一种浮筏式海浪发电装置的制作方法

本实用新型涉及环保能源设施领域，尤其涉及一种浮筏式海浪发电装置。

背景技术：

传统能源日趋枯竭、环境污染问题恶化。新能源开发迫在眉睫。随着我国逐渐走向深海，开发海洋权益，保证海上设施与岛屿建设的能源供应日益受到各界广泛关注。相比风能与太阳能技术，波浪能发电技术(即海浪发电技术)要落后十几年。但是波浪能具有其独特的优势，波能能量密度高，是风能的4～30倍；相比太阳能，波浪能受天气的影响较小。海浪发电具有诸多优点：一、波浪能分布广泛且储量巨大,可就地取能；二、海浪发电装置受海况与气候影响较低。

风和其它因素与海面作用产生海浪，海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。全球海浪能功率约为700亿千瓦，其中可开发利用的约为25亿千瓦，与潮汐能相近。海浪中蕴藏有如此丰富的能量，如将海浪的动能转化为电能，使制造灾难的惊涛骇浪为人类服务，是人们多年来梦寐以求的理想。

目前，波浪能发电装置仍存在诸多问题，如制造成本昂贵、装置可靠稳定性及并网等，波浪能发电难以与常规能源相竞争。海浪能量较为不稳定，海浪发电装置的总发电效率大都比较低，提高装置各级能量转换结构转换效率问题需要亟待解决。由于海浪的能量不稳定，也使得常规的海浪发电设备的输出功率不连续。现有海浪发电设备通常采用单行程发电，即仅利用海浪升起或落下的能量来发电，海浪的利用率较低。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种输出功率连续且能量利用率高的浮筏式海浪发电装置，解决了现有海浪发电装置的主轴转速不稳定、波浪能的的转化不连续而能量利用率低的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种浮筏式海浪发电装置，包括支撑架，海床上固定有四个墩柱，四个墩柱顶上用横梁连接起来，支撑架安装于墩柱顶部的横梁上，支撑架上通过轴承连接有主轴，主轴上分别安装有单向齿轮I和单向齿轮II，单向齿轮I上啮合有牙板I，单向齿轮II上啮合有牙板II，牙板I和牙板II分别位于主轴的两侧，牙板I和牙板II上固定有浮筏；主轴的一端连接有发电机，发电机安装于墩柱顶部横梁上。

作为本实用新型的优选方案，所述浮筏迎浪一侧的边缘向浮筏另一侧逐渐变厚。

作为本实用新型的优选方案，海底还固定有锚杆，锚杆上设置有滚轮槽，浮筏上安装有滚轮，滚轮设置于滚轮槽上。

作为本实用新型的优选方案，所述主轴上分别安装有止推轴承I、止推轴承II、止推轴承III，止推轴承I位于单向齿轮I远离单向齿轮II的一侧，止推轴承II位于单向齿轮I和单向齿轮II之间，止推轴承III位于单向齿轮II远离单向齿轮I的一侧。

作为本实用新型的优选方案，所述主轴远离发电机的一端安装有用于保持主轴转速的稳定的飞轮。

作为本实用新型的优选方案，所述支撑架包括支撑架I和支撑架II，支撑架I和支撑架II均通过轴承与主轴连接。

作为本实用新型的优选方案，所述单向齿轮I和单向齿轮II均包括内圈，内圈固定套设在主轴上，内圈外套设有齿圈，齿圈内表面设置有若干齿槽，内圈上铰接有棘爪，棘爪与内圈之间连接有用于扭转棘爪端部紧靠齿槽的扭簧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的主轴安装有单向齿轮I和单向齿轮II，当浮筏被海浪推起时，单向齿轮I和主轴卡紧在一起，牙板I上升并驱动单向齿轮I转动，主轴转动，发电机发电，此时，单向齿轮II空转。当海浪退下时，浮筏下落，单向齿轮II和主轴卡紧在一起，牙板II降落并驱动单向齿轮II转动，主轴转动，发电机发电，此时，单向齿轮I空转。因此，浮筏上升或下降，主轴都会转动做功并发电，有效地利用了海浪能量，海浪能量利用率较高。通过将波浪能转换成牙板齿轮的动能，再将动能转换成电能，牙板与齿轮之间啮合可靠，因此浮筏随波浪的上升或下降的全过程均能得到能量转化，保证了发电机的输出功率连续。由于牙板I和牙板II分别位于主轴的两侧，则单向齿轮I和单向齿轮II的转动方向始终相反，当单向齿轮I做功转动时单向齿轮II空转，当单向齿轮II做功转动时单向齿轮I空转。两个单向齿轮分别对海浪上升和下降的过程进行能量转化，能避免采用单个齿轮时齿轮换向振动过大，进一步保证了主轴转动方向的转换连续和发电机输出功率连续。

2、浮筏底面逐渐倾斜的形状，使得波浪的冲击力能更多的作用于浮筏底部，从而推动浮筏上升，提高波浪能的利用率，提高发电效率。

3、浮筏上升或下降时，浮筏上的滚轮在锚杆的滚轮槽内滚动，从而浮筏的移动更加稳定，进一步提高能量转换的连续性。

4、止推轴承I、止推轴承II、止推轴承III能避免单向齿轮I、单向齿轮II、主轴之间的运动干涉，保证单向齿轮I和单向齿轮II平稳转动。

5、飞轮具有较大转动惯量，主轴转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当主轴转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来，从而保持主轴转速的稳定。

