一种利用波浪能的混合式发电平台

1.本发明属于发电设备技术领域，涉及一种利用波浪能的混合式发电平台。


背景技术：

2.随着世界逐渐对环境保护的日益重视以及现在所依赖的化石能源的逐渐减少，寻找可替代、可再生、清洁的新能源已成为全球各个国家的共识。海洋中蕴藏着巨大的能量，而波浪能是海洋能的最主要能源之一，它的开采和利用对缓解能源危机和减少环境污染有极大帮助。
3.常用的波浪能发电装置有点头鸭式、摆式、波面筏式、振荡水柱式等，这些发电装置都是依靠波浪的上下浮动，来推动发电机的输入轴转动进行发电，当波浪的浮动频率较高时，才能确保发电机稳定的输出功率，当波浪的浮动频率降低时，造成发电机输出功率不稳定，而且上述发电装置发电形式单一，不能实现连续稳定的发电，影响波浪能的发电效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用波浪能的混合式发电平台，利用纳米摩擦发电捕获低频波浪能，实现连续稳定发电，提高波浪能的发电效率。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种利用波浪能的混合式发电平台，包括浮平台，所述浮平台的底部通过钢丝绳连接有重块；
7.箱体，所述箱体设置在浮平台上，所述箱体内设有安装腔，所述安装腔内竖直固设有立柱；
8.若干个摆动机构，若干个所述摆动机构沿周向设置在浮平台上，所述摆动机构具有：转动杆，所述转动杆的一端铰接在浮平台上侧面的边沿上，所述转动杆的外端通过平衡结构连接有浮动块，所述平衡结构能够减小波浪对转动杆侧向冲击；连动杆，所述箱体的侧壁上竖直开设有第一滑槽孔，所述连动杆的一端铰接在转动杆上，另一端穿过第一滑槽孔且端部设有底板，所述底板上转动设置有第三转轴，所述第三转轴上设有滚筒，所述滚筒的筒面滚动在立柱的外侧面上，所述滚筒和立柱侧壁之间设有纳米摩擦发电机构，所述纳米摩擦发电机构能够利用滚筒的上下滚动进行发电；限位结构，所述限位结构设置在立柱上，所述限位结构能够使滚筒始终沿着立柱的外侧面上下滚动。
9.优选地，所述纳米摩擦发电机构包括：
10.第一电极，所述第一电极嵌装在立柱的外侧面上；
11.第二电极，所述第二电极嵌装在滚筒的筒面上，所述第一电极和第二电极的极性相反，当滚筒滚动时，所述第一电极和第二电极相互接触并摩擦起电。
12.优选地，所述第一电极由内向外依次包括第一基底层、第一导电层和第一摩擦层，
所述第二电极由内向外包括第二基底层、第二导电层和第二摩擦层，所述第一摩擦层和第二摩擦层相互接触并摩擦起电。
13.优选地，所述限位结构包括：
14.两个支撑板，两个所述支撑板平行固设在滚筒两侧的立柱上，所述支撑板上竖直开设有第二滑槽孔，所述第三转轴的两端分别穿过两个第二滑槽孔；
15.两个转动结构，两个所述转动结构分别设置在两个支撑板上，所述转动结构能够利用第三转轴沿着第二滑槽孔上下滑动带动第三转轴转动。
16.优选地，所述转动结构包括：
17.座板，所述座板固设在支撑板远离滚筒的一侧，所述座板上沿长度方向设有齿条；
18.第一齿轮，所述第三转轴的外端穿出第二滑槽孔且端部与第一齿轮同轴固连，所述第一齿轮和齿条啮合连接。
19.优选地，所述底板上设有发电机，所述发电机上设有输入轴，所述第三转轴的一端同轴固设有圆筒，所述输入轴延伸至圆筒内且端部设有第一棘轮，所述第一棘轮的棘齿朝顺时针方向弯曲，所述圆筒的内侧壁上沿周向设有若干个第一棘爪，所述第一棘爪的外端朝逆时针方向弯曲且端部插入到第一棘轮的两个相邻棘齿之间，所述第一棘爪和圆筒的内侧壁之间连接有第一压紧弹簧，所述第三转轴和圆筒之间设有连动结构，当圆筒顺时针转动时，所述连动结构能够带动输入轴逆时针转动。
20.优选地，所述连动结构包括：
21.齿圈，所述齿圈同轴固设在圆筒的内侧壁上；
