一种波浪能发电浮标及其可变厚度垂荡板和厚度改变方法

本发明涉及波浪能发电浮标，特别涉及一种波浪能发电浮标及其可变厚度垂荡板和厚度改变方法。

背景技术：

1、波浪是由风在海洋表面上运动而引起的，具有相对于风能更高的能流密度，预计全球每年的波浪能为18500twh。相较于太阳能发电，不受制于时间的变化，持续性好；而相较于风力发电，波浪能的稳定性更好。因而，波浪能发电技术具有光明的前景。波浪能发电技术主要可分为振荡水柱式、点吸收式、越浪式、筏式和摆式。此波浪能发电浮标装置利用了振荡水柱式发电技术。波浪与气室间的产生了相对运动从而与外界产生了气压差，通过双向自整流空气透平将往复式气流转换为透平的单向旋转，最终带动发电机发电。

2、例如，中国发明专利申请公开号cn108518298a公开了一种底坡坡角可调的振荡水柱式波浪能发电装置，中国发明专利申请公开号cn108590934a公开了一种气室入口可调的振荡水柱式波浪能发电装置，中国实用新型专利公告号cn214887453u公开了一种波浪能发电浮标，中国发明专利申请公开号cn111874159a公开了一种波浪能发电浮标，中国发明专利申请公开号cn116080825a公开了一种波浪能发电浮标及其工作方法。

3、然而，大部分的波浪能发电浮标装置注重于其中的转换机理，使得大部分的波浪能发电浮标装置只能在特定的海况里才能具有较为可观的发电效率，而海况并不是稳定不变的，因而使得平均的转换效率较为低下。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种波浪能发电浮标及其可变厚度垂荡板和厚度改变方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可变厚度垂荡板，用于波浪能发电浮标，包括从上往下连接的上盖、由伸缩驱动机构驱动的x型伸缩装置和下盖，所述垂荡板的上盖用于连接发电浮标主体，所述伸缩驱动机构电性连接至处理器，所述处理器电性连接有用于测量当前波浪周期的传感器。

3、优选地，所述垂荡板的上盖和下盖之间连接有包围所述x型伸缩装置和伸缩驱动机构的防水伸缩套。

4、优选地，所述垂荡板的上盖和下盖均设置有与x型伸缩装置相铰接的固定座，所述x型伸缩装置的顶端一支脚和底端一支脚分别与对应的固定座相铰接。

5、优选地，所述x型伸缩装置的顶端另一支脚和底端另一支脚均连接有滑轮，所述滑轮分别与上盖、下盖接触。

6、优选地，所述伸缩驱动机构的固定端安装在上盖或下盖上，所述伸缩驱动机构的活动端与x型伸缩装置相连接，所述伸缩驱动机构的活动端能够驱动x型伸缩装置做伸缩运动。

7、优选地，所述伸缩驱动机构的活动端通过连接环与对应的滑轮相连接，所述伸缩驱动机构能够推动滑轮相对固定座水平移动。

8、优选地，所述上盖和下盖分别设置有与对应滑轮相配合的滑槽。

9、优选地，所述伸缩驱动机构为电动推杆。

10、同时，本发明还提供一种波浪能发电浮标，所述波浪能发电浮标为振荡水柱式波浪能发电浮标，包括空气透平、发电浮标主体和所述的可变厚度垂荡板，所述空气透平安装在发电浮标主体的中心管上部，所述可变厚度垂荡板安装在发电浮标主体的底部。

11、另外，本发明还提供一种可变厚度垂荡板的厚度改变方法，包括以下步骤：

12、s1、设定波浪能发电浮标的垂荡板厚度调整时间间隔t；

13、s2、设定波浪能发电浮标正常工作时的有功波周期的上限t1、下限t2；

14、s3、通过传感器监测当前波浪的周期t(i)；

15、s4、判断当前的波浪周期t(i)是否在规定的有功波周期的范围内；若否，则波浪能发电浮标停止运行；若是，即t1＜t(i)＜t2，则监测当前伸缩驱动机构10的伸缩长度，从而确定当前的垂荡板厚度l；

