一种立面阵列摇板式波浪能发电装置的制作方法

1.本发明涉及一种波浪能发电装置，具体涉及一种立面阵列摇板式波浪能发电装置。


背景技术：

2.海洋能是指海洋中所蕴藏的可再生自然能源。其中，波浪能是人类开发利用最早、也是最主要的海洋能源之一。波浪能是指在大气层和海洋相互影响的过程中，由于风和海水的重力作用而形成了永不停息、周期性上下波动的波浪，这种波浪具有一定的动能和势能。全世界波浪能的理论估算值为109kw量级。根据中国沿海海洋观测台站的资料进行估算，得到中国沿海理论波浪的年平均功率约为1.3
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107kw。目前的波浪能发电技术主要有震荡水柱技术、摆式技术、阀式技术、收缩波道技术、点吸收技术等，针对以上各种技术，人们研发了各种各样的波浪能发电装置，如中国专利cn204113524u公开了一种摆式波浪能收集装置，包括固定在沙滩上的轨道，所述轨道上滑动配合有水箱，该水箱正对海面的一侧设有进水口，所述水箱内转接有受波浪驱动的摆板，还包括与摆板配合的储能单元，所述水箱与轨道上设有相互配合且用于水箱位置控制的控位部件，但这种波浪能收集装置存在以下缺点：1、仅收集表面波而无法收集深水波导致迎波面较短，进而难以实现大功率的发电；2、不适用于海上移动作业使用；3、设备机构复杂、造价成本高、体积庞大可移动性差。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有技术存在仅收集表面波而无法收集深水波导致迎波面较短，进而难以实现大功率的发电、不适用于海上移动作业使用、以及设备机构复杂、造价成本高、体积庞大可移动性差的技术问题，而提供一种立面阵列摇板式波浪能发电装置。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特殊之处在于：包括第一浮筒、第二浮筒、第一支撑柱、多个波浪能转化组件、设置在所述第一支撑柱上的支撑组件、设置在所述第一浮筒内的第一电池、设置在所述第二浮筒内的第二电池、位于第一浮筒上且与所述第一电池连接的第一电能输出接口，以及位于第二浮筒上且与所述第二电池连接的第二电能输出接口；
6.所述第一支撑柱一端与第一浮筒连接，另一端与第二浮筒连接，且位于相互平行设置的第一浮筒和第二浮筒之间；所述波浪能转化组件的输出端分别与第一电池和第二电池电连接；多个所述波浪能转化组件呈a
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b立面阵列式设置在所述支撑组件上，且位于水中；其中，a≥2，b≥1，且a和b均为整数。
7.进一步地，为了提高整体装置的稳定性，还包括两个第二支撑柱；其中，一个第二支撑柱的一端与第一浮筒连接，另一端与支撑组件连接；另一个第二支撑柱的一端与第二浮筒连接，另一端与支撑组件连接。
8.进一步地，所述支撑组件包括多个相互平行设置的第三支撑柱；所述第三支撑柱
的一端与第一支撑柱连接，另一端伸入水中；其中，靠近第一浮筒的第三支撑柱的另一端与一个第二支撑柱的另一端连接，靠近第二浮筒的第三支撑柱的另一端与另一个第二支撑柱的另一端连接；
9.所述波浪能转化组件包括传动轴、设置在传动轴上的旋转板以及与传动轴同轴连接的两个发电机；所述两个发电机分别设置在相邻的两个第三支撑柱内，且旋转板位于相邻的第三支撑柱之间；
10.所述发电机的输出端分别与第一电池和第二电池电连接。
11.进一步地，为了方便根据不同的环境作业条件更换不同的旋转板，所述旋转板的一端可拆卸套设在传动轴上；所述旋转板从靠近传动轴的一端向远离传动轴的方向厚度逐渐减小，可以减轻自重以及降低阻尼。
12.进一步地，为了在波浪的冲击下具有更好的稳定性，所述第一浮筒、第二浮筒均由圆柱筒体以及位于所述圆柱筒体两端的半球状壳体组成；