22.第二齿轮，所述第二齿轮同轴转动设置在输入轴上；
23.第四转轴，所述底板上设有固定板，所述第四转轴转动设置在固定板上，所述第四转轴的一端延伸至圆筒内且端部设有第三齿轮，所述第三齿轮的两侧分别与第二齿轮和齿圈啮合连接；
24.第二棘轮，所述第二棘轮同轴固设在输入轴上，所述第二齿轮靠近第二棘轮的一侧设有铰接有第二棘爪，所述第二棘爪的外端朝逆时针方向弯曲且端部插入到第二棘轮的两个相邻棘齿之间，所述第二齿轮上设有抵压第二棘爪的第二压紧弹簧。
25.优选地，所述平衡结构包括：
26.第一圆管，所述第一圆管通过两个固定杆竖直固设在转动杆的外端；
27.第二圆管，所述第二圆管通过两个第一转轴转动设置在第一圆管内，所述浮动块通过两个第二转轴转动设置在第二圆管内，所述第一转轴和第二转轴的轴线处于同一平面内且相互垂直。
28.优选地，所述浮动块的下侧面呈球面状。
29.优选地，所述浮动块内竖直设有主通气孔，所述主通气孔的上端贯穿浮动块的上侧面，所述主通气孔的下端倾斜设有若干个侧通气孔，所述侧通气孔与浮动块的下侧面相连通，所述主通气孔内设有水流发电机。
30.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
31.1、浮平台漂浮在水面上，当波浪冲击浮动块时，带动转动杆的外端上下转动，使连动杆跟着上下转动，在限位结构的作用下，使连动杆上的滚筒仅能沿着立柱的外侧上下滚动，纳米摩擦发电机构利用滚筒的上下滚动进行发电，只要波浪在上下浮动，不管浮动频率
大小，滚筒都能沿着立柱的外侧上下滚动，利用纳米摩擦发电捕获低频波浪能，实现连续稳定发电，提高波浪能的发电效率；
32.2、当浮动块带动转动杆上下转动时，通连动杆带动底板和第三转轴沿着两个第二滑槽孔上下滑动，第三转轴上的齿轮在座板上的齿条作用下，使第三转轴和滚筒在上下滑动的同时发生转动，第一电极上的第一摩擦层接触并摩擦第二电极上的第二摩擦层，实现连续稳定发电，结构简单；
33.3、当第三转轴带动圆筒逆时针转动时，第一棘爪的外端推动第一棘轮和输入轴逆时针转动，使发电机进行发电，同时圆筒上的齿圈逆时针转动，通过第三齿轮带动第二齿轮顺时针转动，第二棘爪的外端延伸第二棘轮的沿边顺时针滑动，此时第二棘轮和输入轴不转动，当第三转轴带动圆筒顺时针转动时，第一棘爪的外端沿着第一棘轮的边沿顺时针滑动，此时第一棘轮和输入轴不转动，同时圆筒上的齿圈顺时针转动，通过第三齿轮带动第二齿轮逆时针转动，第二棘爪的外端推动第二棘轮和输入轴逆时针转动，当第三转轴正反转动时，都可以实现输入轴逆时针转动，使发电机连续发电，增加发电量，同时避免输入轴正反转对发电机的冲击，提高发电机的使用寿命；
34.4、当波浪带动浮动块上下左右浮动时，通过转动的第二圆管和第一圆管，使浮动块仅将上下浮动传递给转动杆，减小转动杆受到的侧向冲击，使转动杆能够顺畅的上下转动；此外，当波浪冲击浮动块的下侧面时，海水从侧通气孔内进入上升至主通气孔内，带动水流发电机进行发电，海水继续向上流出浮动块的顶部，减小波浪对浮动块的侧向冲击，避免浮动块损坏。
附图说明
35.图1是本发明的结构示意图；
36.图2是图1中a-a处的剖视图；
37.图3是图2中b-b处的剖视图；
38.图4是图3中c-c处的剖视图；
39.图5是图4中d处的局部放大图；
40.图6是图5中e-e处的剖视图；
41.图7是图5中f-f处的剖视图；
42.图8是浮动块的内部结构示意图。
