一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置

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1.本发明涉及一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置。


背景技术：

2.海洋波浪能具有总储量大、分布范围广、能量密度高等优点，开发利用波浪能可为离岸作业的设备提供稳定的能源供应；一般情况下，基于线性恢复力的传统线性波浪能发电装置只有在接近共振时，才能高效进行工作，当入射波浪频率与装置固有频率相差较大时，波浪能发电装置将表现出较低的发电效率；由于实际海浪由较宽的入射频率分量组成，导致传统线性波浪能发电装置不能接近共振，影响整体发电效率。
3.针对发电装置整体发电较低的现象，引入非线性多稳态被动调谐方法可以提高波浪能发电装置的有效工作带宽和能量输出效率，其基本原理是通过非线性恢复力改变系统的刚度和平衡点数量，进而促进系统形成不同的势阱，使其呈现多稳态特性；不同势阱之间存在势垒，在足够的外界能量激励下，系统能够跨越势垒的阻碍，在不同的平衡点之间往复振动被称为阱间运动状态；阱间运动的振动幅值大、能量高，因此被认为是一种理想的高能轨道；低势垒可以降低系统产生阱间运动所需要的能量，有利于改善波浪能发电装置的频率带宽响应和低频激励下的能量采集能力；相反，如果系统势垒较深，波浪能发电装置在低能级波浪激励下可能会被困在其中一个势阱中，最终导致波浪能发电装置工作效率将急剧下降，甚至远低于线性波浪能发电装置。
4.而现有的多稳态发电装置主要是利用磁极方向相同的内侧磁环与外侧磁环间的相互作用产生双稳态效应，以增加能量捕获频带宽度，提高发电效率；但装置中的内侧磁环和外侧磁环构成的双稳态系统属于传统磁力双稳态系统，过大的负刚度会造成高垒势限制，由于输入能量较低，系统可能无法跨越垒势限制而被困在其中一个势阱中，存在启动性能差、发电效率低、能量输出不稳定的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，结构设计合理，基于多个功能组件的相互配合作用，使振荡浮子和浮筒之间进行相对运动来产生非线性恢复力，能够在振荡浮子与浮筒之间发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且相邻稳定平衡位置之间的势垒较低，有利于振荡浮子在不同的稳定平衡位置之间产生大振幅的阱间振荡，以扩展波浪能发电装置的频率带宽，提升整体发电效率、保证能量输出稳定可靠，采用发电液压缸来收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能，为波浪能发电提供便利性，同时还能提供非线性正刚度，以进一步补偿负刚度过大所产生的势垒过高的缺陷，避免出现过高的势垒阻碍波浪能发电装置，提高在低能量海域中运行的波浪能发电装置的发电能力，解决了现有技术中存在的问题。
6.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，包括相配合设置的振
荡浮子、浮筒、非线性多稳态机构和发电液压缸，所述发电液压缸和非线性多稳态机构设置在振荡浮子和浮筒之间；所述非线性多稳态机构用于提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；所述发电液压缸用于收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能；
8.所述发电液压缸的活塞杆上端通过龙门架和支撑立柱与振荡浮子相固连，所述支撑立柱为两个，分别固连在龙门架的两端；所述发电液压缸的活塞杆下端与非线性多稳态机构的内磁环通过连杆相固连，所述发电液压缸的缸体与浮筒通过浮筒内部支撑板相固连，所述非线性多稳态机构的外磁环安装在多稳态机构支撑板上，所述多稳态机构支撑板与浮筒内壁相固连。
