一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块的制作方法
【专利摘要】一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，包括矩形浮箱、垂直导桩、带齿槽的悬臂、迎浪板、弧形滑道、发电机、齿轮以及棘轮等组成部件，其特征是矩形浮箱上设有两个导桩限位孔，其中安装有垂直导桩，两侧带齿槽的悬臂与背浪面带滑道的迎浪板相连，迎浪板底部坐落于弧形滑道上，弧形滑道一端固定在矩形浮箱底部，悬臂两侧的齿槽与齿轮在铰链轴承和履带联结系的配合下啮合，左右棘轮在传动轴的配合下分别与齿轮啮合。水平波浪运动作用下，迎浪板带动悬臂作往复运动，悬臂通过紧密啮合的齿轮将其往返转动传递给左右棘轮，左右棘轮相互配合将这种往返转动转变为传动轴的单向转动，从而带动发电机发电。
【专利说明】一种基于垂直导粧式浮防波堤的水平波浪能发电模块【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，具体地说是涉及一套集成在垂直导桩式浮防波堤上的机械传动装置，该装置与发电机连接后组成水平波浪能发电模块。在波浪水平运动作用下，迎浪板沿水平方向作往复运动，通过该水平波浪能发电模块，可将波浪能转化为电能。
【背景技术】
[0002]随着社会生产力的发展和人们生活水平的提高，社会生产和生活对能源的需求与日俱增。海洋作为一个巨大的能源宝库，已逐渐成为备受关注的探索对象，其中，波浪能则是海洋能中所占比重较大的海洋能源之一。
[0003]波浪发电是波浪能利用的主要方式，其研究重点集中于四种被认为具有商业价值的装置，包括:振荡水柱式波能转换装置、摆式波能转换装置、振荡浮子式波能转换装置和收缩波道式波能转换装置。虽然针对波浪能开发利用的发明专利至今已有数千件，然而大部分波浪能利用装置却面临着一些共性问题，即:结构较复杂，波能转换效率较低，同时由于波能装置所处的海况较为恶劣，其建造和维护成本依然居高不下。因此，现阶段波能发电很难满足实际生产生活的需求。
[0004]垂直导桩式浮防波堤是一种亲水性较强的新型防波堤，若能将水平波浪能发电模块集成于其上，则一方面可充分利用水平波浪能，且提高防波堤消浪效果，另一方面也可使波浪能发电装置核心部件免受恶劣海况的影响。
【发明内容】
[0005]本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种结构简明、海域适应性强、建造和维护成本可控且兼备挡浪消波和波浪能开发利用等特点的基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，包括矩形浮箱、垂直导桩、带齿槽的悬臂、迎浪板、弧形滑道、发电机、齿轮以及棘轮等组成部件，其特征是矩形浮箱上设有两个导桩限位孔，两个导桩限位孔中安装有垂直导桩，两侧带有齿槽的悬臂与背浪面带有滑道的迎浪板相连，迎浪板底部坐落于弧形滑道上，弧形滑道一端固定在矩形浮箱的底部，悬臂两侧的齿槽与齿轮在铰链轴承和履带联结系的配合下紧密啮合，左部棘轮和右部棘轮在传动轴的配合下分别与齿轮紧密啮合。水平波浪运动作用下，迎浪板带动悬臂作往复运动，悬臂通过紧密啮合的齿轮将齿轮将其往返转动传递给左部棘轮和右部棘轮，左右两棘轮可相互配合将这种往返转动转变为传动轴的单向转动，从而带动发电机发电。
[0008]所述的两个导桩限位孔对称居中分布为矩形浮箱上。
[0009]所述的背浪面带滑道的迎浪板背侧滑道垂直距离大于迎浪板本身的运动幅度。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:[0011]①基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块位于矩形浮箱上部，避免与海水直接接触，从而解决了一般波能装置普遍存在的严重海水腐蚀和波浪力破坏问题，提高了波能装置核心部分的安全性和可靠性。
[0012]②基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电装置，将波浪的水平运动转换为与矩形浮箱连接的迎浪板的往返运动，又通过相应的波浪能发电模块保证传动轴始终保持单向转动，实现波浪左右往返均可发电的目的，从而提高了波浪能的利用效率。