43.图中，1、浮平台；11、钢丝绳；12、重块；2、箱体；21、安装腔；22、第一滑槽孔；23、蓄电池；3、立柱；31、第一电极；32、支撑板；321、第二滑槽孔；322、座板；323、齿条；4、转动杆；41、连动杆；42、固定杆；43、第一圆管；431、第一转轴；44、第二圆管；441、第二转轴；5、底板；51、第三转轴；511、第一齿轮；52、滚筒；53、第二电极；54、圆筒；541、第一棘爪；542、第一压紧弹簧；543、齿圈；6、发电机；61、第一棘轮；62、第二齿轮；621、第二棘爪；622、延伸杆；623、第二压紧弹簧；63、输入轴；64、第四转轴；641、固定板；642、第三齿轮；65、第二棘轮；7、浮动块；71、主通气孔；72、侧通气孔；73、水流发电机。
具体实施方式
44.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，
但本发明并不限于这些实施例。
45.实施例一：
46.如图1至4所示，一种利用波浪能的混合式发电平台，包括浮平台1、箱体2和若干个摆动机构。
47.所述浮平台1的底部通过钢丝绳11连接有重块12。
48.所述箱体2设置在浮平台1上，所述箱体2内设有安装腔21，所述安装腔21内竖直固设有立柱3。
49.若干个所述摆动机构沿周向设置在浮平台1上，所述摆动机构包括转动杆4、连动杆41和限位结构。
50.所述转动杆4的一端铰接在浮平台1上侧面的边沿上，所述转动杆4的外端设有浮动块7。
51.所述箱体2的侧壁上竖直开设有第一滑槽孔22，所述连动杆41的一端铰接在转动杆4上，另一端穿过第一滑槽孔22且端部设有底板5，所述底板5上转动设置有第三转轴51，所述第三转轴51上设有滚筒52，所述滚筒52的筒面滚动在立柱3的外侧面上，所述滚筒52和立柱3侧壁之间设有纳米摩擦发电机构，所述箱体2的顶部设有蓄电池23，所述纳米摩擦发电机构包括第一电极31和第二电极53，所述第一电极31嵌装在立柱3的外侧面上，所述第一电极31通过整流桥与蓄电池23电连接，所述第二电极53嵌装在滚筒52的筒面上，所述第一电极31和第二电极53的极性相反，所述第二电极53通过整流桥与蓄电池23电连接，当滚筒52滚动时，所述第一电极31和第二电极53相互接触并摩电。
52.具体来说，所述第一电极31由内向外依次包括第一基底层、第一导电层和第一摩擦层，所述第二电极53由内向外包括第二基底层、第二导电层和第二摩擦层，所述第一摩擦层和第二摩擦层相互接触并摩擦起电，优选地，所述第一基底层和第二基底层可选用聚酰亚胺，所述第一导电层和第二导电层可选用铜或铝，所述第一摩擦层和第二摩擦层分别选用聚四氟乙烯和尼龙。
53.所述限位结构设置在立柱3上，所述限位结构能够使滚筒52始终沿着立柱3的外侧面上下滚动。
54.浮平台1漂浮在水面上，当波浪冲击浮动块7时，带动转动杆4的外端上下转动，使连动杆41跟着上下转动，在限位结构的作用下，使连动杆41上的滚筒52仅能沿着立柱3的外侧上下滚动，纳米摩擦发电机构利用滚筒52的上下滚动进行发电，只要波浪在上下浮动，不管浮动频率大小，滚筒52都能沿着立柱3的外侧上下滚动，第一电极31上的第一摩擦层和第二电极53上的第二摩擦层接触并相互摩擦起电，利用纳米摩擦发电捕获低频波浪能，实现稳定发电，提高波浪能的发电效率。
55.在本实施例中，所述限位结构包括两个支撑板32和两个支撑板32。
56.两个所述支撑板32平行固设在滚筒52两侧的立柱3上，所述支撑板32上竖直开设有第二滑槽孔321，所述第三转轴51的两端分别穿过两个第二滑槽孔321。
57.两个所述转动结构分别设置在两个支撑板32上，所述转动结构包括座板322和第一齿轮511。
58.所述座板322固设在支撑板32远离滚筒52的一侧，所述座板322上沿长度方向设有齿条323。
59.所述第三转轴51的外端穿出第二滑槽孔321且端部与第一齿轮511同轴固连，所述第一齿轮511和齿条323啮合连接。
60.当浮动块7带动转动杆4上下转动时，通连动杆41带动底板和第三转轴51沿着两个第二滑槽孔321上下滑动，第三转轴51上的第一齿轮511在座板322上的齿条323作用下，使第三转轴51和滚筒52在上下滑动的同时发生转动，确保滚筒52上的第二摩擦层连续接触摩擦立柱3上的第一摩擦层，实现连续发电，结构简单。
