本实用新型涉及海洋波浪能发电技术领域，特别涉及一种同向转换装置，具体涉及一种同向转换装置及运用同向转换装置的海洋能发电系统。
背景技术：
能量转换在各大领域起着无可替代的作用，尤其是机械能最为广泛应用，然而大多数机械运动的方向具有不定向性，不利于机械能的收集，如何将不同方向的机械运动转换为同一方向，实现机械能的高利用率是一个值得研究的问题。
经济的迅猛发展导致能源的需求日益增加，而传统能源的日益短缺以及化石燃料的使用引发出的一系列严重的生态环境问题已经让寻找可替代的可再生能源成为走上国际化日程；可再生能源主要有风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源；占地球表面70％的广阔海洋，集中了97％的水量，蕴藏着大量的能源，即海洋能，海洋能按储存形式又包括机械能、热能和化学能，其中机械能又包括潮汐能、海流能和波浪能，其中海洋波浪能相对比潮汐能和海流能而言具有以下优势：资源分布广泛；受时间限制相对较小；能流密度最大；通过较小的装置就可提供可观的廉价能源主要为电能；据估算全世界波浪能的理论值约为109Kw量级，是现在世界发电量的数百倍等，以上优势使得各国自石油危机以来投入大量资金开展波浪能的开发利用。
波浪能按照能量转换形式主要有气动式、液压式和蓄能水库式，气动式如振荡水柱式利用一个与海水连通的容器装置，通过波浪作用，使室内水柱作往复运动，使水面位置发生变化，引起容器内的空气体积变化，通过压缩容器内的空气产生作用力驱动叶轮工作，带动发电装置发电，这类装置存在的问题是建造费用高且转换效率低；液压式如点头鸭式、海蛇式、摆式、阀式、浮子点吸收式，液压式使海面浮体升沉或水平移动，从而产生工作流体的动压力和静压力，驱动油压泵工作，经油压系统输送驱动发电机发电，这类装置存在三个问题，一是结构复杂成本高，二是存在漏油的情况危害环境，三是装置一般位于水面以下，易损坏不易维修；蓄能水库式如收缩坡道式、聚波蓄能式，是利用狭道把广范围的波能聚集在很小的范围内，这是一种提高能量密度的方式，波浪在逐渐变窄的波道中，波高不断地被放大，直到波峰高过波道的边墙，将波浪能转换成势能贮存在蓄水库中，借助于上涨的海水制造的水位差，实现水轮机发电，这类装置存在两个问题：一是对地形条件的依赖性强，应用受到局限；二是一般获得的水位不高，效率低。
虽然波浪能发电装置的研究与开发已取得了一定的效果，但仍然存在以下问题，第一：波浪能装置大多直接放置在海水中，海水具有腐蚀性，装置容易被腐蚀；第二：海洋的波浪是时刻变化的，波浪能能量分散不易集中，因此发电总效率不高；第三：波浪能装置的高成本也是阻碍波浪能普及的一个重要方面；第四：目前波浪能发电装置上使用的发电机一般都采用的是通用的小型三相交流发电机，这种发电机并不完全适用在波浪发电装置上使用，这也是造成发电总效率低的原因之一；针对以上情况，亟需研发一种波浪能发电装置，此装置成本较低，能置于海面上，避免腐蚀，能较广范围内接收到波浪能，同时提高发电总效率。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种同向转换装置以及运用同向转换装置的海洋能发电系统，用以解决现有机械能利用率低，波浪能发电装置中存在的装置建造成本高，位于海面以下易腐蚀，波浪能收集范围小以及发电效率低的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种同向转换装置，其特征在于：所述同向转换装置包括第一能量转换轮、第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮、第一传递轮、第二传递轮、换向轮、中心传递轮以及动力轮，所述第一能量转换轮与所述第一单向驱动齿轮相啮合且与所述第二单向驱动齿轮相啮合，第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮均由空心齿轮和设置在其内部的棘轮机构组成，空心齿轮与棘轮同轴设置，棘爪设置在齿轮内侧面上，所述第一单向驱动齿轮中棘齿与第二单向驱动齿轮中棘齿的延伸方向相反致使第一单向驱动齿轮中的棘轮与第二单向驱动齿轮中的棘轮反向转动，第一单向驱动齿轮通过轮轴与所述第一传递轮相连接，第二单向驱动齿轮通过轮轴与所述第二传递轮相连接，第二传递轮与所述换向轮相啮合，所述中心传递轮与换向轮相啮合的同时与第一传递轮相啮合，中心传递轮通过轮轴与所述动力轮相连接。
