申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2019-10-11

公开（公告）日：2024-07-02

公开（公告）号：CN110714873B

主分类号：F03B13/18

分类号：F03B13/18;F03B11/00;H02K7/18;H02K7/02;H02J7/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.02#授权;2020.02.21#实质审查的生效;2020.01.21#公开

摘要：本发明属于海洋能利用技术领域，提供浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置，包括能量采集系统、能量转换系统和支撑系统。通过双水道对波浪聚焦，箱体后面的水体质点运动波幅加倍。通过万向轴承连接装置与固定桩柱，装置开口始终朝向波浪流动方向，适应不同季节、水域条件，对环境要求低，可在广阔海域投入使用。在绕线桶中布置有几圈预拉伸弹簧压片，保证浮子无论是在波峰或是在波谷处，与之连接的尼龙绳索始终出于拉直状态，不会因松动造成绳索脱轨于滑轮组而不能正常工作。在与棘轮连接的固结齿轮上固定有一棘爪，使得绕线桶的双向转动中只有一个方向的转动带动棘轮的运转，从而确定发电舱中的飞轮转子单向储能，同时限制飞轮的动能上限。

主权项：1.一种浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置，其特征在于，该浪向自适应多水道波浪聚焦型波能发电装置包括能量采集系统、能量转换系统和支撑系统；所述的能量采集系统包括挡水外板1、流线型导流箱体2、浮子3、滑轨4、固定杆5、桩柱固定孔6、高强度尼龙绳索7和水道29；挡水外板1在俯视方向看是簸箕形半开敞形状，工作时波浪从开口处进入，挡水外板1垂直穿过自由水面；挡水外板1套在流线型导流箱体2外围，在挡水外板1和流线型导流箱体2之间形成水道29区域；波浪从开口处进入时，被流线型导流箱体2分为左右两条对称的水道29；两条水道29逐渐改变波浪的传播方向，到水道交汇点30位置处时，两条水道的方向变为共线，使得两水道中波浪可迎头碰撞；用九根直径尽可能细且表面涂有抗腐蚀材料的高强度钢管作为连接用固定杆5，分别连接于抛物线型的挡水外板1和流线型导流箱体2的上下端之间，使得挡水外板1和流线型导流箱体2作为一个整体一同转动；从迎浪侧向背浪侧，挡水外板1和流线型导流箱体2的高度呈现抛物线型递增规律；挡水外板1和流线型导流箱体2之间的距离在前半段中呈现递减的规律，后半段中距离不变；在流线型导流箱体2下底面中心位置处有一个圆柱形凹陷的槽，即桩柱固定孔6，桩柱固定孔6通过转动轴承13与桩柱15上端相匹配；在水道交汇点30处靠近流线型导流箱体2的外壁面上，固定垂向滑轨4，圆柱状的浮子3连接在滑轨4上，并在浮子3下底面中心点位置连接一根高强度尼龙绳索7；工作时，波浪由挡水外板1的开口进入能量采集系统，由于流线型导流箱体2的阻碍作用，波浪被分为两部分进入两条水道；由于水道位置的逐渐变窄和变向，水位逐渐抬高并且波浪运动由开始的平行运动到最后的共线相向运动；在水道的最后，两股波浪相撞并叠加运动幅值，带动悬浮在此处的浮子3；浮子3跟随波浪上下运动的同时，其下侧相连的高强度尼龙绳索7将浮子3的动能收集并传送到能量转换系统；所述的能量转换系统包括高强度尼龙绳索7、定滑轮组8、发电舱9、整流电器11、蓄电池组12、转动轴承13和维修通道14，其中发电舱9包括电缆10、飞轮转子17、散热片18、发电机19、电机舱20、防水外壳21、齿轮组23、转轴24和排线通道25，齿轮组23包括尼龙绳索绕线桶22、预拉伸弹簧压片16、固结齿轮28、棘轮26和棘爪27；高强度尼龙绳索7通过固定在挡水外板1和流线型导流箱体2上的定滑轮组8，最终连接到齿轮组23中的尼龙绳索绕线桶22；在齿轮组23中，尼龙绳索绕线桶22和固结齿轮28同轴固结在一起，并在尼龙绳索绕线桶22内部绕中轴放置一段预拉伸弹簧压片16；棘爪27固结在固结齿轮28上，在其上附带的弹簧推动下，始终朝向中轴侧转动，且其前段有前伸悬臂，使得固结齿轮28只有朝一个方向转动时，才能带动棘爪27推动棘轮26与之一起旋转，而朝另一个方向转动时棘爪27只会从棘轮26的齿轮上掠过，而不会带动齿轮一起转动；棘轮26与固结齿轮28并不固结，两者的中轴间布置一层滚珠轴承，使得两者同轴线但是却可发生相对转动；在发电舱9中，棘轮26与飞轮转子17同时固结在一根转轴24上，并在棘轮26与飞轮转子17的上下侧同时布置转动轴承13；在飞轮舱室的外侧均匀布置数个散热片18，便以将飞轮转动时产生的内能传递出去；飞轮转子17下侧与电机舱20相连，将飞轮转子17产生的动能转化为电能；最后在发电舱9的外侧罩上一层防水外壳21，防止电机与齿轮中渗入海水；电机舱20导出的电缆10经过排线通道25，先传送至整流电器11中，再将整流后的电能传送至蓄电池组12中，并在蓄电池上外接两根电缆10，将电能导出；并在整流电器11与蓄电池组12的外侧预留出维修通道14，以便维修；工作时，高强度尼龙绳索7通过定滑轮，缠绕在尼龙绳索绕线桶22上；高强度尼龙绳索7的运动，带动尼龙绳索绕线桶22的转动，进而带动与之固结的固结齿轮28的转动；有棘爪27的存在，固结齿轮28只有朝一个方向的转动才能带动棘轮26的一起转动；棘轮26转动进而带动与之同轴的飞轮转子17一同转动，飞轮转子17正常转动，并在下侧的发电舱9中发电；发电舱9将发得的电能输送至整流电器11中，整流电器11将电流稳定后再输送至蓄电池组12中；所述的支撑系统包括转动轴承13和桩柱15；桩柱15的下部埋入海床，其上部周围均匀布置数组转动轴承13，使套在其上的装置可绕桩柱15自由转动，保证装置开口方向始终是朝着来浪方向；工作时，主要是波浪打在挡水外板1上时，通过数组转动转轴24，使得挡水外板1绕桩柱15转动。

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