13.所述第一电能输出接口设置在第一浮筒的圆柱筒体远离海平面的一侧；所述第二电能输出接口设置在第二浮筒的圆柱筒体远离海平面的一侧，防止海水进入电能输出接口；所述第一支撑柱一端与第一浮筒的圆柱筒体连接，另一端与第二浮筒的圆柱筒体连接；一个第二支撑柱的一端与第一浮筒的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接；另一个第二支撑柱的一端与第二浮筒的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接。
14.进一步地，还包括两个锚链以及两个防水盖板；两个所述锚链可拆卸设置在其中两个第三支撑柱的另一端，便于固定；一个所述防水盖板设置在第一电能输出接口外侧，另一个防水盖板设置在第二电能输出接口外侧，进一步防止海水进入电能输出接口，保证了使用的安全性。
15.进一步地，所述波浪能转化组件为九个，所述第三支撑柱为四个，九个波浪能转化组件中的旋转板呈3
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3立面阵列式位于两两相邻的第三支撑柱之间；九个所述波浪能转化组件中的十八个发电机相互电连接，且靠近第一浮筒的第三支撑柱内第一行的发电机与第一电池连接，靠近第二浮筒的第三支撑柱内第一行的发电机与第二电池连接。
16.进一步地，所述第一支撑柱中间段连接的两个第三支撑柱的直径大于第一支撑柱两端连接的两个第三支撑柱的直径。
17.进一步地，所述第一支撑柱、第一浮筒以及第二浮筒为一体化结构。
18.进一步地，为了减轻重量、提供耐腐蚀性能，所述第一浮筒、第二浮筒均采用pc+abs工程塑料合金；所述旋转板表面涂覆有碳素材料；所述第一电池、第二电池均采用锂离子电池；所述发电机采用磁力发电机。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明提供了一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其整体结构简单，其中，波浪能转化组件呈立面阵列式设置，不仅可以收集表面波，还可以收集深水波，增大了迎波面，进而能够实现大功率的波浪能发电。此外，该发电装置的工作形式灵活，既可固定在渔船、浅滩或码头工作，又可以随波浪漂浮在海面上以适应不同的潮位变化，满足了多种复杂环境下工作的需求，与传统的气室波浪能发电装置相比，适应能力更强。该发电装置由于漂浮在水面上，减少了泥沙的附着，使其使用寿命较长。
21.2、本发明中的发电机以及旋转板通过传动轴共轴设置，避免了采用齿轮传动或气
室传动使结构阻尼增加而导致二级能量转化率不高、能量耗散的问题，同时也减少了施工工艺流程，大大降低了设计难度和维修成本。本发明采用摇板波涌技术将自然界产生的各类零散、不规律、差异极大的波浪形式转化为可利用的波浪能，提高了不同海况下波浪能的利用效率。此外，本发明中的第二支撑柱可以加强整体发电装置的稳定性。
22.3、本发明中的旋转板为可拆卸设计，使其维护简单，另外，旋转板的厚度逐渐减小可以减轻自重以及降低阻尼。由于能量的转化效率与旋转板的角速度有关，其角速度的大小与波浪的波高、波速、周期、海域的水深等因素有关，因此旋转板的可拆卸设计可以根据不同的潮位与水深灵活选择旋转板的工作数量、尺寸以及整体发电装置的工作方式(固定或者漂浮)，以满足最大迎波面，实现表面波以及深水波能量的最大转换功率。
23.4、本发明中第一浮筒、第二浮筒均由圆柱筒体与圆柱筒体两端的半球状壳体组成，相比于长方体或者球形，该形状在波浪的冲击下具有更好的稳定性，同时相比于球形，该形状具有较高的长宽比，因此可以设置较多的旋转板，提高能量收集效率。除此之外，其狭长的内部空间有利于设置其所搭载的内部设备，极大降低了工艺难度。
24.5、本发明中的第一浮筒、第二浮筒均采用pc+abs工程塑料合金，这种材料既具有优良的耐热耐候性、尺寸稳定性、以及耐冲击性能，又具有优良的加工流动性，因此第一浮筒、第二浮筒既满足了工作性能，制造工艺又不复杂。本发明中的旋转板表面涂覆有碳素材料，使其化学稳定性好、耐高温、耐盐碱、耐腐蚀，能够保证在盐雾、海水腐蚀环境下稳定工作。本发明中的第一电池、第二电池均采用锂离子电池，其能量密度高、高电压、无污染、循环寿命高，满足渔船、工业照明等对电池高容量、长寿命、可快速充放电的要求。锂离子电池无记忆功能，可反复充放电，可以对该波浪能发电装置进行预充电，这样在黑夜放置时能够提供照明及定位等所需要的电力。