优选地，所述同向转换装置与多套联动装置相连接，所述联动装置包括一个第二能量转换轮、两个单向驱动齿轮，所属两个单向驱动齿轮的结构分别与上述第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮的结构相同，所述第二能量转换轮分别与所述两个单向驱动齿轮相啮合，所述多套联动装置中所含棘轮转向相同的单向驱动齿轮通过轮轴依次连接，位于一端部的联动装置中的两个单向驱动齿轮分别通过轮轴与同向转换装置中的第一传递轮和第二传递轮相连接。
一种运用同向转换装置的海洋能发电系统，其特征在于：所述海洋波浪能发电系统包括同向转换装置、同向转换装置、主支架、能量传递装置和发电装置，所述能量传递装置包括固定连接于主支架上的能量传递器和与能量传递器固定连接并驱动其运作的浮体，所述同向转换装置将能量传递装置转换而来的机械能传输予发电装置。
优选地，所述主支架包括两个固定部、一块条形横板、一块支撑板、两个三脚架以及一根支撑杆，所述两个固定部并行设置且每个固定部的两端分别位于海平面的两侧，位于海平面上的所述条形横板设置于两个固定部之间且两端分别与所对的固定部固定连接，所述支撑板的两端分别固定连接于两个固定部位于海面上的一端，支撑板中部设置有开口，所述两个三脚架安装于支撑板上且相对设置于所述开口的两侧，所述支撑杆位于两个三脚架之间且两端分别与所对的三脚架固定连接。
优选地，所述每个固定部相对于另一个固定部的表面上分别沿伸入到海面下的方向设置有凹槽；所述浮体为浮板，所述浮体位于两个固定部之间；浮体背离海面的一侧面的两端分别固定连接有与所述凹槽配合的凸板。
优选地，所述能量传递器包括第一滑轮、第二滑轮、传动带和第一连接杆，所述第一滑轮套设于所述支撑杆上且一侧轮缘上套设有齿轮，第一滑轮一侧外缘所套设的齿轮与所述第一能量装换轮相啮合；
所述第二滑轮位于第一滑轮下方，第二滑轮可旋转的套设于两端固定连接于所述条形横板上的U型件上，所述传动带紧套于第一滑轮与第二滑轮上，所述条形横板中部设置有允许第一连接杆穿过的通孔，所述第一连接杆一端固定连接于所述浮体的中部，另一端穿过所述通孔与所述传动带固定连接。
优选地，所述第一连接杆通过铰接装置固定连接于所述浮体，所述铰接装置包括第一转接体、移动块、第二连接杆以及第二转接体，所述第一转接体固定于浮体表面且第一转接体内部设置有空腔，所述空腔顶部设置有条形开口，所述移动块嵌置于空腔内，移动块朝向条形开口的一侧设置有第一球型凹槽，所述第二连接杆的一端所设置的第一球型凸部与第一球型凹槽配合且使第二连接杆穿过条形开口并随移动块沿条形开口方向移动，第二连接杆的另一端所设置的第二球型凸部与所述第二转接体一端所设置的第二球型凹槽配合，所述第一连接杆插接于第二转接体另一端所设置的孔洞中。
优选地，所述海洋能发电系统包括一套同向转换装置、至少一套联动装置、至少两套主支架以及至少两套能量传递装置，所述多套联动装置依次相连且其中一套联动装置与同向转换装置连接，所述同向转换装置中的第一能量转换轮与其中一套能量传递装置中的第一滑轮一侧外缘所套设的齿轮相啮合，每套联动装置中的第二能量转换轮分别与每套能量传递装置中的第一滑轮一侧外缘所套设的齿轮相啮合，所述每套能量传递装置与所述每套主支架固定连接，所述多个主支架相邻连接。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型公开了一种同向转换装置，同向转换装置包括第一能量转换轮、两个反向驱动的单向驱动齿轮和动力轮，由于第一单向驱动齿轮以及与其驱动方向相反的第二单向驱动齿轮的存在同时配合各转轮之间的连带作用，使得第一能量转换轮无论逆时针还是顺时针旋转，动力轮都朝同一方向转动，将不同方向的机械运动转换为同一方向的机械运动，提高机械能的利用率，此装置可解决各领域中存在的不同方向的机械运动所导致的机械能散失、机械能利用率低的问题。
