一种立式U型结构海浪发电装置的制作方法

一种立式u型结构海浪发电装置
技术领域
1.本发明属于波浪能发电的可再生能源的技术领域，具体涉及一种立式u型结构海浪发电装置。


背景技术：

2.海浪是一种间歇性的海上能源，目前利用海浪发电的装置主要有浮体水泵式发电装置，采用海浪冲击浮体，带动浮向前运动，由浮体带动发电装置进行发电。但是由于海浪没有固定节奏拍打浮体，造成浮体拉动发电装置的转轮没有规律，无法有效发电，并且收集的能源较少，从而发电输出小，能量利用率低，性价比较差。有必要设计一款能够使能量转换率高，发出的电能符合上网标准，单机装机容量大的离岸式海上波浪能发电装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种立式u型结构海浪发电装置，具体方案如下：
4.一种立式u型结构海浪发电装置，包括动力传递发电系统、浮箱一、能量捕获辅助系统和升降控制系统，所述动力传递发电系统包括浮筒一、u型杆和设于浮筒一内的传动杆一、倒u型杆、轴一、轴二、圆盘一、圆盘二、变速箱、发电机和飞轮储能系统，u型杆顶部两端分别活动穿出浮筒一顶部连接浮箱一，u型杆底端通过传动杆一连接倒u型杆顶端，倒u型杆底部两端分别穿过轴一和轴二连接圆盘一和圆盘二，轴二连接变速箱，变速箱连接发电机，发电机和变速箱分别连接飞轮储能系统，能量捕获辅助系统包括浮箱二、传动杆二和电动螺旋桨推进器，浮箱二通过传动杆二连接在浮筒一一侧，电动螺旋桨推进器安装在浮箱二上，所述升降控制系统包括螺帽齿轮、压力轴承、螺旋柱、浮筒二和电动机，螺帽齿轮和压力轴承由上至下依次套设连接在螺旋柱中部，螺旋柱一端连接浮筒一，另一端穿过浮筒二连接圆盘三，且压力轴承安装在浮筒二上，电动机上连接有电机齿轮，电机齿轮与螺帽齿轮啮合，浮筒二底部设有用于连接海底的牵引绳。
5.还包括压力传感器开关和旗状指示器，所述压力传感器开关与电动机连接，旗状指示器与电动螺旋桨推进器连接。
6.所述浮筒一与浮筒二之间的升降距离通过升降控制系统根据潮水上升或下降的高度调节成正比关系。
7.所述倒u型杆的顶部横杆与轴一之间的距离跟海浪上升的高度成正比关系，轴一和轴二分别对称设置。
8.所述圆盘一和圆盘二分别对称设置。
9.本发明的优点
10.本发明的立式u型结构海浪发电装置通过浮箱一大量捕获波浪能，通过浮箱一随着海浪上升或下降、冲击来获取动能和势能。先通过浮筒一、u型杆、传动杆一、倒u型杆、轴一、轴二、圆盘一、圆盘二和全自动变速箱向变速恒频发电机提供动力，再通过飞轮储能系
统给变速恒频发电机提供动力，解决了波浪能间歇性发电的问题，提高了动能和势能转换为电能的转换率，发出的电能符合上网标准。
附图说明
11.图1为本发明的立式u型结构海浪发电装置的外部结构示意图。
12.图2为图1中动力传递发电系统内部结构与浮箱一的连接示意图。
13.图3为图1中升降控制系统的内部结构示意图。
14.图中：
15.1、牵引绳一；2、牵引绳二；3、牵引绳三；4、牵引绳四；5、浮筒二；6、电动机；7、电机齿轮；8、压力轴承；9、螺帽齿轮；10、圆盘三；11、螺旋柱；12、浮筒一；13、传动杆二；14、浮箱二；15、电动螺旋推进器；16、浮箱一；17、u型杆；18、传动杆一；19、倒u型杆；20、轴一；21、轴二；22、圆盘一；23、圆盘二；24、全自动变速箱输入轴；25、全自动变速箱；26、变速箱输出轴上的链轮；27、齿轮飞轮；28、全自动变速箱输出轴；29、链条；30、链轮飞轮；31、飞轮储能系统；32、变速恒频发电机。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施方式作进一步地解释说明，需要注意的是，本具体实施例不用于限定本发明的权利范围。
17.如图1至图3所示，本发明提供的一种立式u型结构海浪发电装置包括位于海面的浮箱一16以及位于海面下的动力传递发电系统、能量捕获辅助系统、升降控制系统、压力传感器开关、旗状指示器和速度感应开关。
18.所述动力传递发电系统包括浮筒一12、u型杆17和设于浮筒一12内的传动杆一18、倒u型杆19、轴一20、轴二21、圆盘一22、圆盘二23、全自动变速箱25、变速恒频发电机32和飞轮储能系统31，u型杆17顶部两端分别活动穿出浮筒一12顶部连接浮箱一16，u型杆17底端通过传动杆一18连接倒u型杆19顶端，倒u型杆19底部一端穿过轴一20连接圆盘一22，倒u型杆19底部另一端穿过轴二21连接圆盘二23，且所述轴一20和轴二21分别对称设置，倒u型杆19的顶部横杆与轴一20或轴二21之间的距离跟海浪大小成正比关系。圆盘一22和圆盘二23分别对称设置。轴二21轴向连接全自动变速箱输入轴24，全自动变速箱输出轴上的链轮26通过链条29连接变速恒频发电机32上的链轮飞轮30，变速恒频发电机32连接飞轮储能系统31，全自动变速箱输出轴28上的齿轮飞轮27啮合飞轮储能系统31。
19.升降控制系统的作用在于通过压力感应开关感应到潮水的起落信号时，控制电动机6向左转或向右转，电动机齿轮7带动螺帽齿轮8右转或左转，以使螺旋柱11带动圆盘三10、浮筒一12和浮箱二14上升或下降，使浮箱一16位于波浪能最集中的地方。
