箱体16内，波浪能采集机构放置在下层箱体7内，波浪能采集机构通过能量转换机构与发电机17相连。其中，下层箱体为敞开型，其由设置在箱体侧壁上的滑动板5、下端面7、侧壁围合而成，所述波浪能采集机构包括翼板12、滑动平板5和下端面，在波浪的作用下，翼板依次完成张开一一上行一一闭合、张开一一下行一一闭合的周期性运动，通过与滑动平板5和下端面7相互配合构成weis-fogh效应。
[0025]本实施例中，所述能量转换机构包括设置在翼板12上的前推杆13和后推杆14，所述前推杆13 —端与翼板12铰接，另一端与其中一个发电机17相连，后推杆14 一端与翼板12通过嵌入到翼板中的滑块18进行铰接，另一端与另一个发电机相连，这样，以此实现翼板12张开、闭合运动的正常运行。其中，翼板12采用茹科夫对称翼板，可以较好的适应水流运动特性，更好的利用波浪能量；在两推杆上固定有套筒15，保证推杆在始终竖直平面内做上下往复运动。
[0026]由于波浪的方向会发生变化，为了根据实际来流方向来调节箱体受波方向，进一步提高装置的适用范围，在箱体的下部还连接有有波向自适应机构。其中，波向自适应机构包括舵板10、与舵板10固定连接的连接轴11，连接轴11通过连接键与箱体的底部相连接，小圆盘20套装在连接轴上。波向的改变带动舵板的转向，从而通过连接轴带动带动箱体旋转。本装置整体设置大圆盘8上，大圆盘与插入水中的导管架9相连接。
[0027]本发明中，在箱体上还设置有能量调节机构。所述能量调节机构包括设置在翼板12上方的滑动平板5和固定在箱体侧壁上的限位柱6，滑动平板5为可以沿箱体侧壁上下方向滑移，限位柱6用来限制滑动平板5下滑的高度。其中，滑动平板5上通过自身的自锁式爪钩19嵌入到侧壁实现水平方向位移的限制，以保证其只能在下层箱体内部做上下往复运动，限位柱6选取海洋中波浪波长分布概率最大的情况下翼板完成Weis-Fogh运动所达到的高度，以此高度作为限位柱的安装高度。
[0028]本发明中，在箱体上还设置有保护机构。所述保护机构包括设置在箱体前后外壁上的限位壳2，限位壳2内设置有向下设置的凹槽，在限位壳的凹槽内设置挡板3、在挡板3的下端设置碰撞开关4，其中，碰撞开关位于滑动平板的上方，碰撞开关4固定于下层箱体内警戒高度处，与挡板3通过内部绳索相连接，碰撞开关采用SEN1650-S2微型碰撞开关。
[0029]本实施例还提供了一种基于Weis—Fogh效应的波浪能发电方法，它包括如下步骤:
步骤一、提供上述波浪能发电装置；
步骤二、将箱体的翼板12设置于水面上，当波浪从正面冲击翼板12时，翼板12在来流作用下作张开运动:翼板前缘绕着翼板后缘向上抬升，抬升到翼板与箱体下端面7成一定角度时，张开运动结束，翼板开始作整体上行运动；当翼板前缘与滑动平板接触时，上行运动结束，翼板开始作闭合运动，翼板后缘绕着翼板前缘作抬升运动，当翼板后缘与滑动平板5接触时，翼板12整个贴紧滑动平板，闭合运动结束；
当波浪往回冲击翼板时，来流做往回运动时，翼板12运动过程与来流正面冲击时对称:翼板12在来流作用下，首先作张开运动:翼板后缘绕着翼板前缘做下降运动，下降到与滑动平板5成一定角度时，张开运动结束。翼板开始作整体下行运动，下行到翼板后缘与箱体下端面7接触时，下行运动结束，翼板5开始做闭合运动:翼板前缘绕着翼板后缘作下降运动，当翼板前缘与箱体下端面7接触时，翼板与整个接触箱体底部，闭合运动结束；
在来流周期性的冲击下，翼板不断做张开一一上行一一闭合、张开一一下行一一闭合的周期性运动，产生Weis—Fogh效应，将波浪能转换为机械能，进而产生瞬态较高升力；步骤三、翼板带动推杆做上下往复运动；推杆推动发电机动子做上下往复运动切割磁感线，最终将机械能转换为电能，存储在蓄电池中。
[0030]步骤四、当波浪波长增大时，即波浪能量增大时，翼板前缘贴近滑动平板时仍然有较多波浪能未被转换为机械能，此时翼板会前缘继续推着滑动平板往上运动，直至波浪能量全部被转换为机械能，翼板上行运动结束，开始做闭合运动。当波浪能量进一步增大达到警戒值时，翼板12推动滑动平板5往上运动到警戒高度，触发了碰撞开关4，进而通过绳索将位于限位壳2的挡板3放下，进而挡住前后水流入口，减少过大的波浪能量对内部结构的损坏，实现危险情况下的自我保护。
