一种海浪驱动船的制作方法

本发明涉及海浪能利用领域，具体涉及一种海浪驱动船。

背景技术：

海浪驱动装置是近年海浪能利用领域的研究热点。其常用的机构主要为基于浮体捕获海浪能后通过活塞-曲柄滑块、齿轮齿条等机构实现海浪能的转换，其浮子系统一般通过机架固定于船体外部，或固结于沿岸和海底。这种机构存在安装尺寸大(浮体的运动空间与能量采集转换机构安装空间独立)、能量转换不连续(采用棘轮棘爪单向限位装置，只可采集一半周期的能量)、能量损失较多(采用多组能量转换装置时运用液压系统等中间装置蓄能造成能源损失，不能较大程度上将采集的波浪能转换为螺旋桨动能，较大能量滞留于液压蓄能系统)等缺点，设计一种随船紧凑型的高效转换装置，将其利用到船体动力方面是一种新的尝试。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种海浪驱动船。

一种海浪驱动船，其特征在于，包括船体1-1、水仓1-2、机械能转换装置1-3、上安装仓1-4、链传动1-5、机械能输出装置1-6、轴上轴承安装固定架1-7、海浪能捕获装置1-8；所述水仓1-2位于船体1-1的中底部；机械能转换装置1-3安装在船体1-1中的水仓1-2中部，并位于上安装仓1-4的内部；通过海浪能捕获装置1-8将能量传递给机械能转换装置1-3，再通过机械能转换装置1-3输出轴与轴上轴承安装固定架1-7与链传动1-5连接，并将转动传递到机械能输出装置1-6。

所述的船体1-1还包括第一船底进水口3-2、捕获装置安装底架3-3、第二船体进水口3-4；海浪经第一船底进水口3-2与第二船体进水口3-4以及捕获装置安装底架3-3的开口空间进入水仓推动浮子进行垂直运动。

所述的海浪能捕获装置1-8包括弹簧安装仓端盖4-1，其内部的蓄能复位弹簧安装仓4-3安装有蓄能复位弹簧4-2，弹簧安装仓端盖4-1的的限位口与圆锥滚柱轴承4-4接触实现对轴的限位；并通过轴承卡簧4-5、轴承固定轴套4-6与轴承固定板4-7分别限制其轴向与径向的窜动；浮子限位导轨4-9与圆法兰型直线轴承4-15配合；承载螺旋传动螺母4-14移动并通过油封垫片4-13保证密封；浮子位移限位块4-10用于限制浮子4-16位移；捕获装置安装底架3-3、螺旋杆底部圆锥滚柱轴承4-18与螺旋杆底部推力轴承4-19安装在船体底部4-20上；海浪经船体底部两个进水口3-2、3-4以及捕获装置安装底架3-3的开口间隙进入水仓推动浮子进行运动，由于呈圆周四对布置的限位导轨4-9的限位作用，在安装于浮子4-16与限位导轨4-9之间的限位导轨4-9的配合下，浮子4-16只能上下运动；由于在浮子4-16上下安装的浮子位移限位块4-10的存在，浮子4-16只能在一定范围内运动；在浮子4-16的带动下螺旋传动螺母4-14上下运动，螺旋传动螺母4-14的上下运动驱动螺旋杆4-8往复双向旋转。

所述的机械能转换装置1-3包括传动轴端盖5-1、轴承卡簧5-2、圆柱滚子轴承5-3、轴用螺钉锁紧挡圈5-4、超越离合器i5-5、锥齿轮i驱动座5-6、锥齿轮i5-7、锥齿轮iii5-8、锥齿轮iii输出轴套5-9、转换装置输出轴5-10、联轴节5-11、转换装置输出轴5-12、推力轴承5-13、锥齿轮ii5-14、锥齿轮ii驱动底座5-15、超越离合器ii5-16、转换装置传动轴5-17、联轴器5-18；传动轴端盖5-1、轴承卡簧5-2与圆柱滚子轴承5-3用于固定转换装置传动轴5-17、轴用螺钉锁紧挡圈5-4通过超越离合器i5-5侧面的螺纹孔与固定转换装置传动轴5-17固定超越离合器i5-5径向；经联轴器5-18的连接作用，螺旋杆4-8的动力传递给转换装置传动轴5-17，驱动机械能转换装置进行运转；超越离合器i5-5和超越离合器ii5-16呈锁死方向反向安装，锥齿轮i驱动底座5-6和锥齿轮ii驱动底座5-15与转换装置传动轴5-17呈分离状态，无传动干涉产生；两个超越离合器的内圈与转换装置传动轴5-17由键连接进行传动，超越离合器i5-5的外圈与锥齿轮i驱动座5-6用螺钉连接，超越离合器ii5-16外圈与锥齿轮ii驱动座5-15用螺钉连接；锥齿轮i驱动座5-6与锥齿轮i5-7用键连接，锥齿轮ii驱动底座5-15与锥齿轮ii5-14用键连接；转换装置输出轴5-10的动力经链传动1-5传递给机械能输出装置1-6的螺旋桨主轴驱动螺旋桨传动。

