一种破冰采集波浪能一体化集成装置

本发明涉及波浪能发电，具体涉及一种破冰、采集波浪能一体化集成装置。

背景技术：

1、随着世界经济的发展，人口数量的增加，各国对能源的需求量剧增。与此同时，地球上的化石能源日渐匮乏。为了节约能源，保护环境，人们将目光由陆地转向海洋，探索海洋中可供人类利用的资源。波浪能作为一种清洁的再生能源，储备丰富，全球可供使用的波浪能为20亿千瓦到30亿千瓦。目前，世界上主要的波浪能装置可根据其位置分布划分为三类:离岸式(离岸超过2.5km)、近岸式和岸基式。

2、其中，近岸式波浪能装置由于易于安装和维护、建设成本低等特点得到了较大的发展。然而，当部分海域在冬季出现结冰现象时，波浪能采集装置的使用受到限制，装置只能闲置，在闲置过程中还涉及到装置的维护和修理费用等，造成经济损失。甚至在海洋结冰时，海洋平台的结构表面极易覆盖上冰层，影响设备的操作，甚至直接影响海洋结构物的安全问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种破冰采集波浪能一体化集成装置，它既能采集波浪，又能在海面结冰时转化为破冰防冰的装置，从而达到一机两用的目的，减少资源浪费。

2、本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

3、一种破冰采集波浪能一体化集成装置，包括立柱和安装于所述立柱上的波浪能发电主体；所述波浪能发电主体由若干发电单元沿着所述立柱的周向围合而成；

4、所述发电单元包括发电舱、连杆结构和浮子；所述发电舱设置于所述立柱内部，发电舱内设有发电机；所述连杆结构一端与发电机相连、另一端与浮子相连，将浮子的机械能传递至发电机转化成电能，连杆结构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆下端与发电舱铰接，并与发电机的输入转轴传动连接，第一连杆上端与第二连杆一端铰接，第二连杆另一端与第三连杆一端铰接、并同时与浮子铰接，第三连杆另一端设有滑动件，滑动件内置驱动件，驱动件用于驱动所述第三连杆另一端沿着第一连杆移动，以使所述发电单元在发电状态与破冰状态之间切换：

5、当所述发电单元处于发电状态时，第三连杆另一端运动至第一连杆下端，三根连杆呈三角形，浮子展开，此时浮子呈上部圆柱、下部圆锥的形状；

6、当所述发电单元处于破冰状态时，第三连杆另一端运动至第一连杆上端，三根连杆重合，浮子收拢于立柱外侧，此时浮子呈上部圆台、下部倒圆台的形状。

7、上述方案中，所述发电舱内设有可移动的传动齿条，所述发电机的输入转轴与所述传动齿条啮合；所述第一连杆下端设有凸轮，所述凸轮与所述传动齿条相接触，凸轮可随第一连杆同步转动，从而带动所述传动齿条同步移动，进而带动所述输入转轴转动。

8、上述方案中，所述传动齿条竖直设置，并能沿竖直方向往复移动；所述输入转轴上方一定距离安装有第一挡板，所述传动齿条的上端穿过所述第一挡板而设，当发电单元处于破冰状态时，传动齿条移动至最下端位置，此时传动齿条上端与第一挡板相接触。

9、上述方案中，所述凸轮与第一连杆底端焊接。

10、上述方案中，所述第一连杆下端还设有第二挡板，用于限制所述第三连杆的移动，同时避免损坏凸轮。

11、上述方案中，所述第一连杆上设有与所述滑动件适配的滑槽或轨道。

12、上述方案中，所述滑动件内置的驱动件通过控制系统实现自动控制。

13、上述方案中，所述发电单元沿着所述立柱的周向布置4-8个，每个发电单元相互独立。

14、上述方案中，所述第一连杆上端与第二连杆一端通过第一铰链进行铰接；所述第二连杆另一端与第三连杆一端通过第二铰链进行铰接。

15、上述方案中，所述立柱顶端安装有风力发电机。

16、本发明的有益效果在于：

17、1、本发明通过特殊设计的连杆结构实现浮子的展开或收拢，在海域无冰时，通过连杆结构带动浮子展开采集波浪能，在海面结冰时，通过连杆结构带动浮子收拢于立柱外侧，浮子的外形结构能够用于破冰防冰，避免装置被冰破坏。

18、2、本发明的波浪能发电主体由若干发电单元沿着立柱的周向围合而成，且各发电单元相互独立，能适应各个方向的来波。

技术特征：

1.一种破冰采集波浪能一体化集成装置，包括立柱和安装于所述立柱上的波浪能发电主体；其特征在于，所述波浪能发电主体由若干发电单元沿着所述立柱的周向围合而成；

2.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述发电舱内设有可移动的传动齿条，所述发电机的输入转轴与所述传动齿条啮合；所述第一连杆下端设有凸轮，所述凸轮与所述传动齿条相接触，凸轮可随第一连杆同步转动，从而带动所述传动齿条同步移动，进而带动所述输入转轴转动。

3.根据权利要求2所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述传动齿条竖直设置，并能沿竖直方向往复移动；所述输入转轴上方一定距离安装有第一挡板，所述传动齿条的上端穿过所述第一挡板而设，当发电单元处于破冰状态时，传动齿条移动至最下端位置，此时传动齿条上端与第一挡板相接触。

4.根据权利要求2所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述凸轮与第一连杆底端焊接。

5.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述第一连杆下端还设有第二挡板，用于限制所述第三连杆的移动，同时避免损坏凸轮。

6.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述第一连杆上设有与所述滑动件适配的滑槽或轨道。

7.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述滑动件内置的驱动件通过控制系统实现自动控制。

8.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述发电单元沿着所述立柱的周向布置4-8个，每个发电单元相互独立。

9.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述第一连杆上端与第二连杆一端通过第一铰链进行铰接；所述第二连杆另一端与第三连杆一端通过第二铰链进行铰接。

10.根据权利要求1所述的破冰采集波浪能一体化集成装置，其特征在于，所述立柱顶端安装有风力发电机。

技术总结
本发明涉及一种破冰采集波浪能一体化集成装置，其波浪能发电主体由若干发电单元沿着立柱的周向围合而成；发电单元包括发电舱、连杆结构和浮子；发电舱设有发电机；连杆结构一端与发电机相连、另一端与浮子相连，包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一连杆下端与发电舱铰接，并与发电机的输入转轴传动连接，第一连杆上端与第二连杆一端铰接，第二连杆另一端与第三连杆一端铰接、并同时与浮子铰接，第三连杆另一端设有滑动件，滑动件内置驱动件，驱动件用于驱动第三连杆另一端沿着第一连杆移动，以使发电单元在发电状态与破冰状态之间切换。本发明通过连杆结构实现浮子的展开或收拢，既能采集波浪，又能在海面结冰时转化为破冰防冰的装置。

技术研发人员：柴威,陈雨昂,徐娟,鲁夏阳,李星辰,张繁锦,齐健璋,卞安祺,张家兴
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15