一种沉锚浮子式波浪发电装置的制作方法

本发明涉及一种发电装置，具体为一种沉锚浮子式波浪发电装置。涉及专利分类号f03液力机械或液力发动机；风力、弹力或重力发动机；其他类目中不包括的产生机械动力或反推力的发动机f03b液力机械或液力发动机f03b13/00特殊用途的机械或发动机；机械或发动机与驱动或从动装置的组合f03b13/12以利用波能或潮汐能为特点的f03b13/14利用波能f03b13/16利用波动构件和另一构件之间的相对运动。

背景技术：

能源是人类生存和发展的基础，主要包括可再生能源和不可再生能源。近年来，煤、石油、天然气等传统能源消耗巨大，储量急剧下降，同时也加剧了生态环境的恶化。约占地球70％的海洋蕴藏着巨大的能量，高效的开发海洋可再生能源，必将缓解能源不足带来的压力，有助于社会的持续发展。

波浪能是海洋能源中最不稳定的一种能源，但其分布最广，能流密度大，且具有无污染、可再生、储量大和不受气候影响等优点。波浪质点的波动位移和速度随水深增加而减小。近年来，国内外波浪能发电装置的研究进展非常快，也出现了一些实际应用的波浪发电装置。目前的波浪发电装置虽各有优点，但也普遍存在效率较低、建造难度大、成本高、系泊难度大、难以回收等问题。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提出一种沉锚浮子式波浪发电装置，一种沉锚浮子式波浪发电装置，包括：

沉锚和通过系泊线缆与所述沉锚连接的浮子；该浮子内部设有线缆缠绕的主传动轴，该主传动轴分别连接扭簧组件和发电单元；

使用状态下，浮子随海面波浪起伏和/或摇摆，与沉锚共同产生对系泊线缆的拉力；所述的系泊线缆在所述拉力作用下带动其缠绕的主传动轴发生补偿性自转以释放缠绕的系泊线缆，同时自转的主传动轴驱动发电单元工作发电；

海面波浪外力作用消失后，蓄能的扭簧组件驱动所述的主传动轴产生恢复性自转，缠绕回收所述的系泊线缆，带动发电单元工作发电。

作为优选的实施方式，还具有一与所述的主传动轴平行的丝杠机构，该机构的轴套上设有系泊线缆的支撑导向组件；

该丝杠机构由所述的主传动轴通过齿轮组i传动，使得在系泊线缆在释放和回收过程中，所述的轴套和系泊缆绳缠绕和释放起始端始终处于同一径向平面。

更进一步的，所述的丝杠机构为双丝杠；双丝杠各自的驱动齿轮i通过一齿轮与主传动轴的驱动齿轮ii配合传动。

作为优选的实施方式，所述的发电单元设有带有单向离合组件的齿轮组ii；

所述的主传动轴通过该齿轮组ii驱动发电机转轴，使得主传动轴发生不同方向自转的过程中始终保证发电机转轴单向旋转。

更进一步的，所述的锥形齿轮组至少包括通过单向离合组件与主传动轴配合的驱动齿轮iii和驱动齿轮iv；

主传动轴在所述的不同方向的补偿性自转和恢复性自转过程中，只带动驱动齿轮iii或驱动齿轮iv旋转。

更进一步的，所述的驱动齿轮iii和驱动齿轮iv为相对设置的圆锥齿轮，分别与发电机转轴的驱动齿轮v配合。

更进一步的，所述的浮子外壳为旋转体；

旋转体中心开有供系泊线缆穿过通道，该通道中心轴线与旋转体中心轴线重合；

在通道两端分别设有所述的支撑导向组件。

作为优选的实施方式，所述的支撑导向组件为2组相互平行的滚轴，形成井字型结构。

更进一步的，所述通道的上端设有除水装置。

作为优选的实施方式，所述浮子底部设有压载水舱。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种沉锚浮子式波浪发电装置，具有以下优点。

1、使用沉锚系泊方式，可实现发电装置的回收，方便进行管理和维护。

2、波浪质点的波动位移和速度随水深增加而减小。浮子形式的发电装置漂浮在海面上，其运动位移和速度相对较大，可充分利用海面的波浪能量，发电效率更高。

3、使用所述压水舱调节浮子的重心和浮力，尽可能实现浮子发电装置正浮在海面上。

4、使用所述除水装置清除进入浮子内部的系泊线缆上附着的海水及杂物，减轻海水对浮子内部装置的腐蚀，同时避免杂物造成发电装置工作故障。

5、使用所述线缆支撑导向装置，可保证所述系泊线缆与滚轴接触时始终处于滚动摩擦状态，减轻所述系泊线缆的摩擦损耗，延长其使用寿命。

6、上面的一组线缆支撑导向装置通过所述丝杠套与所述丝杠导轨啮合，并随所述卷线轴上系泊线缆的回收和释放在丝杠上左右移动，可保证系泊线缆均匀分布在卷线轴上，避免系泊线缆缠绕打结。

7、使用所述单向离合器与右侧锥形齿轮组啮合，保证所述卷线筒中心的转轴不管顺时针或者逆时针转动，都能实现发动机转轴的同向转动。

8、使用所述扭簧装置与所述卷线筒转轴相连，一方面，使得浮子在波浪作用下发生偏离后，可以回复到原位置；另一方面，使得卷线筒上的系泊线缆始终处在释放或者回收状态，实现发电机不间断工作。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述的浮子在波浪中正浮和偏移的示意图；