9.所述非线性多稳态机构包括相配合设置的内磁环和外磁环，所述内磁环与外磁环同心布置，且均沿轴向方向充磁，所述外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相反的扇形吸引磁环和扇形排斥磁环组成，以使外磁环和内磁环之间形成吸引力或排斥力，为发电装置提供非线性负刚度或非线性正刚度，从而诱导产生多个稳定平衡位置或补偿负刚度过大而产生的势垒过高的现象；所述内磁环的磁极方向与扇形排斥磁环的磁极方向相同，所述内磁环的磁极方向与扇形吸引磁环的磁极方向相反。
10.所述振荡浮子包括内浮子和多个外浮子，在内浮子和外浮子内均设置有填料孔，所述填料孔用于向振荡浮子内加入低密度材料，以填充振荡浮子的内部空隙，同时为振荡浮子提供浮力；所述外浮子固定安装在内浮子的周围形成圆环状结构。
11.所述浮筒从内浮子的中间内圆孔内穿过，在波浪激励下浮筒与内浮子可产生相对运动，所述内浮子与浮筒之间设置有导向柱，所述导向柱从内浮子导向孔内穿过，其上下两端通过导向柱安装座固定在浮筒上。
12.在浮筒的顶端安装有浮筒顶盖，在浮筒顶盖上设有换气通道、安装通道和中心圆孔，所述发电液压缸的活塞杆从中心圆孔内穿过，活塞杆上端通过绞扣与龙门架铰接，所述龙门架通过两端的支撑立柱与内浮子相固连。
13.在浮筒的内部安装有多个浮筒内部支撑板，所述浮筒内部支撑板上分别开设有行人孔和通料孔，所有通料孔与换气通道均贯穿连通，顶部的浮筒内部支撑板的行人孔与浮筒顶盖的安装通道贯穿连通，所述相邻的浮筒内部支撑板的行人孔相互错开，所述行人孔对应的浮筒内壁上还设有爬梯。
14.在浮筒的底端固定安装有发电舱，在发电舱内设有发电机组，所述发电机组包括发电机、发电机机架、泵架、联轴器和液压马达，所述发电液压缸通过液压管路与液压马达连接，所述液压马达的输出轴通过联轴器和泵架与发电机的输入轴连接，以使发电液压缸产生相对运动，使得液压油在液压管道内流动，进一步驱动液压马达产生旋转运动，通过联轴器带动发电机旋转产生电能。
15.所述发电舱的下端通过阻尼盘连接架与阻尼盘相固连。
16.本发明采用上述结构，通过非线性多稳态机构提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；通过发电液压缸来收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能；通过外
浮子和内浮子上的填料孔来加入低密度材料，以填充振荡浮子的内部空隙，同时为振荡浮子提供浮力；通过液压管路将发电液压缸与液压马达连接，液压马达的输出轴通过联轴器和泵架与发电机的输入轴连接，以使发电液压缸产生相对运动，使得液压油在液压管道内流动，进一步驱动液压马达产生旋转运动，通过联轴器带动发电机旋转产生电能，具有稳定高效、实用可靠的优点。
附图说明：
17.图1为本发明的工作场景示意图。
18.图2为本发明的振荡浮子和浮筒的结构示意图。
19.图3为本发明的整体结构示意图。
20.图4为本发明的内部结构示意图。
21.图5为本发明的内磁环和外磁环的磁极方向分布示意图。
22.图6为本发明的非线性多稳态机构结构示意图的俯视图。
23.图7为本发明的发电机组的结构示意图。
24.图8为本发明的非线性多稳态机构的势能函数曲线示意图。
25.图9为本发明与常规振荡浮子式波浪能发电装置的波能捕获宽度对比图。
26.图中，1、龙门架；2、绞扣；3、安装通道；4、支撑立柱；5、外浮子；6、浮筒顶盖；7、换气通道；8、导向柱安装座；9、导向柱；10、内浮子；11、浮筒；12、发电舱；13、阻尼盘连接架；14、阻尼盘；15、爬梯；16、液压油箱；17、发电液压缸；18、浮筒内部支撑板；19、非线性多稳态机构；1901、连杆；1902、内磁环；1903、扇形排斥磁环；1904、扇形吸引磁环；20、多稳态机构支撑板；21、发电机组；2101、发电机；2102、发电机机架；2103、泵架；2104、联轴器；2105、液压马达。
具体实施方式：
27.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
28.如图1-9中所示，包括相配合设置的振荡浮子、浮筒11、非线性多稳态机构19和发电液压缸17，所述发电液压缸17和非线性多稳态机构19设置在振荡浮子和浮筒11之间；所述非线性多稳态机构19用于提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒11之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒11在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；所述发电液压缸用于收集振荡浮子与浮筒11之间相对位移所产生的机械能并转化为电能；