20.能量捕获辅助系统包括浮箱二14、传动杆二13和电动螺旋桨推进器15，浮箱二14通过传动杆二13连接在浮筒一12一侧，电动螺旋桨推进器15安装在浮箱二14上，在电动螺旋桨推进器15上连接有旗状指示器。所述旗状指示器包括旗帜、旗杆、第一方块、第二方块、第三方块，第一导线、第二导线、第三导线以及第四导线，旗帜为长方形方块，长方形方块一端面切割有与旗面呈45度的凹槽，所述旗帜与旗杆连接，旗杆与第二方块连接，第二方块一端与第三导线连接，第二方块另一端与第四导线连接，第一方块与第一导线连接，第三方块
与第二导线连接。
21.能量捕获辅助系统的作用在于通过旗状指示器感应到波浪前进方向的信号时，控制电动机螺旋桨推进器15左旋或右旋，以推动浮箱二14通过传动杆二13带动浮筒一12以螺旋柱11为轴心进行360
°
左转或右转，使浮箱一16的长轴方向垂直波浪前进的方向。
22.所述升降控制系统包括螺帽齿轮9、压力轴承8、螺旋柱11、浮筒二5和电动机6，将浮筒二5底部通过牵引绳一1、牵引绳二2、牵引绳三3和牵引绳四4连接海底。将螺帽齿轮9和压力轴承8由上至下依次套设连接在螺旋柱11中部，螺旋柱11一端连接浮筒一12，另一端穿过浮筒二5连接圆盘三10，且压力轴承8安装在浮筒二5上，电动机上6连接有电机齿轮7，电机齿轮7与螺帽齿轮8啮合，在电动机6的电源线上连接有压力传感器开关，用于感应波浪流动的方向。
23.所述浮筒一12与浮筒二5之间的升降距离通过升降控制系统根据潮水上升或下降的高度调节成正比关系。具体地，浮筒一12和浮筒二5之间的升降距离与潮水升高或降低成正比关系，由于浮筒二5是固定的，潮水由低位涨向高位时，压力感应开关获取的数值由小变大，控制电动机的带动螺帽齿轮转动，螺帽齿轮推动螺旋柱带动浮箱一往上升高，使浮筒一12位于海浪能集中的地方。
24.当海浪上升所产生的冲击和浮力使浮箱一16作上升运动，并通过u型杆11带动传动杆一16上升，致使倒u型杆19、轴一20和轴二21向上作轴向旋转，向上轴向旋转产生的动力传递至全自动变速箱25，全自动变速箱25同时传递给变速恒频发电机32和飞轮储能系统31。海浪下降，在重力的作用下使浮箱一16向下运动，并通过u型杆17带动传动杆一18下降，致使倒u型杆19、轴一20和轴二21向下做轴向旋转，向下轴向旋转产生的动力至全自动变速箱25，全自动变速箱25传递给变速恒频发电机32和飞轮储能系统31，飞轮储能系统31向变速恒频发电机32提供动力。速度感应开关连接变速恒频发电机32和飞轮储能系统31之间的离合器。
25.工作原理：
26.使用时，当压力感应开关感应到潮水上升或下降时的压力信号，控制电动机6向左转或向右转，使螺旋柱11带动圆盘三10、浮筒一12和浮箱一16上升或下降，从而使浮箱一16位于波浪能最集中的地方。
27.当旗状指示器感应到波浪流动方向的信号时，控制电动机螺旋桨推进器15向左旋或向右旋，以推动浮箱二14带动传动杆二13、浮筒一12和浮箱一16以螺旋柱11为轴心进行360
°
的左转或右转，以使浮箱一16的长轴方向垂直波浪前进的方向。
28.浮箱一16随海浪上升带动u型杆17上升，并带动传动杆一18、倒u状结构19从最低位置到最高位置做上升的顺时针弧形运动，同时带动轴一20和轴二21做顺时针转动，轴二21顺时针转动带动全自动变速箱输入轴24做顺时针转动，从而带动全自动变速箱输出轴28上的齿轮飞轮27顺时针转动，通过链条29链接带动变速恒频发电机32轴上的链轮飞轮30和变速恒频发电机32顺时针转动，全自动变速箱输出轴28上的齿轮飞轮27顺时针转动啮接飞轮储能系统31。
29.浮箱一16随海浪下降带动浮箱下方的u型杆17下降，并带动传动杆一18、倒u状结构19从最高位置顺时针弧形转动到最低位置，同时带动轴一20，轴二21顺时针转动，轴21顺时针转动轴向连接全自动变速箱输入轴24做顺时针转动，从而带动全自动变速箱输出轴28
上的齿轮飞轮27顺时针转动，通过链条29链接带动变速恒频发电机32轴上的链轮飞轮30顺时针转动，全自动变速箱输出轴上的齿轮飞轮27顺时针转动啮接飞轮储能系统31，设置当速度感应开关感应到变速恒频发电机32的转速下降到一个数值时，速度感应开关连接在飞轮储能系统31和变速恒频发电机32之间的离合器。当浮箱16随海浪再次上升，设置速度感应开关感应到全自动变速箱输出轴26开始转动，断开飞轮储能系统了31和变速恒频发电机32的连接。周而复始。
30.根据现有技术可知，飞轮储能系统综合转换率为90％，通过本具体实施例的发电装置全机转换率为70％。假设浮箱一16的长为10m，宽为1m，高为1m，浮箱一16等重5000公斤，浮箱一16随海浪上升0.5m，下降0.5m，波浪周期为10s，变速恒频发电机直径2m，转速1500转/分，根据公式:f＝mgh(h为波浪上升和下降长度之和)。
31.f＝5000
×
9.8
×
1＝4900n
32.p＝fv＝4900
×2×
3.14
×
1500
÷
60＝7693kw/h，由于波浪周期是10s，全机转换率为70％，p＝7693*70％
÷
10＝538kw/h。