[0013]③一般波浪能发电装置对潮位变化的适应性很差，而本技术中基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电装置，在不同潮位情况下，迎浪板均能随波浪自由运动，从而使得本模块对潮位变化具有很好的适应性，延长了波能发电装置的工作时间。
[0014]④迎浪板利用弧形导轨的坡度由自身重力提供回复力，其在任意位置上都有往导轨最低点运动的趋势，从而使其左右往复移动更加容易，实现了水平波浪能提取的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块示意图。图中，I为矩形浮箱，2为导桩限位孔，3为垂直导桩，4为两侧带齿槽的悬臂，5为迎浪板，6为弧形滑道,7为齿轮,8为左部棘轮,9为右部棘轮,10为发电机,11为传动轴，12为铰链轴承，13为履带联结系。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0017]一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，包括矩形浮箱、垂直导桩、带齿槽的悬臂、迎浪板、弧形滑道、发电机、齿轮以及棘轮等组成部件，其特征是矩形浮箱
(I)上设有两个导桩限位孔(2)，两个导桩限位孔(2)中安装有垂直导桩(3)，两侧带齿槽的悬臂(4)与背浪面带滑道的迎浪板(5)相连，迎浪板(5)底部坐落于弧形滑道(6)上，弧形滑道(6)—端固定在矩形浮箱(I)的底部，悬臂(4)两侧的齿槽与齿轮(7)在铰链轴承(12)和履带联结系(13)的配合下紧密啮合，左部棘轮(8)和右部棘轮(9)在传动轴(11)的配合下分别与齿轮(7)紧密啮合，传动轴(11)与发电机(10)相连。
[0018]下面将针对上侧波浪能发电模块为例，对本实用新型的工作原理进行说明，另一侧原理类似。
[0019]假设水面位于平均潮位处，整个装置处于静止状态，迎浪板(5)处于平衡位置，即弧形滑道(6)的最低处。取棘轮(8)和(9)左视情况下观察为逆时针转动时为空转情况。波峰来临时，迎浪板(5)沿着弧形滑道(6)左移，同时与两侧带齿槽的悬臂(4)啮合沿背浪侧滑道向上运动，以保证悬臂在竖直方向无相对位移且在水平方向上向左运动，从而带动与悬臂(4)相啮合的齿轮(7 )顺时针转动。同时，齿轮(7 )将带动左部棘轮(8 )和右部棘轮
(9)同时转动，此时，棘轮(8)在左视情况下为逆时针转动，而棘轮(9)在左视情况下为顺时针转动。故在右部棘轮(9)的有效牵引下，传动轴(11)与右部棘轮(9)共同以顺时针方向转动，从而驱动发电机(10)发电。迎浪板(5)由于惯性作用继续向左运动一段距离后，由于回复力使得迎浪板(5)最终回到平衡位置。波谷来临时，迎浪板(5)沿着弧形滑道(6)右移，同时与两侧带齿槽的悬臂(4)啮合沿背浪侧滑道向下运动，从而带动与悬臂(4)相啮合的齿轮(7 )逆时针转动。同时，齿轮(7 )将带动左部棘轮(8 )和右部棘轮(9 )同时转动，此时，棘轮(8)在左视情况下为顺时针转动，棘轮(9)在左视情况下为逆时针转动。故在左部棘轮(8)的有效牵引下，传动轴(11)与左部棘轮(8)共同以顺时针方向转动，从而驱动发电机(10)发电。迎浪板由于惯性作用继续向右运动一段距离后，由于回复力使得迎浪板最终回到平衡位置。可见，在波浪变化过程中，发电机(10)的传动轴(11)均以顺时针方向转动，从而带动发电机(10)无间歇发电。
[0020]本实用新型中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，包括矩形浮箱、垂直导桩、带齿槽的悬臂、迎浪板、弧形滑道、发电机、齿轮以及棘轮，其特征是矩形浮箱上设有两个导桩限位孔，其中安装有垂直导桩，两侧带齿槽的悬臂与背浪面带滑道的迎浪板相连，迎浪板底部坐落于弧形滑道上，弧形滑道一端固定在矩形浮箱底部，悬臂两侧的齿槽与齿轮在铰链轴承和履带联结系的配合下啮合，左右棘轮在传动轴的配合下分别与齿轮啮合，传动轴与发电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，其特征是所述的两个导桩限位孔对称居中分布为矩形浮箱上。
3.根据权利要求1所述的一种基于垂直导桩式浮防波堤的水平波浪能发电模块，其特征是所述的背浪面带滑道的迎浪板背侧滑道垂直距离大于迎浪板本身的运动幅度。
【文档编号】F03B13/16GK203532147SQ201320641029
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】钱学生, 郭隆洽, 杨义林, 陈永平, 张长宽 申请人:河海大学