本实用新型同时公开了一种运用同向转换装置的海洋能发电系统，该系统同时设置有能量传递装置、主支架以及发电装置，能量传递装置包括能量传递器和浮体，浮体随波浪的上下浮动带动能量传递器运转，将波浪能转换成为机械能，能量传递器中的第一滑轮外缘所套设的齿轮与同向转换装置中的第一能量转换轮相啮合，通过同向转换装置的作用保证动力轮的同向转动且带动发电机的运转，该系统可实现发电机的持续供电，提高发电效率。
主支架中每个固定部相对于另一个固定部的表面上分别沿伸入到海面下的方向设置有凹槽，上述浮体为浮体，浮体的两侧面分别设置有与凹槽配合的凸部，凹槽和凸部的配合限制浮体不会各个方向的运动，只随波浪起伏做上下运动，浮体的有序运动可以使发电机输出更加稳定的电流。
能量传递装置、同向转换装置以及发电机均设置在海面上，可以避免海水对波浪能发电系统的腐蚀。
能量传递装置中的第一连接杆通过铰接装置固定连接于浮体上，铰接装置中第二连接杆中第一球形凸部与移动块上第一球形凹槽相配合可以使第二连接杆在45度范围内偏转，第二连接杆中第二球形凸部与第二转接体中第二球形凹槽相配合可以使第二连接杆在5度到10度范围内偏转，第一连接杆插接于第二转接体一端设置的孔洞中，上述铰接装置可以使第一连接杆在限定角度内任意运动的同时保证了第一连接杆的受力程度可带动滑轮的转动。
同时海洋能发电系统可同时设置有多套主支架、多套能量传递装置、一套同向转换装置以及多套联动装置，同向转换装置可与多套联动装置连接运作，联动装置中均设置有两个逆向转动的棘轮，相邻联动装置中的同向转动的两个棘轮通过轮轴一一对应连接，位于一端部的联动装置与同向转换装置中的同向转动的两个棘轮通过轮轴一一对应连接，当第一能量转换轮或者其中一个第二能量转换轮停止运作时，其余装置仍然能够保持动力轮的持续旋转，保证发电机不停止运作持续供电，提高了发电机供电效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的同向转换装置结构示意图。
图2为本实用新型实施例1的同向转换装置与联动装置的连接示意图。
图3为本实用新型实施例1的运用同向转换装置的海洋能发电系统的结构示意图。
图4为本实用新型实施例1的运用同向转换装置的海洋能发电系统的主支架结构示意图。
图5为本实用新型实施例1的运用同向转换装置的海洋能发电系统的能量转换装置的结构示意图。
图6为本实用新型实施例1的运用同向转换装置的海洋能发电系统中凸板与凹槽配合的俯视图。
图7为本实用新型实施例1的运用同向转换装置的海洋能发电系统中铰接装置的内部结构示意图。
图8为本实用新型实施例2的多个运用同向转换装置的海洋能发电系统的组装结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
如图1所示，同向转换装置1包括第一能量转换轮11、第一单向驱动齿轮12、第二单向驱动齿轮13、第一传递轮14、第二传递轮15、换向轮16、中心传递轮17以及动力轮18，第一单向驱动齿轮12与第二单向驱动齿轮13反向转动，第一能量转换轮11与第一单向驱动齿轮12和第二单向驱动齿轮13相啮合，第一单向驱动齿轮12和第二单向驱动齿轮13均由空心齿轮和设置在其内部的棘轮机构组成，空心齿轮与棘轮同轴设置，棘爪设置在齿轮内侧面上，第一单向驱动齿轮12中棘齿与第二单向驱动齿轮13中棘齿的延伸方向相反致使第一单向驱动齿轮12中的棘轮与第二单向驱动齿轮13中的棘轮反向转动，第一单向驱动齿轮12 通过轮轴与第一传递轮14相连接，第二单向驱动齿轮13通过轮轴与所述第二传递轮15相连接，第二传递轮15与换向轮16相啮合，中心传递轮17与第一传递轮14相啮合的同时与换向轮16相啮合，中心传递轮17 通过轮轴与动力轮18相连接；动力轮18与发电装置5中的稳流器51相连接且带动发电机52的运转，实现将机械能转换为电能，本实施例中第一单向驱动齿轮12中的棘轮只能顺时针转动，第二单向驱动齿轮13中的棘轮只能逆时针转动。