29.所述发电液压缸17的活塞杆上端通过龙门架1和支撑立柱4与振荡浮子相固连，所述支撑立柱4为两个，分别固连在龙门架1的两端；所述发电液压缸17的活塞杆下端与非线性多稳态机构19的内磁环1902通过连杆1901相固连，所述发电液压缸17的缸体与浮筒11通过浮筒内部支撑板18相固连，所述非线性多稳态机构19的外磁环安装在多稳态机构支撑板20上，所述多稳态机构支撑板20与浮筒11内壁相固连。
30.所述非线性多稳态机构包括相配合设置的内磁环和外磁环，所述内磁环与外磁环同心布置，且均沿轴向方向充磁，所述外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相
反的扇形吸引磁环和扇形排斥磁环组成，以使外磁环和内磁环之间形成吸引力或排斥力，为发电装置提供非线性负刚度或非线性正刚度，从而诱导产生多个稳定平衡位置或补偿负刚度过大而产生的势垒过高的现象；所述内磁环的磁极方向与扇形排斥磁环的磁极方向相同，所述内磁环的磁极方向与扇形吸引磁环的磁极方向相反。
31.所述振荡浮子包括内浮子和多个外浮子，在内浮子和外浮子内均设置有填料孔，所述填料孔用于向振荡浮子内加入低密度材料，以填充振荡浮子的内部空隙，同时为振荡浮子提供浮力；所述外浮子固定安装在内浮子的周围形成圆环状结构。
32.所述浮筒从内浮子的中间内圆孔内穿过，在波浪激励下浮筒与内浮子可产生相对运动，所述内浮子与浮筒之间设置有导向柱，所述导向柱从内浮子导向孔内穿过，其上下两端通过导向柱安装座固定在浮筒上。
33.在浮筒的顶端安装有浮筒顶盖，在浮筒顶盖上设有换气通道、安装通道和中心圆孔，所述发电液压缸的活塞杆从中心圆孔内穿过，活塞杆上端通过绞扣与龙门架铰接，所述龙门架通过两端的支撑立柱与内浮子相固连。
34.在浮筒的内部安装有多个浮筒内部支撑板，所述浮筒内部支撑板上分别开设有行人孔和通料孔，所有通料孔与换气通道均贯穿连通，顶部的浮筒内部支撑板的行人孔与浮筒顶盖的安装通道贯穿连通，所述相邻的浮筒内部支撑板的行人孔相互错开，所述行人孔对应的浮筒内壁上还设有爬梯。
35.在浮筒的底端固定安装有发电舱，在发电舱内设有发电机组，所述发电机组包括发电机、发电机机架、泵架、联轴器和液压马达，所述发电液压缸通过液压管路与液压马达连接，所述液压马达的输出轴通过联轴器和泵架与发电机的输入轴连接，以使发电液压缸产生相对运动，使得液压油在液压管道内流动，进一步驱动液压马达产生旋转运动，通过联轴器带动发电机旋转产生电能。
36.所述发电舱的下端通过阻尼盘连接架与阻尼盘相固连。
37.本发明实施例中的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置的工作原理为：基于多个功能组件的相互配合作用，使振荡浮子和浮筒之间进行相对运动来产生非线性恢复力，能够在振荡浮子与浮筒之间发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且相邻稳定平衡位置之间的势垒较低，有利于振荡浮子在不同的稳定平衡位置之间产生大振幅的阱间振荡，以扩展波浪能发电装置的频率带宽，提升整体发电效率、保证能量输出稳定可靠，采用发电液压缸来收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能，为波浪能发电提供便利性，同时还能提供非线性正刚度，以进一步补偿负刚度过大所产生的势垒过高的缺陷，避免出现过高的势垒阻碍波浪能发电装置，提高在低能量海域中运行的波浪能发电装置的发电能力。
38.本发明通过振荡浮子与浮筒11之间的相对运动驱动发电液压缸17供电，具有结构简单、安装布放方便等优点；振荡浮子由组合型内浮子10和外浮子5组成，可根据布放海域的波浪情况增加或减少外浮子5的数量，以进一步改变振荡浮子的直径，提高波浪能发电装置的扩展能力以及零件加工效率。
39.对于非线性多稳态机构，该非线性多稳态机构的外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相反的扇形吸引磁环1904和扇形排斥磁环1903组成，它能够使系统形成多个稳定平衡位置，同时能够降低相邻稳定平衡位置之间的势垒，这有利于大振幅阱间振
