入齿轮、箱体、第一传动齿轮、轮转动轴、第一输出齿轮、第二输出齿轮、输出轴、第三输出齿轮、第二传动齿轮、输入轴；第三输出齿轮、第二传动齿轮和输入齿轮安装在输入轴上，第一传动齿轮、第一输出齿轮安装在轮转动轴上，第二传动齿轮和第一传动齿轮啮合连接，第二输出齿轮与第一输出齿轮、第三输出齿轮啮合连接；输出轴与波动采集机构连接。
7、进一步地，波动采集机构包括有发电装置和蓄电装置，发电装置与蓄电装置电性连接，发电装置为硅整流发电机，蓄电装置为磷酸铁锂蓄电池。
8、进一步地，输出轴上设置有超越离合器，超越离合器外部设置有齿圈，齿圈与波动采集机构连接。
9、进一步地，径向波动收集机构设置有两处，两处径向波动收集机构对称布置在系揽柱两侧，两处径向波动收集机构的驱动臂位于同一直径上。
10、进一步地，轴向波动收集机构设置有两处，两处轴向波动收集机构对称设置在系揽柱的底部。
11、进一步地，两处轴向波动收集机构的驱动臂垂直固定在系揽柱底部。
12、进一步地，还包括有安装系揽柱的安装套筒，系揽柱安装在安装套筒内，系揽柱与安装套筒的内径间隙配合，系揽柱的底部设置有限位球部，系揽柱通过限位球部可以在安装套筒内摇摆。
13、进一步地，还包括有安装系揽柱的安装套筒，系揽柱安装在安装套筒内，系揽柱与安装套筒的内径间隙配合；系揽柱上设置有上弹簧限位板，上弹簧限位板将系揽柱分成系揽部和套筒配合部，上弹簧限位板与安装套筒之间设置有轴线弹簧，轴线弹簧的底部设置有u形的下弹簧支限位架，系揽柱的顶部设置有u形的轴向限位支架，轴向限位支架的两端固定在岸边。
14、进一步地，系揽柱与安装套筒之间设置有若干径向弹簧，若干径向弹簧沿系揽柱的径向布置，安装套筒的内孔呈圆形、椭圆形或者矩形。
15、本专利技术的有益效果为：
16、本专利技术的系揽柱水体波动发电装置优点在于：
17、(1)本专利技术的发电装置在风浪流作用及船舶系泊时，系揽柱因水体波动做多自由度往复运动，产生位移做功。径向波动收集机构和轴向波动收集机构分别将系揽柱水平、竖直方向的运动分别转换为齿轮齿条的运动，起到运动形式转化的作用。换向定向齿轮箱再把径向波动收集机构和轴向波动收集机构的摆动转化成输出轴的输出转动，方便波动采集机构利用发电机将机械能转化为电能，最后波动采集机构转化的交流电，经整流器转换为直流电，并稳定输出至蓄电池中。
18、(2)本专利技术通过波动收集机构将系揽柱的径向和轴线运动转换成换向定向齿轮箱的输入摆动，换向定向齿轮箱将摆动输入转换成转动输出，从而方便换向定向齿轮箱将机械能转化收集，最后通过波浪采集机构将机械能转化成电能存储在蓄电装置中。整个发电装置结构简单，成本也较低，波动采集过程采用齿轮与齿条的组合结构，波能转换效率稳定，而且波能转换效率高。
19、(3)本专利技术将海岸和内河航运系统中最常见的系缆柱作为改造对象，降低投资成本，避免与水体直接接触，解决传统水体波动发电出现的海洋海水侵蚀、空气氧化，装置系泊困难等常见问题。
20、(4)本专利技术选取换向定向齿轮箱，采用简单的齿轮啮合，体积小，提升转化装置稳定性，实现高效传递能量的同时又易于防护。
21、(5)本专利技术可同时收集水平方向和垂直方向运动能量，解决传统水波发电装置仅能从单个运动方向提取能量，能量转换率低的问题，使能量吸收更加充分与有效，做到最大化转换能量，本专利技术提供了一种系揽柱水体波动发电装置。
22、(6)本专利技术以内河或海岸常见的浮式防波堤(或浮式码头)和船舶的系缆柱为对象，改造系揽柱使其能产生微小横向位移，通过锚链链接，使其在风、浪、流等荷载作用下产生位移做功，并通过万向节，齿条齿轮等传动机构和蓄能用电系统，完成机械能向电能的转换。
23、(7)本专利技术将海岸和内河航运系统中最常见的系缆柱作为改造对象，除露出的系揽柱外，装置其他部分均位于浮式防波堤(或浮式码头)的地下室中，避免了与水体直接接触，解决传统水体波动发电出现的海洋海水侵蚀、空气氧化，装置系泊困难等常见问题。
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1.一种系揽柱水体波动发电装置，与系揽柱(1)配合使用，其特征在于，包括安装在系揽柱(1)径向的若干径向波动收集机构(21)和设置在所述系揽柱(1)轴向的若干轴向波动收集机构(22)，所述径向波动收集机构(21)与轴向波动收集机构(22)结构相同；
2.根据权利要求1所述的系揽柱水体波动发电装置，其特征在于，所述径向波动收集机构(21)包括有驱动臂(211)、球头万向节(212)、输出臂(213)、输出齿条(214)、第一收集齿轮(215)和第二收集齿轮(216)，所述驱动臂(211)一端固定在系揽柱(1)上，另一端通过球头万向节(212)与输出臂(213)连接，所述输出臂(213)与齿条(214)固定连接，所述齿条(214)与第一收集齿轮(215)啮合连接，所述第一输出齿轮(215)与第二收集齿轮(216)啮合连接，所述第二收集齿轮(216)与换向定向齿轮箱(23)连接。
3.根据权利要求2所述的系揽柱水体波动发电装置，其特征在于，所述输出臂(213)垂直于所述输出齿条(214)的长度方向，所述驱动臂(211)固定在系揽柱(1)的径向方向上。
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