本发明的有益效果在于：(1)将整个浮子系统设计于船体内部，随船体进行移动，实现船舶的持续推进。(2)采用螺旋传动副作为基本的机械能转换机构，大大减小了捕获装置的安装尺寸，提升了整个的传递效率。

附图说明

图1为本发明海浪驱动船总体结构图；

图2为本发明海浪驱动船俯视图；

图3为本发明海浪驱动船a-a剖视图；

图4为本发明海浪能捕获装置放大图；

图5为本发明机械能转换装置放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

本发明的目的是提供一种由海浪能驱动船体航行的传动机构，实现紧急海况下的船舶航行。为了实现上述目的，本发明包括船体、随船体安装的海浪能捕获装置、机械能转换装置、机械能输出装置等四方面。船体提供整个装置的安装空间，作为承载件以及整个系统最终的动力输出对象。海浪能捕获装置采集垂直方向的海浪势能并将其转换为双向旋转形式的机械能，机械能转换装置将捕获装置的双向旋转机械能转换为单向持续的旋转机械能传递给输出装置供船舶驱动。本发明的创新点在于：(1)将整个浮子系统设计于船体内部，随船体进行移动，实现船舶的持续推进。(2)采用螺旋传动副作为基本的机械能转换机构，大大减小了捕获装置的安装尺寸，提升了整个的传递效率。

实施例2：

图1：海浪驱动船及传动装置总体方案。总体方案包括：船体1-1、水仓1-2、机械能转换装置1-3(具体结构见图4)、上安装仓1-4、链传动1-5、机械能输出装置1-6、轴上轴承安装固定架1-7、海浪能捕获装置1-8。a-a剖视图从船底部进行剖视。

图2海浪驱动船及传动装置俯视图。俯视图包括：船体1-1、水仓1-2、上安装仓1-4、机械能输出装置1-6。从俯视图可看出整个装置呈船体左右对称安装。

图3海浪驱动船及传动装置a-a剖视图。a-a剖视图包括：船体1-1、第一船底进水口3-2、捕获装置安装底架3-3、第二船体进水口3-4。如图3所示，海浪经两个进水口3-2、3-4以及捕获装置安装底架3-3的开口空间进入水仓推动浮子进行垂直运动。

图4海浪能捕获装置放大图。海浪能捕获装置包括：蓄能复位弹簧安装仓端盖4-1、蓄能复位弹簧4-2、蓄能复位弹簧安装仓4-3、圆锥滚柱轴承4-4(如图沿螺旋杆轴向两对轴承呈对称安装)、轴承卡簧4-5、轴承固定轴套4-6、轴承固定板4-7、螺旋杆4-8、浮子限位导轨4-9(如图3所示，呈四个圆周安装)、浮子位移限位块4-10(呈浮子上下对称安装两对)、蓄能复位弹簧安装底座4-11、螺旋螺母固定端盖兼密封仓4-12(呈浮子上下对称安装)、油封垫片4-13、螺旋传动螺母4-14、圆法兰型直线轴承4-15、浮子4-16、捕获装置安装底架3-3、螺旋杆底部圆锥滚柱轴承4-18、螺旋杆底部推力轴承4-19、船体底部4-20。

图5机械能转换装置放大图。机械能转换装置包括：传动轴端盖5-1、轴承卡簧5-2、圆柱滚子轴承5-3、轴用螺钉锁紧挡圈5-4、超越离合器i5-5、锥齿轮i驱动座5-6、锥齿轮i5-7、锥齿轮iii5-8、锥齿轮iii输出轴套5-9、转换装置输出轴5-10、联轴节5-11、转换装置输出轴5-12、推力轴承5-13、锥齿轮ii5-14、锥齿轮ii驱动底座5-15、超越离合器ii5-16、转换装置传动轴5-17、联轴器5-18(联轴器上端连接转换装置传动轴，下端连接捕获装置螺旋杆4-8轴)。

机械能输出装置包括螺旋桨主轴，艉轴密封装置等，此部分的设计形式众多，不作为本发明的内容介绍，可根据需要自行设计。

实施例3：

下面结合图1、2、3、4、5说明本发明的具体实施方式。以下关于旋向的定义为：从船体底部向上看顺时针旋转为正转，从船尾向船头看顺时针旋转为正转。

由于不同形状浮子在相同有效排水体积下能够捕获到不用的海浪能，在此选择捕能效率较高的垂直圆柱体浮子作为浮子选型，浮子呈中空设计，中间部位预留呈中心线方向伸长的长方体螺旋传动螺母4-14安装空间。

