一种防极端海况自锁定浮子及其自锁定方法与流程

本发明属于波浪能发电装置领域，特别涉及该领域中的一种防极端海况自锁定浮子及其自锁定方法。

背景技术：

当今世界，煤炭、石油、天然气等传统化石能源日益减少，引发了能源价格不断上涨，能源危机不断临近。同时，由于化石能源的燃烧引起的环境污染严重威胁着地球上包括人类在内的所有生物。海洋能作为一种储量丰富且清洁环保的可再生能源，引起了人们的极大关注。而海洋中波浪能分布最为广泛、储量极为丰富，且与其他种类的海洋能资源相比，波浪能资源能流密度高，在近岸及离岸地区均可获取，波浪能发电装置出力保证率高。

作为第三代波浪能发电装置，采用漂浮式的振荡浮子作为能量捕获结构，开发优势明显：该类发电装置能量转换效率高，体量小，机构灵活，随波性好，可有效利用各方向入射波，且工作特点更为符合我国波浪周期短、波高小、多向性的资源条件。同时，基于前期开发研制基础，我国在振荡浮子波浪发电装置的发电转换效率、结构可靠性、工作稳定性、监测维护等关键技术上已取得了一定突破，研发了具有我国自主知识产权的、适用于我国波浪能资源条件的装置。

海浪具有巨大的能量，据测量，海浪对海岸的冲击力可达到每平方米30—50t，极端海况时可达每平方米60t，这对海洋工程、海上设施的破坏是毁灭性的。在极端海况下，振荡浮子发电装置由于浮子直径较大，需要承受非常大的海浪冲击力，使浮子沿着立柱剧烈运行，这一方面可能损坏浮子及固定浮子的立柱，另一方面有可能使整个发电装置倾覆。因此研究如何在极端海况下对振荡浮子发电装置的浮子进行保护显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种防极端海况自锁定浮子及其自锁定方法。

本发明采用如下技术方案：

一种防极端海况自锁定浮子，在浮子上设置可供波浪能发电装置立柱穿过的孔，其改进之处在于：在上述浮子孔的顶部设置抱闸制动装置，该抱闸制动装置包括固定安装在浮子上的抱闸轴，抱闸轴的两端各设置一个销轴连接铰，在每个销轴连接铰上均铰接有一根制动臂，两根制动臂的自由端之间通过制动拉伸轴相连接，在制动拉伸轴位于两根制动臂之间的部分上套设弹簧，在制动拉伸轴位于两根制动臂之外的部分上安装电磁铁，该电磁铁与抱闸制动装置内的控制器电连接，该控制器从浮子上取电并与抱闸制动装置内的波高传感器和通信单元电连接，由上述的抱闸轴，两根制动臂和制动拉伸轴组成供波浪能发电装置立柱穿过的可缩放方孔，在制动臂与立柱相对的一侧上设置有弧形抱闸橡胶片。

进一步的，所述孔和抱闸制动装置的数量均为4个；4个孔等间隔均匀分布在浮子的边缘上，4个抱闸制动装置则分别设置在4个浮子孔的顶部。

进一步的，在抱闸制动装置内还设置有电池，所述的控制器可以从上述电池中取电。

进一步的，由波浪能发电装置为电池充电。

进一步的，在制动臂的顶部和底部各设置有一片弧形抱闸橡胶片。

一种极端海况下的浮子自锁定方法，使用上述的防极端海况自锁定浮子，其改进之处在于，包括如下步骤：

（1）在岸上确认海况正常后向抱闸制动装置发送开始工作信号，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该开始工作信号后使电磁铁断电，制动拉伸轴上的弹簧推动两根制动臂相互远离，可缩放方孔放大使浮子可沿立柱自由滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子正常工作的状态信号；

（2）抱闸制动装置的控制器通过波高传感器监控浮子的运行状态，当浮子剧烈运行至超过立柱的安全高度时，抱闸制动装置的控制器使电磁铁得电，制动拉伸轴上的电磁铁挤压弹簧并推动两根制动臂相互靠近，可缩放方孔缩小使抱闸橡胶片挤压在立柱上使浮子无法沿立柱滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子停止工作自保护的状态信号；

（3）在岸上确认海况正常后向抱闸制动装置发送恢复工作信号，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该恢复工作信号后使电磁铁断电，制动拉伸轴上的弹簧推动两根制动臂相互远离，可缩放方孔放大使浮子可沿立柱自由滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子恢复正常工作的状态信号，