附图说明
25.图1为本发明一种立面阵列摇板式波浪能发电装置实施例的立体结构示意图(防水盖板未示出、虚线代表海平面)；
26.图2为本发明实施例的正视图(虚线代表海平面)；
27.图3为本发明实施例的左视图(虚线代表海平面)；
28.图4为本发明实施例的俯视图(虚线代表海平面)。
29.附图标记：
30.1-第一浮筒，2-第二浮筒，3-第一支撑柱，4-第一电池，5-第二电池，6-第一电能输出接口，7-第二电能输出接口，8-波浪能转化组件，81-发电机，82-传动轴，83-旋转板，9-支撑组件，91-第三支撑柱，10-第二支撑柱，11-锚链。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1-4所示，一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，包括第一浮筒1、第二浮筒2、
第一支撑柱3、多个波浪能转化组件8、两个第二支撑柱10、设置在第一支撑柱3上的支撑组件9、设置在第一浮筒1内的第一电池4、设置在第二浮筒2内的第二电池5、位于第一浮筒1上且与第一电池4连接的第一电能输出接口6，以及位于第二浮筒上且与第二电池5连接的第二电能输出接口7、两个锚链11以及两个防水盖板。具体地，第一浮筒1、第二浮筒2均由圆柱筒体以及位于圆柱筒体两端的半球状壳体组成，第一支撑柱3一端与第一浮筒1的圆柱筒体连接，另一端与第二浮筒2的圆柱筒体连接，且位于相互平行设置的第一浮筒1和第二浮筒2之间，第一支撑柱3、第一浮筒1以及第二浮筒2为一体化结构。第一电能输出接口6设置在第一浮筒1的圆柱筒体远离海平面的一侧，第二电能输出接口7设置在第二浮筒2的圆柱筒体远离海平面的一侧。由于海面波浪起伏不定，一个防水盖板设置在第一电能输出接口6外侧，另一个防水盖板设置在第二电能输出接口7外侧，以保证该波浪能发电装置的安全使用。此外，第一电能输出接口6、第二电能输出接口7均设有标准家用插座孔及usb接口，其中usb接口连接内部搭载的usb充电转换器，该usb充电转换器可以实现变压与传输电能的功能，标准家用插座孔内部连接变压器及稳压器，以保证提供电器等设备所需的稳定额定电压。第一浮筒1、第二浮筒2均采用pc+abs工程塑料合金这种轻质、耐腐蚀的材料，第一电池4、第二电池5均采用锂离子电池。
33.支撑组件9包括相互平行设置的四个第三支撑柱91，四个第三支撑柱91的一端与第一支撑柱3连接，另一端伸入水中，两个锚链11可拆卸设置在其中两个第三支撑柱91的另一端，本实施例中第三支撑柱91与第一支撑柱3的连接方式为卡接，其他实施例中为螺纹连接且带有密封处理。一个第二支撑柱10的一端与第一浮筒1的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接，另一端与靠近第一浮筒1的第三支撑柱91的另一端连接；另一个第二支撑柱10的一端与第二浮筒2的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接，另一端与靠近第二浮筒2的第三支撑柱91的另一端连接，本实施例中第二支撑柱10一端与第一浮筒1的圆柱筒体靠近海平面的一侧、第二浮筒2的圆柱筒体靠近海平面的一侧均为螺纹连接，另一端与靠近第一浮筒1的第三支撑柱91、靠近第二浮筒2的第三支撑柱91均为卡接，其他实施例中另一端与第三支撑柱91为螺纹连接且带有密封处理。此外，为了能够放置下两个相邻的发电机81，第一支撑柱3中间段连接的两个第三支撑柱91的直径大于第一支撑柱3两端连接的两个第三支撑柱91的直径。
