本發(fā)明涉及新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種均向力波浪能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

波浪能是海洋里的一種優(yōu)質(zhì)的新能源，對(duì)波浪能所進(jìn)行得研究、開發(fā)和利用，有利于實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，擁有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研究波浪能發(fā)電裝置是多學(xué)科交叉的世界前沿科學(xué)領(lǐng)域，是數(shù)學(xué)分析與計(jì)算機(jī)模擬、機(jī)械與電氣以及海洋環(huán)境科學(xué)與流體力學(xué)等領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

目前世界上應(yīng)用頻率較高的波流浪發(fā)電技術(shù)對(duì)于整個(gè)海洋波浪能的利用是微乎甚微的。目前海洋仍然存在極大的波浪資源積蓄人類的開發(fā)，需要各式各樣的高效率、結(jié)構(gòu)簡單的發(fā)電裝置對(duì)海洋能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化。目前波浪發(fā)電技術(shù)在海洋深水區(qū)應(yīng)用不廣泛且存在諸多缺陷，發(fā)電效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種均向力波浪能發(fā)電裝置，利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于深水區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)施提供電力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種均向力波浪能發(fā)電裝置，其特征在于：所述均向力波浪能發(fā)電裝置包括一個(gè)漂浮于海面的浮體，浮體底部有重物作為配重，浮體分為三個(gè)部分，包括上端浮體、下端浮體，固定浮體，固定浮體與上端浮體、下端浮體通過若干內(nèi)固定螺栓和外固定螺栓固定連接，整個(gè)發(fā)電裝置通過球形固定浮體固定在裝置的內(nèi)部，發(fā)電裝置包括配重盤、齒輪系、發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓電路、儲(chǔ)能裝置，海面平靜時(shí)，波浪吸收裝置-配重盤處于水平狀態(tài)；當(dāng)波浪來襲時(shí)，波浪沖擊使球形浮體傾斜，內(nèi)部裝置固定在球形浮體內(nèi)壁，配重盤伴隨浮體同時(shí)傾斜，配重盤的三個(gè)配重球處在不同的高度，配重球各自具有的重力勢能不同，配重球的平衡被打破，帶動(dòng)配重盤轉(zhuǎn)動(dòng)，在重力的作用下持續(xù)朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪系實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)波浪能的吸收，波浪能轉(zhuǎn)化為配重盤的機(jī)械能后通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和大小齒輪初步增速后通過發(fā)電機(jī)輸入軸輸入至發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為小型設(shè)施或儀器供電也可以將電能儲(chǔ)存起來，利用配重盤上三個(gè)配重球在波浪作用下尋求重心穩(wěn)定點(diǎn)，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重力勢能差，勢能帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為電能，該裝置可以單體存在于海洋中，也可以將多個(gè)裝置相互連接，萬向發(fā)電系統(tǒng)主要包括波浪能吸收裝置、動(dòng)力輸出裝置以及發(fā)電機(jī)三部分，波浪能吸收裝置的作用是捕獲波浪能，實(shí)現(xiàn)波浪能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，動(dòng)力輸出裝置實(shí)現(xiàn)將所獲得的能量輸入至發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將能量轉(zhuǎn)化為電能，該裝置在優(yōu)化結(jié)構(gòu)后在慣性的作用下保持一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，在海水中受力均勻，能夠吸收來自于各個(gè)方向的波浪能，轉(zhuǎn)化為電能。

該均向力波浪能發(fā)電裝置整個(gè)內(nèi)部裝置固定于球形浮體內(nèi)部。海面平靜時(shí)，波浪吸收裝置-配重盤處于水平狀態(tài)；當(dāng)波浪沖擊球體時(shí)，會(huì)使球形浮體傾斜。因內(nèi)部裝置固定在球形浮體內(nèi)，配重盤會(huì)隨浮體同時(shí)傾斜，配重盤的三個(gè)配重球處在不同的高度，三個(gè)配重球各自所具有的重力勢能不同，配重球系統(tǒng)的平衡被打破，三個(gè)球在重力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在慣性力的作用下持續(xù)朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)波浪能的吸收。波浪能轉(zhuǎn)化為配重盤的機(jī)械能后通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和大小齒輪初步增速后通過發(fā)電機(jī)輸入軸輸入到發(fā)電機(jī)里進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為小型設(shè)施或儀器供電也可以將電能儲(chǔ)存起來。

優(yōu)選的，所述波浪能吸收裝置中的配重盤上的三個(gè)配重球成120°分布，與中空的圓環(huán)和圓球聯(lián)通在一起。

優(yōu)選的，所述配重盤發(fā)生傾斜時(shí)，三個(gè)配重球位置不一致，發(fā)電系統(tǒng)尋求平衡位置，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，吸收波浪能。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力輸出系統(tǒng)是由齒輪系組成，齒輪系將所產(chǎn)生的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向輸出。

優(yōu)選的，所述波浪能發(fā)電系統(tǒng)所有結(jié)構(gòu)完全密封固定在球形浮體內(nèi)部，不與海水直接接觸，動(dòng)力輸出裝置包括轉(zhuǎn)軸、齒輪系、以及發(fā)電機(jī)自帶的加速裝置。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：該均向力波浪能發(fā)電裝置能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于遠(yuǎn)海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)施提供電力，同時(shí)具有較高的可靠性，易于安裝和移動(dòng)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

圖1是本發(fā)明一種均向力波浪能發(fā)電裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種均向力波浪能發(fā)電裝置的底部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種均向力波浪能發(fā)電裝置的能量轉(zhuǎn)換框圖。