进一步的，在岸上向抱闸制动装置发送停止工作信号后，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该停止工作信号后使电磁铁得电，制动拉伸轴上的电磁铁挤压弹簧并推动两根制动臂相互靠近，可缩放方孔缩小使抱闸橡胶片挤压在立柱上使浮子无法沿立柱滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子停止工作的反馈状态信号。

进一步的，在抱闸制动装置的数量为4个时，各抱闸制动装置同步工作，其电磁铁同时断电或得电。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的防极端海况自锁定浮子，在上述浮子孔的顶部设置4个抱闸制动装置，可在极端海况下使浮子无法沿立柱滑动，减少由于浮子剧烈运动所导致对波浪能发电装置结构的损坏，具有可靠性高、建造成本低、操作简单等优点。

本发明所公开的防极端海况自锁定浮子，采用电磁铁及弹簧配合实现可缩放方孔的缩小与放大，具有节能、重量小、强电吸合、低噪音、高寿命、体积小、安全可靠，先进电子线路，机电一体化等优点。

本发明所公开的极端海况下的浮子自锁定方法，可以根据实际海况对浮子进行制动保护，具有较高的可靠性。在未能预测极端天气或预测天气不准确时，仍能有效发挥保护浮子的作用。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开防极端海况自锁定浮子的整体结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开防极端海况自锁定浮子的抱闸制动装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1-2所示，本实施例公开了一种防极端海况自锁定浮子，在浮子4上设置可供波浪能发电装置立柱3穿过的孔，立柱位于波浪能发电装置的下底板1和上顶板2之间，在上述浮子孔的顶部设置抱闸制动装置5，该抱闸制动装置5包括固定安装在浮子上的抱闸轴502，抱闸轴502的两端各设置一个销轴连接铰506，在每个销轴连接铰506上均铰接有一根制动臂503，两根制动臂503的自由端之间通过制动拉伸轴501相连接，在制动拉伸轴位于两根制动臂之间的部分上套设弹簧505，在制动拉伸轴位于两根制动臂之外的部分上安装电磁铁，该电磁铁与抱闸制动装置内的控制器电连接，该控制器从浮子上取电并与抱闸制动装置内的波高传感器和通信单元电连接，由上述的抱闸轴，两根制动臂和制动拉伸轴组成供波浪能发电装置立柱穿过的可缩放方孔，在制动臂503与立柱相对的一侧上设置有弧形抱闸橡胶片504。

在本实施例中，所述孔和抱闸制动装置的数量均为4个；4个孔等间隔均匀分布在浮子的边缘上，4个抱闸制动装置则分别设置在4个浮子孔的顶部。在抱闸制动装置内还设置有电池，所述的控制器可以从上述电池中取电。由波浪能发电装置为电池充电。在制动臂的顶部和底部各设置有一片弧形抱闸橡胶片。

本实施例还公开了一种极端海况下的浮子自锁定方法，使用上述的防极端海况自锁定浮子，包括如下步骤：

（1）在岸上确认海况正常后向抱闸制动装置发送开始工作信号，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该开始工作信号后使电磁铁断电，制动拉伸轴上的弹簧推动两根制动臂相互远离，可缩放方孔放大使浮子可沿立柱自由滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子正常工作的状态信号；

（2）抱闸制动装置的控制器通过波高传感器监控浮子的运行状态，当浮子剧烈运行至超过立柱的安全高度时，抱闸制动装置的控制器使电磁铁得电，制动拉伸轴上的电磁铁挤压弹簧并推动两根制动臂相互靠近，可缩放方孔缩小使抱闸橡胶片挤压在立柱上使浮子无法沿立柱滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子停止工作自保护的状态信号；

（3）在岸上确认海况正常后向抱闸制动装置发送恢复工作信号，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该恢复工作信号后使电磁铁断电，制动拉伸轴上的弹簧推动两根制动臂相互远离，可缩放方孔放大使浮子可沿立柱自由滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子恢复正常工作的状态信号，

在本实施例中，在岸上向抱闸制动装置发送停止工作信号后，抱闸制动装置的控制器通过通信单元接收到该停止工作信号后使电磁铁得电，制动拉伸轴上的电磁铁挤压弹簧并推动两根制动臂相互靠近，可缩放方孔缩小使抱闸橡胶片挤压在立柱上使浮子无法沿立柱滑动，控制器通过通信单元向岸上发送浮子停止工作的反馈状态信号。在抱闸制动装置的数量为4个时，各抱闸制动装置同步工作，其电磁铁同时断电或得电。