图2是本发明所述浮子内部的结构示意图；

图3是本发明所述线缆支撑导向装置的结构示意图；

图4是本发明所述线缆支撑导向装置的俯视示意图；

图5是本发明所述左侧圆柱齿轮组的侧视示意图；

图6是本发明所述丝杠套与所述丝杠导轨啮合示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1所示：一种沉锚浮子式波浪发电装置，主要包括锚定在海床(也可考虑水位变化剧烈的河床等其它水体底部)的沉锚3，由系泊线缆2连接的浮子1。

考虑到漂浮的浮子受到的浮力大于悬浮的浮力，故浮子1在设定的工作状态下，漂浮在海面上。浮子1受到海浪/洋流的综合影响，产生较为复杂的运动，使得浮子1的系泊线缆偏离静止的悬垂状态，即浮子1运动产生的能量和沉锚3共同产生对系泊线缆2的拉力。

为了能够利用浮子1运动产生的能量发电，作为优选的实施方式，如图2所示，在浮子1内部设有缠绕系泊线缆2的卷线筒10以及同步滚转的主传动轴11。

所述的主传动轴11的两端分别连接锥形齿轮组17和扭簧组件19，在浮子1无规律运动过程中，当系泊线缆2远离悬垂位置时(收到浮子1和沉锚3的双向拉力)，卷线筒10发生补偿性的自转，释放呈收起状态的系泊线缆2，以增加系泊线缆2的长度，满足牵引长度的变化。

卷线筒10自转的同时，也带动主传动轴11自转，进而带动锥形齿轮组17转动进而带动发电机6发电。

在补偿性自转的过程当中，扭簧组件19不断蓄积机械能，当驱使浮子1远离竖直状态的外力(海浪外力)消失时，扭簧组件19受到的外力(由补偿性自转)也相应消失，蓄积的机械能开始释放，驱动主传动轴11和卷线筒10开始恢复性自转，即开始反向的自转并开始收增加线缆缠绕的匝数，开始收紧系泊线缆2。

考虑到浮子1内部空间有限，为了节约空间，同时考虑到圆锥齿轮实现单向驱动更为简便，作为优选的实施方式，所述的锥形齿轮组17组包括两通过单向离合器18(单向轴承)与主传动轴11配合的径向(相对主传动轴11)圆锥齿轮(前述驱动齿轮iii和驱动齿轮iv)，所述的单向离合器18的旋转方向相反，使得两径向圆锥齿轮分别对应主传动轴11两个方向的自转。

所述的两个径向圆锥齿轮同时与发电机转轴上的圆锥齿轮啮合，使得主传动轴11无论如何自转，都能够驱动发电机转轴始终按一方向旋转发电。

如图2所示，

更进一步的，考虑到，浮子1在水中运动较为复杂，使得系泊线缆2缠绕释放过程十分频繁，对线缆缠绕的整齐程度要求非常高，如果绕线不整齐，极有可能导致线缆打结，导致无法正常发电。

故作为优选的实施方式，设有绕线机构，主要包括双丝杠14，设置在双丝杠14上，能够完成往复运动的丝杠轴套15，在丝杠轴套15上设有线缆支撑导向装置13。

丝杠的两端通过轴承固定与浮子1内部的支撑体9上，双丝杠14的一段分别连接有直齿轮25和直齿轮26，如图5所示，直齿轮25和26同时与传动直齿轮24啮合，传动直齿轮24由主传动轴11端部的驱动直齿轮23啮合驱动，使得主传动轴11发生自转收放系泊线缆2时，丝杠轴套15能够跟随绕线端的变化而相应的移动，如图2所示，丝杠轴套15始终保证系泊线缆2与卷线筒10垂直。

作为与优选的实施方式，浮子1的外形为旋转体，如图1和图2所示，内部设有压载水仓5a和压载水仓5b(图中所示，发电机6和输出电缆8一侧的重量较重，为了保证浮子1能够在静水中保持竖直的悬浮状态，压载水仓5b的容积小于压载水仓5a的容积)

在浮子1的中心轴线位置开有通道，供系泊线缆2穿过，在通道两端分别设有线缆支撑导向装置13，进一步防范系泊线缆2在缠绕和释放过程中可能出现的绕线打结等情况。

如图4所示，所述的支撑导向装置13包括：2组相互平行的所述的支撑导向组件为2组相互平行的滚轴22，形成井字型结构，滚轴22的两端分别连接轴承23，使得无论系泊线缆2处于任何摆荡角度，通过设置3处支撑导向装置13都可保证系泊线缆2在浮子1内部的规整，比如与卷线筒10垂直。

作为可选的实施方式，所述的浮子1可分为上下两个主要部分，下部主要设置压载水仓和开有容纳发电机6的位置，在上半部分设有主传动轴，驱动齿轮等蓄能发电设备，方便日常维护和保养。

同时在所述的通道中还设有防止海水随系泊线缆2进入浮子1内部的除水装置20，作为可选的实施方式，可选择棕刷等，除去系泊线缆2表面的海水，对于本发明所述的其它部件，除扭簧和必要的传动齿轮外，可选择防腐蚀的工程塑料材质，减少海水腐蚀的可能。同时对于金属零部件，可设立独立的隔舱，将扭簧、传动齿轮等于系泊缆绳隔离，保证使用寿命。

以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。