其中，1-軸承、2-內(nèi)固定螺栓、3-上端浮體、4-齒輪一、5-發(fā)電機(jī)輸入軸、6-發(fā)電機(jī)固定板、7-發(fā)電機(jī)、8-齒輪二、9-齒輪三、10-配重、11-外固定螺栓、12-固定浮體、13-下端浮體、14-底部配重、15-配重架、16-配重盤、17-配重球。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明一種均向力波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。

結(jié)合圖1、圖2和圖3出示本發(fā)明一種均向力波浪能發(fā)電裝置的具體實(shí)施方式：該均向力波浪能發(fā)電裝置包括一個(gè)漂浮于海面的浮體，浮體底部有重物作為配重10，浮體分為三個(gè)部分，包括上端浮體3、下端浮體13、固定浮體12，固定浮體12與上端浮體3、下端浮體13通過若干內(nèi)固定螺栓2和外固定螺栓11固定連接，下端浮體13內(nèi)底部安裝有底部配重14。整個(gè)發(fā)電裝置通過球形固定浮體12固定在裝置的內(nèi)部，發(fā)電裝置包括配重盤16、齒輪系、發(fā)電機(jī)7、穩(wěn)壓電路、儲(chǔ)能裝置。發(fā)電機(jī)7固定安裝在發(fā)電機(jī)固定板6上。

海面平靜時(shí)，波浪吸收裝置-配重盤16處于水平狀態(tài)。當(dāng)波浪來襲時(shí)，波浪沖擊使球形浮體傾斜，內(nèi)部裝置固定在球形浮體內(nèi)壁，配重盤16伴隨浮體同時(shí)傾斜，配重盤16的三個(gè)配重球17處在不同的高度，配重球17安裝在配重架15上，配重球17各自具有的重力勢能不同，配重球17的平衡被打破，帶動(dòng)配重盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，在重力的作用下持續(xù)朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪系實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)波浪能的吸收。如圖1所示，齒輪系包括內(nèi)部安裝軸承1的齒輪一4、齒輪二8、齒輪三9。

波浪能轉(zhuǎn)化為配重盤的機(jī)械能后通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和大小齒輪初步增速后通過發(fā)電機(jī)輸入軸5輸入至發(fā)電機(jī)7發(fā)電，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為小型設(shè)施或儀器供電也可以將電能儲(chǔ)存起來，利用配重盤16上三個(gè)配重球17在波浪作用下尋求重心穩(wěn)定點(diǎn)，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重力勢能差，勢能帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為電能，該裝置可以單體存在于海洋中，也可以將多個(gè)裝置相互連接，萬向發(fā)電系統(tǒng)主要包括波浪能吸收裝置、動(dòng)力輸出裝置以及發(fā)電機(jī)7三部分，波浪能吸收裝置的作用是捕獲波浪能，實(shí)現(xiàn)波浪能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，動(dòng)力輸出裝置實(shí)現(xiàn)將所獲得的能量輸入至發(fā)電機(jī)7，發(fā)電機(jī)7將能量轉(zhuǎn)化為電能，該裝置在優(yōu)化結(jié)構(gòu)后在慣性的作用下保持一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，在海水中受力均勻，能夠吸收來自于各個(gè)方向的波浪能，轉(zhuǎn)化為電能。

結(jié)合圖1、圖2和圖3，波浪能吸收裝置中的配重盤16上的三個(gè)配重球17成120°分布，與中空的圓環(huán)和圓球聯(lián)通在一起。配重盤16發(fā)生傾斜時(shí)，三個(gè)配重球17位置不一致，發(fā)電系統(tǒng)尋求平衡位置，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，吸收波浪能。動(dòng)力輸出系統(tǒng)是由齒輪系組成，齒輪系將所產(chǎn)生的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向輸出，齒輪系結(jié)構(gòu)關(guān)系到整個(gè)裝置性能的好壞。波浪能發(fā)電系統(tǒng)所有結(jié)構(gòu)完全密封固定在球形浮體內(nèi)部，不與海水直接接觸，不用考慮海水腐蝕的問題，其可靠性、安全性和穩(wěn)定性都得到了提高，使用壽命大大增加。動(dòng)力輸出裝置包括轉(zhuǎn)軸、齒輪系、以及發(fā)電機(jī)7自帶的加速裝置。

該均向力波浪能發(fā)電裝置的大小尺寸以直徑2m，高度2.5m為例，裝置在發(fā)電過程中，所受力為均向力，整個(gè)內(nèi)部裝置固定于球形浮體內(nèi)部。

海面平靜時(shí)，波浪吸收裝置-配重盤處于水平狀態(tài)；當(dāng)波浪沖擊球體時(shí)，會(huì)使球形浮體傾斜。因內(nèi)部裝置固定在球形浮體內(nèi)，配重盤16會(huì)隨浮體同時(shí)傾斜，配重盤16的三個(gè)配重球17處在不同的高度，三個(gè)配重球17各自所具有的重力勢能不同，配重球17系統(tǒng)的平衡被打破，三個(gè)配重球17在重力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在慣性力的作用下持續(xù)朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)波浪能的吸收。波浪能轉(zhuǎn)化為配重盤16的機(jī)械能后通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和齒輪系初步增速后通過發(fā)電機(jī)輸入軸5輸入到發(fā)電機(jī)7里進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為小型設(shè)施或儀器供電也可以將電能儲(chǔ)存起來。

該裝置發(fā)電能范圍為40V-50V，能夠提供3-4只15V電燈照明。

該均向力波浪能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)能利用海面水位隨波浪傳遞產(chǎn)生的變化，高效地將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，適用于遠(yuǎn)海區(qū)域，為海上航標(biāo)燈、觀測站等離岸設(shè)施提供電力，同時(shí)具有較高的可靠性，易于安裝和移動(dòng)。

以上的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。