[0031]当波浪冲击方向改变时，水流会推动箱体下部的舵板旋转，进而带动连接轴以及连接键一起运动，最后带动箱体旋转，调整箱体迎波方向，实现最优角度受波。
【主权项】
1.基于Weis--Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，它包括箱体，在箱体上至上而下依次设置有发电模块、能量转换机构、波浪能采集机构，波浪能采集机构通过能量转换机构与发电模块的发电机相连，所述波浪能采集机构包括设置在箱体下部的翼板，在箱体上对应翼板的上方和下方分别设置有平板和下端面，在波浪的作用下，翼板依次完成张开一一上行一一闭合、张开一一下行一一闭合的周期性运动，通过与滑动平板和下端面相互配合构成weis-fogh效应。
2.根据权利要求1所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，在箱体的下部还连接有有波向自适应机构。
3.根据权利要求1或2所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，在箱体上还设置有能量调节机构。
4.根据权利要求3所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，在箱体上还设置有保护机构。
5.根据权利要求2所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，波向自适应机构包括与箱体底端固定连接的连接轴、与连接轴固定连接的舵板。
6.根据权利要求3所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，所述能量调节机构包括设置在翼板上方的平板和固定在箱体侧壁上的限位柱，所述平板为可以沿箱体侧壁上下方向滑移的滑动平板，限位柱用来限制滑动平板下滑的高度。
7.根据权利要求6所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，所述保护机构包括设置在箱体前后外壁上的限位壳、设置在限位壳中的挡板、设置在挡板下端与挡板相连的碰撞开关，所述碰撞开关设置在滑动平板的上方。
8.根据权利要求1或2所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置，其特征在于，所述能量转换机构包括设置在翼板上的前推杆和后推杆，所述前推杆一端与翼板铰接，另一端与其中一个发电机相连，后推杆一端与翼板滑移铰接，另一端与另一个发电机相连。
9.一种基于Weis—Fogh效应的波浪能发电方法，其特征在于:它包括如下步骤: 步骤一、提供上述权利要求1所述的基于Weis—Fogh效应的波浪能发电装置； 步骤二、将箱体的波浪能采集机构设置于水面上，在波浪的作用下，翼板依次完成张开一一上行一一闭合、张开一一下行一一闭合的周期性运动，形成Weis-Fogh效应，进而产生瞬态较高升力，翼板的运动带动能量转换机构做上下往复运动，从而带动发电机发电。
【专利摘要】本发明公开了一种基于Weis--Fogh效应的波浪能发电装置及方法，它包括箱体，在箱体上至上而下依次设置有发电模块、能量转换机构、波浪能采集机构，所述波浪能采集机构包括设置在箱体下部的翼板，在箱体上对应翼板的上方和下方分别设置有平板和下端面，在波浪的作用下，翼板依次完成张开——上行——闭合、张开——下行——闭合的周期性运动，通过与滑动平板和下端面相互配合构成weis-fogh效应。本发明结构简单，利用Weis--Fogh效应可以瞬态产生高升力的特点来进行波浪能发电，避免了因为升力产生滞后而带来的能量损耗，提高了波浪能的一次转换效率。
【IPC分类】F03B13-14
【公开号】CN104747360
【申请号】CN201510065984
【发明人】章社生, 旷权, 李阳, 陈新, 王松波, 叶云凌, 王彦超
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月9日