螺旋杆4-8为单螺旋无轴螺旋杆，其截面为倒角长方形，其结构呈倒角长方形沿轴向旋转扫描而成。螺旋传动螺母4-14的内传动面与螺旋杆4-8的外表面呈啮合关系，在传动中预留0.1mm的润滑间隙。螺旋螺母固定端盖兼密封仓4-12(呈浮子上下对称安装)的中间空仓用来加润滑脂，在螺旋传功副进行运动时及时润滑，螺旋螺母固定端盖兼密封仓4-12上端面开口为该位置螺旋杆的啮合面，加以与螺旋杆截面啮合的密封圈进行油密封。由于螺旋螺母固定端盖兼密封仓4-12的存在，螺旋传动螺母4-14与浮子4-16相对静止。

海浪经船体底部两个进水口3-2、3-4以及捕获装置安装底架3-3的开口间隙进入水仓推动浮子进行运动，由于呈圆周四对布置的限位导轨4-9的限位作用，在安装于浮子4-16与限位导轨4-9之间的限位导轨4-9的配合下，浮子4-16只能上下运动。由于在浮子4-16上下安装的浮子位移限位块4-10的存在，浮子4-16只能在一定范围内运动。在浮子4-16的带动下螺旋传动螺母4-14上下运动，螺旋传动螺母4-14的上下运动驱动螺旋杆4-8往复双向旋转。

在海浪由波谷转至波峰的过程中，螺旋杆4-8正转，蓄能复位弹簧4-2压缩蓄能。在海浪由波峰转至波谷过程中，蓄能复位弹簧4-2展开推动浮子4-16向下复位，螺旋杆4-8反转。整个过程中完成对海浪能的捕获。值得注意的是，浮子4-16对于海浪能的有效捕获位移为浮子4-16相对于船体底部4-20的相对位移，由于浮子4-16的密度较小，船体1-1的密度较大，体积大，在经过理论计算后，船体1-1的起伏位移可忽略不计。

经联轴器5-18的连接作用，螺旋杆4-8的动力传递给转换装置传动轴5-17，驱动机械能转换装置进行运转。在机械能转换装置中，值得注意的是，超越离合器i5-5和超越离合器ii5-16呈锁死方向反向安装，锥齿轮i驱动底座5-6和锥齿轮ii驱动底座5-15与转换装置传动轴5-17呈分离状态，无传动干涉产生。两个超越离合器的内圈与转换装置传动轴5-17由键连接进行传动，超越离合器i5-5的外圈与锥齿轮i驱动座5-6用螺钉连接，超越离合器ii5-16外圈与锥齿轮ii驱动座5-15用螺钉连接。锥齿轮i驱动座5-6与锥齿轮i5-7用键连接，锥齿轮ii驱动底座5-15与锥齿轮ii5-14用键连接。

在螺旋杆4-8正转时，超越离合器i5-5呈内外圈锁死状态，超越离合器ii5-16的内外圈为自由状态。超越离合器i5-5的外圈正转驱动锥齿轮i驱动底座5-6正转，同时带动锥齿轮i5-7正转，锥齿轮i5-7驱动锥齿轮iii5-8正转，锥齿轮iii5-8正转驱动锥齿轮ii5-14反转，锥齿轮ii5-14反转带动锥齿轮ii驱动底座5-15反转，同时驱动超越离合器ii5-16外圈反转，此时超越离合器ii5-16的内圈正转，内外圈呈自由状态。

在螺旋杆4-8反转时，超越离合器ii5-16呈内外圈锁死状态，超越离合器i5-5的内外圈为自由状态。超越离合器ii5-16的外圈驱动锥齿轮ii驱动底座5-15反转，同时带动锥齿轮ii5-14反转，锥齿轮ii5-14驱动锥齿轮iii5-8正转，锥齿轮iii5-8正转驱动锥齿轮i5-7正转，锥齿轮i5-7正转带动锥齿轮i驱动底座5-6正转，同时驱动超越离合器i5-5外圈正转，此时超越离合器i5-5的内圈反转，内外圈呈自由状态。

综上所述，在浮子上下运动时锥齿轮iii5-8一直处于正转状态，在锥齿轮iii5-8的带动下转换装置输出轴5-10处于持续正转状态。若根据螺旋桨的设计，要求转换装置输出轴5-10处于反转状态，只需将两个超越离合器换位即可。

转换装置输出轴5-10的动力经链传动1-5传递给机械能输出装置1-6的螺旋桨主轴驱动螺旋桨传动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。