34.波浪能转化组件8包括传动轴82、设置在传动轴82上的旋转板83以及与传动轴82同轴连接的两个发电机81，旋转板83的一端可拆卸套设在传动轴82上，旋转板83从靠近传动轴82的一端向远离传动轴82的方向厚度逐渐减小，其截面近似为倒三角形。两个发电机81分别设置在相邻的两个第三支撑柱91内，且旋转板83位于相邻的第三支撑柱91之间，发电机81的输出端分别与第一电池4和第二电池5电连接，本实施例中发电机81采用磁力发电机。本实施例中的波浪能转化组件8为九个，九个波浪能转化组件8中的旋转板83呈3
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3立面阵列式位于两两相邻的第三支撑柱91之间，且位于水中，九个所述波浪能转化组件8中的十八个发电机81相互电连接，且靠近第一浮筒1的第三支撑柱91内第一行的发电机81与第一电池4连接，靠近第二浮筒2的第三支撑柱91内第一行的发电机81与第二电池5连接。因为旋转板83可拆卸，因此可以实现根据不同的潮位与水深灵活选择旋转板83的工作数量、尺寸以及整体发电装置的工作方式(固定或者漂浮)，以满足最大迎波面，实现表面波以及深水波能量的最大转换功率。此外，旋转板83表面涂覆有碳素材料，旋转板83转轴处内置小刚
度预应力弹簧，保证无浪条件下的竖直状态。
35.本实施例一种立面阵列摇板式波浪能发电装置的工作原理如下：第一浮筒1和第二浮筒2提供浮力，使该波浪能发电装置可在海面上漂浮或者通过调整锚链11的长度将其固定在浅滩或码头等波浪运动剧烈的位置。当波浪传递过来时，旋转板83会受到波浪力的作用，进而产生周期性摇摆，通过传动轴82带动与旋转板83共轴的发电机81发电，电能被储存到第一电池4以及第二电池5中。外部设备可通过第一电能输出接口6以及第二电能输出接口7进行用电。
36.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明披露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：包括第一浮筒(1)、第二浮筒(2)、第一支撑柱(3)、多个波浪能转化组件(8)、设置在所述第一支撑柱(3)上的支撑组件(9)、设置在所述第一浮筒(1)内的第一电池(4)、设置在所述第二浮筒(2)内的第二电池(5)、位于第一浮筒(1)上且与所述第一电池(4)连接的第一电能输出接口(6)，以及位于第二浮筒(2)上且与所述第二电池(5)连接的第二电能输出接口(7)；所述第一支撑柱(3)一端与第一浮筒(1)连接，另一端与第二浮筒(2)连接，且位于相互平行设置的第一浮筒(1)和第二浮筒(2)之间；所述波浪能转化组件(8)的输出端分别与第一电池(4)和第二电池(5)电连接；多个所述波浪能转化组件(8)呈a
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b立面阵列式设置在所述支撑组件(9)上，且位于水中；其中，a≥2，b≥1，且a和b均为整数。2.根据权利要求1所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：还包括两个第二支撑柱(10)；其中，一个第二支撑柱(10)的一端与第一浮筒(1)连接，另一端与支撑组件(9)连接；另一个第二支撑柱(10)的一端与第二浮筒(2)连接，另一端与支撑组件(9)连接。3.根据权利要求2所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述支撑组件(9)包括多个相互平行设置的第三支撑柱(91)；所述第三支撑柱(91)的一端与第一支撑柱(3)连接，另一端伸入水中；其中，靠近第一浮筒(1)的第三支撑柱(91)的另一端与一个第二支撑柱(10)的另一端连接，靠近第二浮筒(2)的第三支撑柱(91)的另一端与另一个第二支撑柱(10)的另一端连接；所述波浪能转化组件(8)包括传动轴(82)、设置在传动轴(82)上的旋转板(83)以及与传动轴(82)同轴连接的两个发电机(81)；所述两个发电机(81)分别设置在相邻的两个第三支撑柱(91)内，且旋转板(83)位于相邻的第三支撑柱(91)之间；所述发电机(81)的输出端分别与第一电池(4)和第二电池(5)电连接。