61.实施例二：
62.本实施例二与实施例一基本相同，不同点在于，如图3-7所示，所述底板5上设有发电机6，所述发电机6上设有输入轴63，所述第三转轴51的一端同轴固设有圆筒54，所述输入轴63延伸至圆筒54内且端部设有第一棘轮61，所述第一棘轮61的棘齿朝顺时针方向弯曲，所述圆筒54的内侧壁上沿周向设有若干个第一棘爪541，所述第一棘爪541的外端朝逆时针方向弯曲且端部插入到第一棘轮61的两个相邻棘齿之间，所述第一棘爪541和圆筒54的内侧壁之间连接有第一压紧弹簧542，所述第一压紧弹簧542使第一棘爪541的外端始终抵压在第一棘轮61的棘齿上，所述第三转轴51和圆筒54之间设有连动结构。
63.所述连动结构包括齿圈543、第二齿轮62、第四转轴64、第四转轴64和第二棘轮65。
64.所述齿圈543同轴固设在圆筒54的内侧壁上。
65.所述第二齿轮62同轴转动设置在输入轴63上。
66.所述底板5上设有固定板641，所述第四转轴64转动设置在固定板641上，所述第四转轴64的一端延伸至圆筒54内且端部设有第三齿轮642，所述第三齿轮642的两侧分别与第二齿轮62和齿圈543啮合连接。
67.所述第二棘轮65同轴固设在输入轴63上，所述第二齿轮62靠近第二棘轮65的一侧设有铰接有第二棘爪621，所述第二棘爪621的外端朝逆时针方向弯曲且端部插入到第二棘轮65的两个相邻棘齿之间，所述第二齿轮62上水平设有延伸杆622，所述延伸杆622和第二棘爪621之间设有第二压紧弹簧623，所述第二压紧弹簧623使第二棘爪621始终抵压在第二棘轮65的棘齿上。
68.当第三转轴51带动圆筒54逆时针转动时，第一棘爪541的外端推动第一棘轮61和输入轴63逆时针转动，使发电机6进行发电，同时圆筒54上的齿圈543逆时针转动，通过第三齿轮642带动第二齿轮62顺时针转动，第二棘爪621的外端延伸第二棘轮65的沿边顺时针滑动，此时第二棘轮65和输入轴63不转动，当第三转轴51带动圆筒54顺时针转动时，第一棘爪541的外端沿着第一棘轮61的边沿顺时针滑动，此时第一棘轮61和输入轴63不转动，同时圆筒54上的齿圈543顺时针转动，通过第三齿轮642带动第二齿轮62逆时针转动，第二棘爪621的外端推动第二棘轮65和输入轴63逆时针转动，当第三转轴51正反转动时，都可以实现输入轴63逆时针转动，使发电机6连续发电，增加发电量，同时避免输入轴63正反转对发电机6的冲击，提高发电机6的使用寿命。
69.实施例三：
70.参见图1、2和8，所述转动杆4的外端通过两个固定杆42竖直固设有第一圆管43，所述第一圆管43内通过两个第一转轴431转动设置有第二圆管44，所述浮动块7通过两个第二转轴441转动设置在第二圆管44内，所述第一转轴431和第二转轴441的轴线处于同一平面内且相互垂直，优选地，所述浮动块7的下侧面呈球面状，可以增大波浪对浮动块7的冲击面
积，提高浮动块7的上下浮动频率。
71.在本实施例中，所述浮动块7内竖直设有主通气孔71，所述主通气孔71的上端贯穿浮动块7的上侧面，所述主通气孔71的下端倾斜设有若干个侧通气孔72，所述侧通气孔72与浮动块7的下侧面相连通，所述主通气孔71内设有水流发电机73。
72.当波浪带动浮动块7上下左右浮动时，通过转动的第二圆管44和第一圆管43，使浮动块7仅将上下浮动传递给转动杆4，减小转动杆4受到的侧向冲击，使转动杆4能够顺畅地上下转动；此外，当波浪冲击浮动块7的下侧面时，海水从侧通气孔72内进入上升至主通气孔71内，带动水流发电机73进行发电，海水继续向上流出浮动块7的顶部，减小波浪对浮动块7的侧向冲击，避免浮动块7损坏。