6、支撑架为两组，从而保证主轴的安装稳定。

7、当单向齿轮做功转动时，棘爪卡合在齿圈的齿槽内，主轴和单向齿轮一起转动；当单向齿轮空转时，棘爪无法卡合在齿槽内，则该单向齿轮不和主轴同转。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是单向齿轮I和牙板I的结构示意图；

图4是单向齿轮II和牙板II的结构示意图。

图中，1-主轴，2-单向齿轮I，3-单向齿轮II，4-牙板I，5-牙板II，6-浮筏，7-发电机，8-锚杆，9-滚轮，10-止推轴承I，11-止推轴承II，12-止推轴承III，13-飞轮，14-支撑架I，15-支撑架II。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1和图2所示，从海床树起四个墩柱，四个墩柱顶上用梁连起来，本实用新型包括支撑架，支撑架安装于墩柱顶部的横梁上，支撑架上通过轴承连接有主轴1，主轴1上分别安装有单向齿轮I2和单向齿轮II3，单向齿轮I2上啮合有牙板I4，单向齿轮II3上啮合有牙板II5，牙板I4和牙板II5分别位于主轴1的两侧，牙板I4和牙板II5上固定有浮筏6；主轴1的一端连接有发电机7，发电机7固定于墩柱顶部的横梁上。

本实用新型的主轴1安装有单向齿轮I2和单向齿轮II3，当浮筏6被海浪推起时，牙板I4和牙板II5被顶起，单向齿轮I2和主轴1卡紧在一起，牙板I4上升并驱动单向齿轮I2转动，主轴1转动，发电机7发电，此时，单向齿轮II3空转。当海浪退下时，浮筏6下落，单向齿轮II3和主轴1卡紧在一起，牙板II5降落并驱动单向齿轮II3转动，主轴1转动，发电机7发电，此时，单向齿轮I2空转。因此，浮筏6上升或下降，主轴1都会转动做功并发电，有效地利用了海浪能量，海浪能量利用率较高。通过将波浪能转换成牙板齿轮的动能，再将动能转换成电能，牙板与齿轮之间啮合可靠，因此浮筏6随波浪的上升或下降的全过程均能得到能量转化，保证了发电机的输出功率连续。

由于牙板I4和牙板II5分别位于主轴1的两侧，则单向齿轮I2和单向齿轮II3的转动方向始终相反，当单向齿轮I2做功转动时单向齿轮II3空转，当单向齿轮II3做功转动时单向齿轮I2空转。两个单向齿轮分别对海浪上升和下降的过程进行能量转化，能避免采用单个齿轮时齿轮换向振动过大，保证了主轴1转动方向的转换连续和发电机7输出功率连续。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1所示，所述浮筏6迎浪一侧的边缘向浮筏6另一侧逐渐变厚。浮筏6底面逐渐倾斜的形状，使得波浪的冲击力能更多的作用于浮筏6底部，从而推动浮筏6上升，提高波浪能的利用率，提高发电效率。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，如图1和图2所示，海底还固定有锚杆8，锚杆8上设置有滚轮槽，浮筏6上安装有滚轮9，滚轮9设置于滚轮槽上。浮筏6上升或下降时，浮筏6上的滚轮9在锚杆8的滚轮槽内滚动，从而浮筏6的移动更加稳定，进一步提高能量转换的连续性。

实施例四

在上述实施例的基础上，如图2所示，所述主轴1上分别安装有止推轴承I10、止推轴承II11、止推轴承III12，止推轴承I10位于单向齿轮I2远离单向齿轮II3的一侧，止推轴承II11位于单向齿轮I2和单向齿轮II3之间，止推轴承III12位于单向齿轮II3远离单向齿轮I2的一侧。

止推轴承I10、止推轴承II11、止推轴承III12能避免单向齿轮I2、单向齿轮II3、主轴1之间的运动干涉，保证单向齿轮I2和单向齿轮II3平稳转动。

实施例五

在上述实施例的基础上，如图1和图2所示，所述主轴1远离发电机7的一端安装有用于保持主轴1转速的稳定的飞轮13。飞轮13具有较大转动惯量，主轴1转速增高时，飞轮13的动能增加，把能量贮蓄起来；当主轴1转速降低时，飞轮13动能减少，把能量释放出来，从而保持主轴1转速的稳定。

实施例六

在上述实施例的基础上，如图1和图2所示，所述支撑架包括支撑架I14和支撑架II15，支撑架I14和支撑架II15均通过轴承与主轴1连接。支撑架为两组，从而保证主轴1的安装稳定。

实施例七

在上述实施例的基础上，如图3和图4所示，所述单向齿轮I2和单向齿轮II3均包括内圈，内圈固定套设在主轴1上，内圈外套设有齿圈，齿圈内表面设置有若干齿槽，内圈上铰接有棘爪，棘爪与内圈之间连接有用于扭转棘爪端部紧靠齿槽的扭簧。当单向齿轮做功转动时，棘爪卡合在齿圈的齿槽内，主轴1和单向齿轮一起转动；当单向齿轮空转时，棘爪无法卡合在齿槽内，则该单向齿轮不和主轴同转。