一种新型机械式波浪能发电装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及了一种新型机械式波浪能发电装置，它主要包括：下平台传动机构、第一发电机、齿轮箱、风向传感器、上平台、水平转动机构、蓄电池、下平台、浮箱套筒、浮箱、平台支柱和偏航机构等，所述下平台传动机构、齿轮箱、第一发电机和蓄电池位于下平台上，所述偏航机构位于下平台以上的平台支柱内，所述水平转动机构位于偏航机构以上，可实现海流水平方向能量收集，所述风向传感器位于上平台上感应风向。本发明的新型机械式波浪能发电装置相对于现有的波浪能发电装置而言，能多方面、双向、高效收集波浪能并自动适应波浪方向。
【专利说明】
一种新型机械式波浪能发电装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种新兴能源发电装置，特别涉及一种利用海洋波浪来发电的装置。
【背景技术】
[0002]波浪能属于取之不尽、用之不竭的绿色新能源。对波浪能的开发利用能缓解我国的能源紧缺、降低温室气体排放并有利于对海洋的开发。现有的振荡水柱式装置发电效率低；聚波水库式装置对地形要求过高，适用性不强;摆式装置对于波浪能的吸收也较为低下;抛锚系泊式装置定位困难，捕能效率易受影响。在传动方面，液压传动不易维修，且捕能效率受限制。此外，多数捕能装置只能收集波浪水平或者竖直一个方面的能量，甚至只能单向收集，且不能根据波浪方向及时调整，极大地影响了海洋波浪的捕能效率。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明旨在解决上述问题，提供了一种新型机械式波浪发电装置，其能多方面、双向、高效收集波浪能并自动适应波浪方向。
[0004]技术方案:本发明提供的一种新型机械式波浪能发电装置主要包括:下平台传动机构、第一发电机、齿轮箱、风向传感器、上平台、水平转动机构、蓄电池、下平台、浮箱套筒、浮箱、平台支柱和偏航机构等，所述下平台传动机构、齿轮箱、第一发电机和蓄电池位于下平台内，所述偏航机构位于下平台以上的平台支柱内，所述风向传感器位于上平台上；
[0005]所述平台支柱固定于近海风浪场的海底，所述浮箱呈圆饼状，隔着浮箱套筒限定在平台支柱上，所述下平台固定平台支柱上；
[0006]所述下平台传动机构包括竖直导杆、水平导杆、滑杆套筒、滑杆和齿轮盘，所述竖直导杆底端与浮箱铰接，上端与水平导杆固接，所述水平导杆与滑杆套筒固接，所述滑杆安装在滑杆套筒内，滑杆两端与两齿轮盘铰接；
[0007]所述齿轮箱主要包括输入齿轮、输入轴、输出轴、三个锥齿轮和两个单向轴承，所述输入齿轮与两齿轮盘均啮合且与输入轴固接，所述输入轴与单向轴承同轴键接，所述单向轴承嵌接于锥齿轮内圆，两单向轴承可转方向相反，所述输出轴一端与另一锥齿轮固接，另一端与第一发电机转子固接，上述三个锥齿轮可互相啮合，所述第一发电机固定在下平台上；
[0008]所述偏航机构主要包括偏航电机、齿圈、中心齿轮、行星齿轮托板和行星齿轮，所述中心齿轮与偏航电机转子同轴固连，所述齿圈通过螺栓固定在平台支柱上，所述行星齿轮托板固接在平台支柱上空隙内，所述行星齿轮固定在行星齿轮托板上且与齿圈和中心齿轮啮合；
[0009]所述水平转动机构主要包括转架基座、上转架、下转架、平衡齿轮和挡板;所述转架基座固接在齿圈上，两基座上下及左右错开，所述上转架与下转架安放在对应基座上，上转架下部的外齿圈与下转架的内齿圈分度圆直径相同以实现同步转动，其间通过两个平衡齿轮传动，所述上转架的上部内齿圈与输出齿轮啮合，实现将转架动能输出，所述挡板有两个槽型滑道，可保证上转架与下转架两对应转臂在内自由滑动；
[0010]所述第二发电机位于上平台内部，其转子通过两个锥齿轮与输出齿轮传动实现上述水平传动机构中动能输出，所述风向传感器固定于上平台上部，向当风向改变时，风向传感器感应到风向，将信号传输给编程控制器发出指令驱动偏航电机运转，使两转架基座连心线保持垂直于波浪水平运动方向，其电能由蓄电池提供。