16、s5、根据当前的垂荡板厚度l和当前的波浪周期t(i)，查询垂荡板厚度、波浪周期和附加质量的关系表，得到发电浮标当前的附加质量δmii；通过以下公式，计算得到发电浮标的固有周期ti：

17、

18、其中，mii是发电浮标的质量，δmii是发电浮标的附加质量，kii,sw为静水刚度矩阵，kii,m为系泊刚度矩阵；

19、判断发电浮标的固有周期ti是否等于当前的波浪周期t(i)；若是，则当前的垂荡板处于最佳厚度，保持当前的垂荡板厚度l；若否，则调整垂荡板厚度l至发电浮标的固有周期ti等于当前的波浪周期t(i)；

20、s6、每过时间间隔t，重复步骤s3至步骤s5。

21、本发明相较于传统的发电浮标具有以下的优点：当海况发生变化时，即波浪的周期发生变化时，本发明的垂荡板可根据当前的海况改变其厚度，进而提高发电浮标平均的发电效率。

技术特征：

1.一种可变厚度垂荡板，用于波浪能发电浮标，其特征在于，包括从上往下连接的上盖、由伸缩驱动机构驱动的x型伸缩装置和下盖，所述垂荡板的上盖用于连接发电浮标主体，所述伸缩驱动机构电性连接至处理器，所述处理器电性连接有用于测量当前波浪周期的传感器。

2.根据权利要求1所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述垂荡板的上盖和下盖之间连接有包围所述x型伸缩装置和伸缩驱动机构的防水伸缩套。

3.根据权利要求1所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述垂荡板的上盖和下盖均设置有与x型伸缩装置相铰接的固定座，所述x型伸缩装置的顶端一支脚和底端一支脚分别与对应的固定座相铰接。

4.根据权利要求2所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述x型伸缩装置的顶端另一支脚和底端另一支脚均连接有滑轮，所述滑轮分别与上盖、下盖接触。

5.根据权利要求3所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述伸缩驱动机构的固定端安装在上盖或下盖上，所述伸缩驱动机构的活动端与x型伸缩装置相连接，所述伸缩驱动机构的活动端能够驱动x型伸缩装置做伸缩运动。

6.根据权利要求4所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述伸缩驱动机构的活动端通过连接环与对应的滑轮相连接，所述伸缩驱动机构能够推动滑轮相对固定座水平移动。

7.根据权利要求4所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述上盖和下盖分别设置有与对应滑轮相配合的滑槽。

8.根据权利要求1所述的可变厚度垂荡板，其特征在于，所述伸缩驱动机构为电动推杆。

9.一种波浪能发电浮标，所述波浪能发电浮标为振荡水柱式波浪能发电浮标，其特征在于，包括空气透平、发电浮标主体和如权利要求1所述的可变厚度垂荡板，所述空气透平安装在发电浮标主体的中心管上部，所述可变厚度垂荡板安装在发电浮标主体的底部。

10.一种如权利要求1所述的可变厚度垂荡板的厚度改变方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及波浪能发电浮标技术领域，具体涉及一种波浪能发电浮标及其可变厚度垂荡板和厚度改变方法，可变厚度垂荡板包括从上往下连接的上盖、由伸缩驱动机构驱动的X型伸缩装置和下盖，所述垂荡板的上盖与发电浮标主体相连接，所述伸缩驱动机构电性连接至处理器，所述处理器电性连接有用于测量当前波浪周期的传感器。当海况发生变化时，即波浪的周期发生变化时，本发明的垂荡板可根据当前的海况改变其厚度，进而提高发电浮标平均的发电效率。

技术研发人员：杨绍辉,曹耿宁,涂勇强,朱文正,陈晓昆,范健宇,杜志昌,黄衍,梁博,李先强,林江涛,王前程
受保护的技术使用者：集美大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12