动的产生，这对于低振幅波浪激励条件下提高波浪能发电装置的频率带宽和发电效率具有广阔的发展前景。
40.在整体方案中，主要包括相配合设置的振荡浮子、浮筒11、非线性多稳态机构19和发电液压缸17，所述发电液压缸17和非线性多稳态机构19设置在振荡浮子和浮筒11之间；所述非线性多稳态机构19用于提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒11之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒11在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；所述发电液压缸用于收集振荡浮子与浮筒11之间相对位移所产生的机械能并转化为电能；所述发电液压缸17的活塞杆上端通过龙门架1和支撑立柱4与振荡浮子相固连，所述支撑立柱4为两个，分别固连在龙门架1的两端；所述发电液压缸17的活塞杆下端与非线性多稳态机构19的内磁环1902通过连杆1901相固连，所述发电液压缸17的缸体与浮筒11通过浮筒内部支撑板18相固连，所述非线性多稳态机构19的外磁环安装在多稳态机构支撑板20上，所述多稳态机构支撑板20与浮筒11内壁相固连。
41.具体的，非线性多稳态机构19为核心组件，包括相配合设置的内磁环1902和外磁环，所述内磁环1902与外磁环同心布置，且均沿轴向方向充磁，所述外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相反的扇形吸引磁环1904和扇形排斥磁环1903组成，以使外磁环和内磁环1902之间形成吸引力或排斥力，为发电装置提供非线性负刚度或非线性正刚度，从而诱导产生多个稳定平衡位置或补偿负刚度过大而产生的势垒过高的现象；所述内磁环1902的磁极方向与扇形排斥磁环1903的磁极方向相同，所述内磁环1902的磁极方向与扇形吸引磁环1904的磁极方向相反；能够为振荡浮子与浮筒11之间的相对运动提供非线性恢复力，因此波浪能发电装置的固有频率不再是固定值，而是随着不同振荡浮子与浮筒之间的相对运动大小呈现出不同的固有频率，这有利于扩展波浪能发电装置的频率带宽。
42.进一步的，非线性多稳态机构19提供的非线性恢复力能够使振荡浮子与浮筒11之间发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，相应地，在波浪能发电装置的系统势能函数中会出现多个势阱，同时本发明提供的非线性多稳态机构能够使相邻势阱间的势垒较低，这对于振荡浮子跨越不同的稳定平衡位置所需要的能量外界激励能量更少，因此，在低振幅波浪驱动下，振荡浮子更易在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡。
43.外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相反的扇形吸引磁环1904和扇形排斥磁环1903组成，其中与内磁环1902的磁极方向相同的是扇形排斥磁环1903，它的主要作用是与内磁环1902形成排斥力，为系统提供非线性负刚度，以进一步诱导多个稳定平衡位置的产生，其中与内磁环1902的磁极方向相反的是扇形吸引磁环1904，它的主要作用是与内磁环1902形成吸引力，为系统提供非线性正刚度，以进一步补偿负刚度过大所产生的势垒过高的问题，避免过高的势垒阻碍系统产生大振幅的阱间振动，提高低振幅波浪激励下的发电能力。
44.对于发电液压缸17，其活塞杆上端与振荡浮子通过支撑立柱4及龙门架1连接，活塞杆下端与非线性多稳态机构19的内磁环1902通过连杆1901固定连接，因此，发电液压缸17的活塞杆以及非线性多稳态机构19的内磁环1902跟随振荡浮子运动；发电液压缸17的缸体与浮筒11通过浮筒内部支撑板18固定连接，所述非线性多稳态机构19的外磁环安装在多稳态机构支撑板20上，所述多稳态机构支撑板20与浮筒11内壁固定连接，因此，发电液压缸
17的缸体以及非线性多稳态机构19的外磁环跟随浮筒11运动。
