一种波浪能发电装置的制作方法

本实用新型属于海能发电领域，涉及运用机械方法实现波浪能发电，具体涉及一种波浪能发电装置。

背景技术：

随着世界经济的发展、人口的激增、社会的进步，人们对能源的需求日益增长。世界能源消费结构长期以化石能源为主,但随着化石能源的枯竭，其所占比重正在逐步下降，预测到2050年，水能、太阳能、核能等清洁可再生能源在能源供应比重中将会不断上升。其中，波浪能由于开发过程中对环境影响最小且以机械能形式存在，是最好利用的海洋能。

波浪能能流密度高、储量巨大且分布广泛，是未来海洋能利用发展的主要方向，在海洋开发和海防方面将起到关键作用，而进一步提高波浪能装置的转换效率以及可靠性，是波浪能利用技术发展的关键。目前相关装置往往只能对波浪运动进行单向利用，即只能利用波浪的前后行进或上下浮动，这就造成了机械能转电能转化效率过低的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种波浪能发电装置。采用橄榄球形外壳结合摆锤找到水平方向上的来波方向并捕获水平方向的波浪能，再在振荡浮子式的基础上进行改进并捕获竖直方向的波浪能，然后将水平竖直两个方向上波浪能进行整合，从而将波浪在整个三维空间上的能量都加以利用。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种波浪能发电装置，其特征在于：包括外壳和安装在外壳内的竖直方向俘能系统、主传动轴及发电系统，所述竖直方向俘能系统包括摩擦辊、细绳、弹簧组和与摩擦辊同轴固定相连的竖直主动齿轮，所述摩擦辊通过轴承安装在外壳内，所述细绳一端固定在水底，另一端绕过摩擦辊后与弹簧组一端固定相连，弹簧组另一端固定在外壳，竖直主动齿轮两侧设有两个与其同时垂直啮合的竖直从动齿轮，两个竖直从动齿轮通过两个单向旋转方向相反的棘轮装置与主传动轴相连，所述主传动轴与发电系统相连。

作为改进，还包括水平方向俘能系统，所述水平方向俘能系统包括摆锤和与摆锤的摆动轴同轴固定相连的水平主动齿轮，所述摆锤的摆动轴通过轴承安装外壳上，水平主动齿轮两侧设有两个与其同时垂直啮合的水平从动齿轮，两个水平从动齿轮也通过两个单向旋转方向相反的棘轮装置与主传动轴相连。

作为改进，所述竖直主动齿轮和竖直从动齿轮为锥形齿轮啮合或者链轮垂直啮合。

作为改进，所述水平主动齿轮和水平从动齿轮为锥形齿轮啮合或者链轮垂直啮合。

作为改进，所述外壳为封闭型外壳，将整个装置包裹在内。

作为改进，所述外壳为橄榄型外壳，橄榄型外壳卧式浮于水面上，能够自动捕捉来波方向，最大化装置的利用波浪能的效率。

作为改进，所述发电系统包括发条盒、传动齿轮、增速齿轮组和发电机，主传动轴与发条盒内的发条相连，发条盒与传动齿轮固定相连，传动齿轮通过增速齿轮组与发电机相连，所述的增速齿轮组组包括一个双联齿轮和一个小齿轮，双联齿轮一端与发条盒上的齿轮啮合，另一端与小齿轮啮合，整个增速齿轮组组起到增大转速的作用。

作为改进，所述外壳采用抗腐蚀的塑料或不锈钢材料制成。

本实用新型有益效果是：

本实用新型相对于现有技术，能够巧妙采用棘轮和发条等机械装置，将其他行业的技术运用于波浪能发电的研究，有利于降低研究成本，提高能量的利用效率，促进水电行业与其他行业的相互融合，同时为波浪能发电的发展提供新的思路和方向。

附图说明

图1：为本实用新型波浪能发电装置结构简图。

图2：为本实用新型的水平方向俘能系统图；

其中图2a为水平方向俘能系统正视图，图2b为水平方向俘能系统俯视图。

图3：为本实用新型的竖直方向俘能系统图。

图4：为本实用新型的棘轮机构图。

图5：为本实用新型的发电系统图。

1-橄榄型外壳，2-水平方向俘能系统，3-竖直方向俘能系统，4-发电系统，5-摆锤，6-水平主动齿轮，7、8-水平从动齿轮，9-弹簧组，10-细绳，11-摩擦辊，12-竖直主动齿轮，13、14-竖直从动齿轮，15-棘轮，16-棘爪，17-主传动轴，18-发条盒，19-传动齿轮，20-增速齿轮组，21-发电机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步的说明。

请见图1，本实用新型所采用的技术方案是：一种波浪能发电装置，包括：橄榄型外壳1、水平方向俘能系统2、竖直方向俘能系统3和发电系统4，水平方向俘能系统2、竖直方向俘能系统3经过棘轮装置整合后与发电系统4连接，当来波冲击橄榄型外壳1时，外壳各个位置所受的冲击力不一样，而物体运动的规律都是向趋于稳定的方向发展，最终橄榄型外壳1和来波发生冲击的会是那个较小的受力面。这样就能依靠外壳本身的特性找到来波方向。