[0011]有益效果:本发明提供的新型机械式波浪能发电装置具有如下优势:1、使用风向传感器感应风向来确定海流方向，控制偏航装置自动调整方向，实现迎流，提高波浪水平方向能量吸收效率;2、采用齿轮箱，实现将浮箱以及传动机构的双向往复运动转化为齿轮箱输出轴的单向运动，提高第一发电机效率;3、利用偏心同步上、下转架的对应两转臂的位差在海流迎击时产生的压力差推动转架转动，实现海流能量收集;4、采用直径与浮箱行程相近的齿轮盘来实现将浮箱直线运动转换为齿轮盘转动，可以有效起到缓冲与加快齿轮箱输入轴转速的作用。
【附图说明】
[0012]图1为本发明整体结构示意图；
[0013]图2为本发明下平台内局部结构示意图；
[0014]图3为本发明齿轮箱局部结构示意图；
[0015]图4为本发明偏航机构局部结构示意图；
[0016]图5为本发明水平转动机构局部结构示意图；
[0017]图6为本发明去掉上平台局部结构示意图；
[0018]图7为本发明上平台内部结构示意图；
[0019]图8为本发明偏航控制原理图。
[0020]符号说明:1、下平台传动机构，2、第一发电机，3、齿轮箱，4、风向传感器，5、上平台，6、水平转动机构，7、蓄电池，8、下平台，9、浮箱套筒，10、浮箱，11、平台支柱，12、偏航机构，1(1)、竖直导杆，1(2)、水平导杆，1(3)、滑杆套筒，1(4)、滑杆，1(5)、齿轮盘，3(1)、单向轴承，3(2)、输入轴，3(3)、锥齿轮，3(4)、输入齿轮，3(5)、输出轴，5(1)、输出齿轮、5(2)、锥齿轮，5(3)、第二发电机，6(1)、下转架，6(2)、同步齿轮，6(3)、上转架，6(4)、转架基座，6(5)、挡板，12(1)、齿圈，12(2)、中心齿轮，12(3)、行星齿轮，12(4)、行星齿轮托板，12(5)、偏航电机。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明:
[0022]如图1-7所示，本发明提供的一种新型机械式波浪能发电装置主要包括:下平台传动机构1、第一发电机2、齿轮箱3、风向传感器4、上平台5、水平转动机构6、蓄电池7、下平台
8、浮箱套筒9、浮箱10、平台支柱11、和偏航机构12，所述下平台传动机构1、齿轮箱3、第一发电机2和蓄电池7位于下平台8上，所述偏航机构12位于下平台8以上的平台支柱11内，所述风向传感器4位于上平台5上；
[0023]所述平台支柱11打入于近海风浪场的海底，所述浮箱10呈圆饼状，隔着浮箱套筒9限定在平台支柱上，所述下平台8固定平台支柱11上。浮箱10的翘曲边缘可以将波浪的水平方向运动分出部分竖直分量，既可以减少波浪运动对浮箱10的冲击也可以增大浮箱能量吸收效率。浮箱10与平台支柱11会有不断的摩擦与腐蚀，加有的浮箱套筒9可以拆卸更换，能够更好地保护平台。
[0024]所述下平台传动机构I包括竖直导杆1(1)、水平导杆1(2)、滑杆套筒1(3)、滑杆I
(4)和齿轮盘1(5)，所述竖直导杆1(1)底端与浮箱10铰接，上端与水平导杆1(2)固接，所述水平导杆1(2)与滑杆套筒1(3)固接，所述滑杆1(4)安装在滑杆套筒1(3)内，并可以在滑杆套筒1(3)内平滑移动，滑杆两端与两齿轮盘1(5)铰接，同侧两齿轮盘1(5)的盘心差应与水平导杆1(2)长度相等，齿轮盘1(5)的直径应大于浮箱10上下移动的行程，来避免浮箱10带动导杆对齿轮盘1(5)冲击过猛，以此，齿轮盘1(5)上与滑杆1(3)连接的牵连点相比于浮箱10在竖直运动相同的情况下，总运动路程更长，便可以适当增大齿轮箱3输入齿轮3(4)的转速。
[0025]所述齿轮箱3主要包括输入齿轮3(4)、输入轴3(2)、输出轴3(5)、三个锥齿轮3(3)和两个单向轴承3(1)，所述输入齿轮3(4)与两齿轮盘1(5)均啮合且与输入轴3(2)固接，所述输入轴3(2)与单向轴承3(1)用同轴键接，所述单向轴承3(1)嵌接于锥齿轮3(3)内圆，两单向轴承可转动方向相反，所述输出轴3(5)—端与一锥齿轮固接，另一端与第一发电机2转子固接，上述三个锥齿轮可互相啮合，以此，无论输入齿轮3(4)正反转均会转化为输出轴3