45.对于振荡浮子，由内浮子10和外浮子5组成，所述内浮子10和外浮子5均设置有填料孔，在使用过程中，可通过填料孔向振荡浮子内加入低密度材料，以填充振荡浮子的内部空隙，避免进水，同时为振荡浮子提供浮力；内浮子10周围固定安装有多个外浮子5，形成圆环状结构，可根据布放海域的波浪情况增加或减少外浮子5的数量，以进一步改变振荡浮子的直径，提高波浪能发电装置的扩展能力以及零件加工效率。
46.浮筒11从内浮子的中间内圆孔内穿过，在波浪激励下浮筒11与振荡浮子可产生相对运动，在内浮子10与浮筒11之间设置有导向柱9，导向柱9从内浮子10导向孔内穿过，其上下两端通过导向柱安装座固定在浮筒11上，振荡浮子与浮筒11发生相对运动时，导向柱9主要起导向作用，这样可降低安装误差所造成的干涉摩擦问题。
47.在浮筒11上端安装设置有浮筒顶盖6，在浮筒顶盖6设置有换气通道7、安装通道3和中心通道，换气通道7主要是用于浮筒11内部的空气交换作用，在进行发电机组等零件部安装时，需要工人深入浮筒11内，换气通道7可以保持空气流通，保证施工安全；发电液压缸17的活塞杆从中心圆孔内穿过，活塞杆上端通过绞扣与龙门架1铰接，在实际的加工和安装过程中，发电液压缸17由于比较长，很难保证直线度和同轴度，使用绞扣可以保证轴端的自由度不被约束，避免液压缸变形所导致的卡顿问题，所述龙门架1通过支撑立柱4与内浮子10固定连接。
48.进一步的，浮筒11内部安装有多个浮筒内部支撑板18，浮筒内部支撑板18上开设有行人孔和通料孔，所有通料孔与换气通道7贯穿连通，在向浮筒11和发电舱内运送物品时，可以打开换气通道7，用吊绳等工具下放物品；最上层的浮筒内部支撑板行人孔与浮筒顶盖的安装通道贯穿连通，其余的、相邻的内部支撑板的行人孔在安装时相互错开，所述行人孔对应的浮筒内壁上还设置有爬梯15，由于浮筒11和发电舱较高，错开布放人孔可以缩短单次行进距离，以降低安装人员不慎摔落的伤害程度。
49.浮筒下端安装有发电舱，在发电舱内部安装有发电机组，发电机组包括发电机2101、发电机机架2102、泵架2103、联轴器2104、液压马达2105，发电液压缸17通过液压管路与液压马达2105连接，所述液压马达2105的输出轴通过联轴器2104和泵架2103与发电机2101的输入轴连接，在工作过程中，发电液压缸17产生相对运动，使得液压油在液压管道内流动，进一步驱动液压马达2105产生旋转运动，通过联轴器2104带动发电机2101旋转产生电能；在发电机架上还设有机架吊耳和机架底脚，以进一步的提升装置的稳定性。
50.特别说明的是，发电舱下端通过阻尼盘连接架13与阻尼盘14固定连接，阻尼盘14的作用是对浮筒11的振动起阻碍作用，这样可以提高振荡浮子与浮筒11之间的相对运动，提高波浪能发电装置的发电效率。
51.综上所述，本发明实施例中的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置基于多个功能组件的相互配合作用，使振荡浮子和浮筒之间进行相对运动来产生非线性恢复力，能够在振荡浮子与浮筒之间发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且相邻稳定平衡位置之间的势垒较低，有利于振荡浮子在不同的稳定平衡位置之间产生大振幅的阱间振荡，以扩展波浪能发电装置的频率带宽，提升整体发电效率、保证能量输出稳定可靠，采用发电液压缸来收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能，为波浪能发电提供便利性，同时还能提供非线性正刚度，以进一步补偿负刚度过大所产生
的势垒过高的缺陷，避免出现过高的势垒阻碍波浪能发电装置，提高在低能量海域中运行的波浪能发电装置的发电能力。
52.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