当第一能量转换轮11逆时针旋转，从而带动第一单向驱动齿轮12 中的齿轮顺时针旋转，棘爪推动棘轮顺时针旋转，第二单向驱动齿轮13 中齿轮的旋转并不会带动棘轮的转动此时为齿轮空转的状态，第一单向驱动齿轮12中的棘轮通过轮轴带动第一传递轮14顺时针旋转，第一传递轮14与中心传递轮17啮合，带动中心传递轮17逆时针旋转，中心传递轮17通过轮轴带动动力18轮逆时针方向旋转；
当第一能量转换轮11顺时针旋转，从而带动第二单向驱动齿轮13 中的齿轮逆时针旋转，棘爪推动棘轮逆时针旋转，而此时，第一单向驱动齿轮12中的齿轮逆时针旋转，此时齿轮的旋转并不会带动棘轮的转动，第二单向驱动齿轮13的棘轮通过轮轴带动第二传递轮15逆时针旋转，第二传递轮15与转向轮16相啮合从而带动转向轮16顺时针旋转，转向轮16与中心传递轮17相啮合并带动中心传递轮17逆时针旋转，中心传递轮17通过轮轴带动动力轮18逆时针方向旋转；
由此可见，无论第一能量转换轮11顺时针旋转或者逆时针旋转动力轮18始终朝着一个方向运转，如将此装置用于海洋能发电系统，则可以提高发电的效率，同时此同向转换装置1不仅仅可用于发电，还可以解决其他领域中存在的由于不同方向的机械运动所导致的机械能损失的情况，将不同方向的机械运动转化为同向的机械运动提高机械能的转化效率。
作为本实施例的一个优选实施例，如图2所示，上述同向转换装置1 可与联动装置2相连接，联动装置2包括一个第二能量转换轮21、两个单向驱动齿轮22和23，第二能量转换轮21分别与所述两个单向驱动齿轮22和23相啮合，两个单向驱动齿轮22和23的结构分别与同向转换装置1中的第一单向驱动齿轮12和第二单向驱动齿轮13的结构相同，联动装置2中的单向驱动齿轮22与同向转换装置1中的第一传递轮14 相连接，单向驱动齿轮23通过轮轴与同向转换装置1中的第二传递轮15 相连接；单向驱动齿轮22中棘轮与第一单向驱动齿轮12中棘轮同向且均为顺时针方向延伸；单向驱动齿轮23中棘轮与第二单向驱动齿轮13 中棘轮同向且均为逆时针方向延伸；
第一能量转换轮11与第二能量转换轮21同方向转动；当第一能量转换轮11与第二能量转换轮21均逆时针转动时，第一能量转换轮11带动动力轮18逆时针转动，在此过程中第一传递轮14顺时针转动，第二能量转换轮21逆时针转动带动单向驱动齿轮22顺时针转动，单向驱动齿轮22的转向与第一传递轮14的转向同向，此时单向驱动齿轮23为外轮空转状态；当第一能量转换轮11与第二能量转换轮21均顺时针转动时，第一能量转换轮11带动动力轮18逆时针转动，在此过程中第二传递轮15逆时针转动，第二能量转换轮21顺时针转动带动单向驱动齿轮 23逆时针转动，单向驱动齿轮23的转向与第二传递轮15的转向相同，此时单向驱动齿轮22为外轮空转状态；由此可见，当其中一个第二能量转换轮21或者第一能量转换轮11停止运作时，仍然能够保持动力轮18 的持续旋转，保证发电机不停止运作持续供电，提高了发电机供电效率。
实施例2
如图3所示，一种运用同向转换装置的海洋能发电系统，该系统包括同向转换装置1、主支架3、能量传递装置4和发电装置5，能量传递装置4包括固定连接于主支架3上的能量传递器41和与能量传递器41 固定连接并驱动其运作的浮体42，同向转换装置1将能量传递装置4转换而来的机械能传输予发电装置5。
如图4所示，主支架3包括两个固定部31、一块条形横板32、一块支撑板33、两个三脚架34以及一根支撑杆35，两个固定部31相对平行设置且每个固定部31的一端固定于海面下另一端位于海面上，两个固定部31的两端内部均设置有起加固作用的水泥柱，条形横板32位于海面上且位于两个固定部31之间，条形横板32的一端固定连接于一个固定部31的侧面且另一端固定连接于另一个固定部31的侧面，支撑板33的两端分别固定连接于两个固定部31位于海面上的一端，支撑板33中部设置有开口331，两个三脚架34安装于支撑板33上且相对设置于所述开口331的两侧，支撑杆35的一端固定连接于一个三脚架34上且另一端固定连接于另一个三脚架34上。