请见图2，本实施例的波浪能发电装置的水平方向俘能系统2，包括摆锤5、与摆锤同轴相连的水平主动齿轮6和两个与水平主动齿轮6同时垂直啮合的水平从动齿轮7及水平从动齿轮8，水平从动齿轮7和水平从动齿轮8对称设置在水平主动齿轮6两侧，这样，保证水平主动齿轮6在旋转时，水平从动齿轮7和水平从动齿轮8旋转方向刚好相反；在水平方向上，摆锤5在受到波浪的影响下左右摆动，与之相连的水平主动齿轮6开始转动，然后带动水平从动齿轮7和水平从动齿轮8来回转动，由于水平从动齿轮7和水平从动齿轮8转动方向相反，因此通过两个方向相反的棘轮装置相连，即可带动主传动轴单向旋转，从而在水平方向上实现波浪能向机械能的转换。

请见图3，本实施例的波浪能发电装置的竖直方向俘能系统3，包括弹簧组9、细绳10、摩擦辊11，与摩擦辊11同轴相连的竖直主动齿轮12和两个与竖直主动齿轮12垂直啮合的竖直从动齿轮13及竖直从动齿轮14，细绳10的一端固定在海底，另一端绕过摩擦辊11后与弹簧组9一端相连，弹簧组9另一端固定在橄榄型外壳1上，当装置主体随着波浪向上运动时，波浪能会转换为浮体所持有的机械能，与此同时，由于细绳10固定在海底，会与装置主体发生相对运动，从而将带着摩擦辊11转动，并且将弹簧组9拉长，所述的弹簧组9由三根弹簧并列组成，这时装置的机械能会转化成摩擦辊11的机械能和弹簧的弹性势能；当整个装置随着波浪向下运动时，随着细绳10的松弛，储存在弹簧内的弹性势能会释放出来，转化成摩擦辊11的机械能。通过弹簧的拉长与恢复，将波浪竖直方向的能量转化为摩擦辊11来回旋转的能量，从而传递到与之同轴的竖直主动齿轮12上，然后带动竖直从动齿轮13和竖直从动齿轮14转动，实现了浮体的往复运动向齿轮旋转运动的转换，竖直从动齿轮13及竖直从动齿轮14对称设置于竖直主动齿轮12，这样保证竖直从动齿轮13和竖直从动齿轮14转动方向相反，因此通过两个方向相反的棘轮装置相连，即可带动主传动轴单向旋转。

请见图4，本实施例的波浪能发电装置的水平与竖直方向的整合包括棘轮15、棘爪16和主传动轴17，水平从动齿轮7、水平从动齿轮8、竖直从动齿轮13和竖直从动齿轮14分别通过一套棘轮装置与主传动轴17相连，相应的棘爪16分别固定在水平从动齿轮7、水平从动齿轮8、竖直从动齿轮13和竖直从动齿轮14上，相应的棘轮15与主传动轴17相对固定，当水平主动齿轮6和竖直主动齿轮9逆时针转动时，分别通过水平从动齿轮7和竖直从动齿轮13带动主传动轴17逆时针转动，此时水平从动齿轮8和竖直从动齿轮14空转，即棘爪16在棘轮15表面沿齿背划过；当水平主动齿轮6和竖直主动齿轮9顺时针转动时，分别通过水平从动齿轮8和竖直从动齿轮14带动主传动轴17逆时针转动，此时水平从动齿轮7和竖直从动齿轮13空转，棘爪16在棘轮15表面沿齿背划过；这样在这种装配方式下，无论水平主动齿轮6和竖直主动齿轮9如何转动，主传动轴17一直是逆时针转动，从而带动发电系统发电，另外可以通过调节摆锤5的重量或者摆线长度，来调整摆锤摆动频率，从而使得水水平主动齿轮6和竖直主动齿轮9转动频率相匹配，由于在同一海域，橄榄型外壳在波浪的作用下上下浮动和摆动频率基本一致，因此调整好后，水平主动齿轮6和竖直主动齿轮9之间转动不会相互干扰。

请见图5，本实施例的波浪能发电装置的发电系统4包括发条盒18、传动齿轮19、增速齿轮组20和发电机21，主传动轴17与发条盒内的涡卷发条相连，当主传动轴17转动时收紧发条，带动发条盒18以及与发条盒18相固定的传动齿轮19转动，传动齿轮19再通过增速齿轮组20的增速作用，达到发电机21的转速要求，最后接入发电机21，所述的增速齿轮组20包括一个双联齿轮和一个小齿轮，双联齿轮一端与发条盒上的齿轮啮合，另一端与小齿轮啮合，整个增速齿轮组起到增大转速的作用。

本实施例所述外壳为封闭型外壳，将整个装置包裹在内，橄榄型外壳卧式浮于水面上，本实用新型装置布置在近海处，橄榄型外壳采用抗腐蚀的塑料或不锈钢材料制成。

本实施例的波浪能发电装置工作方式为当装置随海浪波动时，通过水平方向俘能系统2和竖直方向俘能系统3将波浪能转化为简单的机械能，然后通过棘轮机构将两个方向的转动整合成同一方向的转动，最后通过主传动轴17转接入发电系统4，本实施例采用的发电机21为普通的直流发电机，可以通过LED灯显示发电。

本实施例的波浪能发电装置布置在近海处，装置外壳采用较轻的抗腐蚀材料。

由于此装置利用机械方法，相对运动等特点进行发电，故需在相对转动处使用润滑油来减少机械损耗，进一步提高效率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。