53.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：包括相配合设置的振荡浮子、浮筒、非线性多稳态机构和发电液压缸，所述发电液压缸和非线性多稳态机构设置在振荡浮子和浮筒之间；所述非线性多稳态机构用于提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；所述发电液压缸用于收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能；所述发电液压缸的活塞杆上端通过龙门架和支撑立柱与振荡浮子相固连，所述支撑立柱为两个，分别固连在龙门架的两端；所述发电液压缸的活塞杆下端与非线性多稳态机构的内磁环通过连杆相固连，所述发电液压缸的缸体与浮筒通过浮筒内部支撑板相固连，所述非线性多稳态机构的外磁环安装在多稳态机构支撑板上，所述多稳态机构支撑板与浮筒内壁相固连。2.根据权利要求1所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述非线性多稳态机构包括相配合设置的内磁环和外磁环，所述内磁环与外磁环同心布置，且均沿轴向方向充磁，所述外磁环由两类高度不同、中心角度不同、磁极方向相反的扇形吸引磁环和扇形排斥磁环组成，以使外磁环和内磁环之间形成吸引力或排斥力，为发电装置提供非线性负刚度或非线性正刚度，从而诱导产生多个稳定平衡位置或补偿负刚度过大而产生的势垒过高的现象；所述内磁环的磁极方向与扇形排斥磁环的磁极方向相同，所述内磁环的磁极方向与扇形吸引磁环的磁极方向相反。3.根据权利要求1所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述振荡浮子包括内浮子和多个外浮子，在内浮子和外浮子内均设置有填料孔，所述填料孔用于向振荡浮子内加入低密度材料，以填充振荡浮子的内部空隙，同时为振荡浮子提供浮力；所述外浮子固定安装在内浮子的周围形成圆环状结构。4.根据权利要求3所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述浮筒从内浮子的中间内圆孔内穿过，在波浪激励下浮筒与内浮子可产生相对运动，所述内浮子与浮筒之间设置有导向柱，所述导向柱从内浮子导向孔内穿过，其上下两端通过导向柱安装座固定在浮筒上。5.根据权利要求4所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：在浮筒的顶端安装有浮筒顶盖，在浮筒顶盖上设有换气通道、安装通道和中心圆孔，所述发电液压缸的活塞杆从中心圆孔内穿过，活塞杆上端通过绞扣与龙门架铰接，所述龙门架通过两端的支撑立柱与内浮子相固连。6.根据权利要求5所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：在浮筒的内部安装有多个浮筒内部支撑板，所述浮筒内部支撑板上分别开设有行人孔和通料孔，所有通料孔与换气通道均贯穿连通，顶部的浮筒内部支撑板的行人孔与浮筒顶盖的安装通道贯穿连通，所述相邻的浮筒内部支撑板的行人孔相互错开，所述行人孔对应的浮筒内壁上还设有爬梯。7.根据权利要求1所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：在浮筒的底端固定安装有发电舱，在发电舱内设有发电机组，所述发电机组包括发电机、发电机机架、泵架、联轴器和液压马达，所述发电液压缸通过液压管路与液压马
达连接，所述液压马达的输出轴通过联轴器和泵架与发电机的输入轴连接，以使发电液压缸产生相对运动，使得液压油在液压管道内流动，进一步驱动液压马达产生旋转运动，通过联轴器带动发电机旋转产生电能。8.根据权利要求7所述的一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述发电舱的下端通过阻尼盘连接架与阻尼盘相固连。

技术总结
一种具有非线性多稳态机构的振荡浮子式波浪能发电装置，包括相配合设置的振荡浮子、浮筒、非线性多稳态机构和发电液压缸，所述发电液压缸和非线性多稳态机构设置在振荡浮子和浮筒之间；所述非线性多稳态机构用于提供非线性恢复力以使振荡浮子与浮筒之间在发生相对振动时出现多个稳定平衡位置，且不同稳态平衡位置之间存在较低的势垒，在波浪激励下，振荡浮子与浮筒在不同的稳定平衡点之间产生大振幅的阱间振荡；所述发电液压缸用于收集振荡浮子与浮筒之间相对位移所产生的机械能并转化为电能。化为电能。化为电能。


技术研发人员：刘延俊 秦健 张振全 王登帅 薛钢 黄淑亭
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/5/26