技术特征：
1.一种立式u型结构海浪发电装置，其特征在于，包括动力传递发电系统、浮箱一、能量捕获辅助系统和升降控制系统，所述动力传递发电系统包括浮筒一、u型杆和设于浮筒一内的传动杆一、倒u型杆、轴一、轴二、圆盘一、圆盘二、变速箱、发电机和飞轮储能系统，u型杆顶部两端分别活动穿出浮筒一顶部连接浮箱一，u型杆底端通过传动杆一连接倒u型杆顶端，倒u型杆底部两端分别穿过轴一和轴二连接圆盘一和圆盘二，轴二连接变速箱，变速箱连接发电机，发电机和变速箱分别连接飞轮储能系统，能量捕获辅助系统包括浮箱二、传动杆二和电动螺旋桨推进器，浮箱二通过传动杆二连接在浮筒一一侧，电动螺旋桨推进器安装在浮箱二上，所述升降控制系统包括螺帽齿轮、压力轴承、螺旋柱、浮筒二和电动机，螺帽齿轮和压力轴承由上至下依次套设连接在螺旋柱中部，螺旋柱一端连接浮筒一，另一端穿过浮筒二连接圆盘三，且压力轴承安装在浮筒二上，电动机上连接有电机齿轮，电机齿轮与螺帽齿轮啮合，浮筒二底部设有用于连接海底的牵引绳。2.根据权利要求1所述的一种立式u型结构海浪发电装置，其特征在于，还包括压力传感器开关和旗状指示器，所述压力传感器开关与电动机连接，旗状指示器与电动螺旋桨推进器连接。3.根据权利要求1所述的一种立式u型结构海浪发电装置，其特征在于，所述浮筒一与浮筒二之间的升降距离通过升降控制系统根据潮水上升或下降的高度调节成正比关系。4.根据权利要求1所述的一种立式u型结构海浪发电装置，其特征在于，所述倒u型杆的顶部横杆与轴一之间的距离跟海浪大小成正比关系，轴一和轴二分别对称设置。5.根据权利要求1所述的一种立式u型结构海浪发电装置，其特征在于，所述圆盘一和圆盘二分别对称设置。

技术总结
一种立式U型结构海浪发电装置包括动力传递发电系统，动力传递发电系统包括U型杆，U型杆顶部两端分别活动穿出浮筒一顶部连接浮箱一，U型杆底端通过传动杆一连接倒U型杆顶端，倒U型杆底部两端分别穿过轴一和轴二连接圆盘一和圆盘二，轴二连接变速箱，变速箱连接发电机，发电机和变速箱分别连接飞轮储能系统，能量捕获辅助系统包括浮箱二、传动杆二和安装在浮箱二上的电动螺旋桨推进器，升降控制系统包括连接有牵引绳的浮筒二、穿设连接浮筒二的螺旋柱、连接在螺旋柱中部的螺帽齿轮和压力轴承以及与螺帽齿轮啮合的电动机。该装置利用海浪起落给变速恒频发电机提供动力，再通过飞轮储能系统给变速恒频发电机提供动力，解决波浪间歇性发电问题。歇性发电问题。歇性发电问题。


技术研发人员：徐文贵
受保护的技术使用者：徐文贵
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/6/28