4.根据权利要求3所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述旋转板(83)的一端可拆卸套设在传动轴(82)上；所述旋转板(83)从靠近传动轴(82)的一端向远离传动轴(82)的方向厚度逐渐减小。5.根据权利要求4所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述第一浮筒(1)、第二浮筒(2)均由圆柱筒体以及位于所述圆柱筒体两端的半球状壳体组成；所述第一电能输出接口(6)设置在第一浮筒(1)的圆柱筒体远离海平面的一侧；所述第二电能输出接口(7)设置在第二浮筒(2)的圆柱筒体远离海平面的一侧；所述第一支撑柱(3)一端与第一浮筒(1)的圆柱筒体连接，另一端与第二浮筒(2)的圆柱筒体连接；一个第二支撑柱(10)的一端与第一浮筒(1)的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接；另一个第二支撑柱(10)的一端与第二浮筒(2)的圆柱筒体靠近海平面的一侧连接。6.根据权利要求5所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：还包括两个锚链(11)以及两个防水盖板；两个所述锚链(11)可拆卸设置在其中两个第三支撑柱(91)的另一端；一个所述防水盖板设置在第一电能输出接口(6)外侧，另一个防水盖板设置在第二电能输出接口(7)外侧。7.根据权利要求6所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述波浪能转化组件(8)为九个，所述第三支撑柱(91)为四个，九个波浪能转化组件(8)中的旋转板(83)呈3
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3立面阵列式位于两两相邻的第三支撑柱(91)之间；九个所述波浪能转化组件
(8)中的十八个发电机(81)相互电连接，且靠近第一浮筒(1)的第三支撑柱(91)内第一行的发电机(81)与第一电池(4)连接，靠近第二浮筒(2)的第三支撑柱(91)内第一行的发电机(81)与第二电池(5)连接。8.根据权利要求7所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述第一支撑柱(3)中间段连接的两个第三支撑柱(91)的直径大于第一支撑柱(3)两端连接的两个第三支撑柱(91)的直径。9.根据权利要求8所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述第一支撑柱(3)、第一浮筒(1)以及第二浮筒(2)为一体化结构。10.根据权利要求3所述的一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，其特征在于：所述第一浮筒(1)、第二浮筒(2)均采用pc+abs工程塑料合金；所述旋转板(83)表面涂覆有碳素材料；所述第一电池(4)、第二电池(5)均采用锂离子电池；所述发电机(81)采用磁力发电机。

技术总结
本发明涉及一种立面阵列摇板式波浪能发电装置，为解决现有技术存在迎波面较短难以实现大功率的发电、不适于海上移动作业以及设备复杂、造价贵、体积庞大可移动性差的技术问题。该波浪能发电装置包括第一浮筒、第二浮筒、第一支撑柱、第一电能输出接口、第二电能输出接口、多个波浪能转化组件、设置在第一支撑柱上的支撑组件、分别设置在第一浮筒、第二浮筒内的第一电池、第二电池；第一支撑柱两端分别与第一浮筒和第二浮筒连接，且位于第一浮筒和第二浮筒之间，波浪能转化组件呈A


技术研发人员：郭权势 方厚林 卢强 张德志 吴祖堂 唐仕英 白武东 李翱
受保护的技术使用者：西北核技术研究所
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/5/16