如图5所示，能量传递装置4包括能量传递器41和浮体42，浮体 42设置于两个固定部31之间；能量传递器41包括一侧外缘套设有齿轮的第一滑轮411、第二滑轮412、传动带413、第一连接杆414和两块加固板415，第一滑轮411外缘的齿轮与同向转换装置1中的第一能量转换轮11相啮合并带动其转动，第二滑轮412位于第一滑轮411下方，第二滑轮412与第一滑轮411的轮轴平行设置，两块加固板415分别贴合设置于第一滑轮411与第二滑轮412的两侧，两块加固板415的第一端部与第一滑轮411套设于支撑杆35上且第一滑轮411可绕支撑杆35旋转，两块加固板415与第二滑轮412套设于两端固定连接于所述条形横板32 上的U型件321上且第二滑轮412可绕U型件321旋转，两个固定部415 可以对第一滑轮411与第二滑轮412起到进一步固定的作用，传动带413 为不锈钢索，传动带413紧套于第一滑轮411与第二滑轮412上，条形横板32中部设置有允许第一连接杆414穿过的通孔322，第一连接杆414 一端铰接于浮体42的中部，设置有卸扣的另一端穿过通孔322通过卸扣固定扣接于传动带413；浮体42漂浮于海面上，随着波浪的起伏而上下波动，浮体42上下运动的同时带动第一连接杆414上下运动，第一连接杆414带动传动带413运动，传动带413带动第一滑轮411和第二滑轮 412的转动，实现将波浪能转换为机械能的过程。
作为本实施例的一个优选实施例，如图6所示，每个固定部31相对于另一个固定部31的表面上分别沿伸入到海面下的方向设置有凹槽311；浮体42位于两个固定部31之间，浮体42背离海面的一侧面的两端分别设置有与凹槽311配合的凸板421；凹槽311和凸板421的配合限制浮体 42不会各个方向的运动，只随波浪起伏。
作为本实施例的另一个优选实施例，如图5和图7所示，第一连接杆414通过铰接装置6固定连接于所述浮体42，铰接装置6包括第一转接体61、移动块62、第二连接杆63以及第二连接体64，第一转接体61 固定于浮体42表面且内部设置有空腔611，所述空腔611顶部设置有条形开口6111，移动块62嵌置于空腔611内，移动块62朝向条形开口6111 的一侧设置有第一球形凹槽621，第二连接杆63两端分别设置第一球形凸部631和第二球形凸部632，第一球形凸部631与第一球形凹槽621配合，可以使第二连接杆63绕第一球形凹槽621的最低点进行45度范围内的偏转，第二转接体64一端设置有第二球形凹槽641，另一端设置有孔洞642，第二球形凹槽641与第二球形凸部632配合，可以使第二连接杆63绕第二球形凹槽641的最高点进行5度到10度范围内的偏转，第一连接杆414插接于孔洞642中，上述连接方式可以使第一连接杆414 在限定角度内任意运动的同时保证了第一连接杆414的受力程度可带动滑轮的转动。
实施例3
如图8所示，所述海洋能发电系统包括一套同向转换装置1、一套联动装置2、两套主支架3以及两套能量传递装置4，联动装置2依据实施例1中所述方式与同向转换装置1连接，同向转换装置1中的第一能量转换轮11与联动装置2中的第二能量转换轮21分别与其中一套能量传递装置4中的第一滑轮411一侧外缘所套设的齿轮相啮合，每套能量传递装置1与每套主支架3固定连接，两个主支架3侧面贴合连接。
由于波浪带动两套能量传递装置4中的第一齿轮411均同方向旋转，两个第一齿轮411带动第一能量转换轮11与能量转换轮21同方向转动，根据实施例一中所述同向转换装置1与联动装置2的作用关系，可实现多个波浪能发电系统同时运行仍能保持推动动力轮18朝一个方向运动，同时当其中一个能量转换轮停止运作时，仍然能够保持动力轮18的持续旋转，保证发电机不停止运作持续供电，提高了发电机供电效率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。