(5)的单向转动，所述第一发电机2固定在下平台8上。
[0026]所述偏航机构12主要包括偏航电机12(5)、齿圈12(1)、中心齿轮12(2)、行星齿轮托板12(4)和行星齿轮12(3)，所述中心齿轮12(2)与偏航电机12(5)转子同轴固连，所述齿圈12(1)可在平台支柱11上同轴转动，所述行星齿轮托板12(4)固定在平台支柱11上部孔内，所述行星齿轮12(3)固定在行星齿轮托板12(4)的轴上，并与齿圈12(1)和中心齿轮12
(2)啮合。
[0027]所述水平转动机构6主要包括转架基座6(4)、上转架6(3)、下转架6(I)、平衡齿轮6
(2)和挡板6(5);所述转架基座6(4)通过螺栓接在齿圈12(1)上，两转架基座上下及左右错开，所述上转架6 (3)与下转架6(1)安放在对应基座上，上转架6(3)下部的外齿圈与下转架6(I)的内齿圈分度圆直径相同以实现同步转动，其间通过两个平衡齿轮6(2)传动，所述上转架6(3)的上部内齿圈与输出齿轮5 (I)啮合，实现将转架动能输出，所述挡板6(5)有两个槽型滑道，可保证上转架6(3)与下转架6(1)两对应转臂自由滑动，两转臂间距离最大时，波浪正迎击挡板6(5)，而另一侧两转臂间距最小，挡板6(5)侧棱正对波浪，波浪对两侧挡板产生压力差，推动转架转动。
[0028]所述第二发电机5(3)位于上平台5内部，其转子通过两个锥齿轮5(2)与输出齿轮5
(I)传动实现上述水平传动机构6中动能输出，所述风向传感器4固定于上平台5上部，向当风向改变时，风向传感器4感应到风向，将信号传输给编程控制器发出指令驱动偏航电机12
(5)运转，使两转架基座6(4)连心线保持垂直于波浪水平运动方向，其电能由蓄电池7提供。
[0029]上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明原理所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种新型机械式波浪能发电装置，其特征在于:下平台传动机构、第一发电机、齿轮箱、风向传感器、上平台、水平转动机构、蓄电池、下平台、浮箱套筒、浮箱、平台支柱和偏航机构等，所述下平台传动机构、齿轮箱、第一发电机和蓄电池位于下平台上，所述偏航机构位于下平台以上的平台支柱内，所述水平转动机构位于偏航机构以上，可实现海流水平方向能量收集，所述风向传感器位于上平台上感应风向。2.根据权利要求1所述的下平台传动机构，其特征在于:包括竖直导杆、水平导杆、滑杆套筒、滑杆和齿轮盘，所述竖直导杆底端与浮箱铰接，上端与水平导杆固接，所述水平导杆与滑杆套筒固接，所述滑杆安装在滑杆套筒内，滑杆两端与两齿轮盘铰接。3.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于:主要包括输入齿轮、输入轴、输出轴、三个锥齿轮和两个单向轴承，所述输入齿轮与两齿轮盘均啮合且与输入轴固接，所述输入轴与单向轴承用平键同轴连接，所述单向轴承通过平键嵌于锥齿轮内圆，两单向轴承可转方向相反，所述输出轴一端与一锥齿轮固接，另一端与第一发电机转子固接，上述三个锥齿轮可互相啮合，所述第一发电机固定在下平台上。4.根据权利要求1所述的水平转动机构，其主要特征在于:主要包括转架基座、上转架、下转架、平衡齿轮和挡板;所述转架基座固接在齿圈上，两基座上下及左右错开，所述上转架与下转架安放在对应基座上，上转架下部的外齿圈与下转架的内齿圈分度圆直径相同以实现同步转动，其间通过两个平衡齿轮传动，所述上转架的上部内齿圈与输出齿轮啮合，实现将转架动能输出，所述挡板有两个槽型滑道，可保证上转架与下转架两对应转臂在内自由滑动。
【文档编号】H02K7/116GK105840402SQ201610331097
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】史益典, 张慧铭, 关世伟, 隋博宇, 张立军, 刘振东
【申请人】中国石油大学(华东)