一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置

1.本发明涉及波浪能发电装置技术领域，更具体地说，它涉及一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置。


背景技术：

2.新能源之一的波浪能，具有环保、可再生的优点，并且广泛分布于海洋表面，可以用于局部地区的发电。但是受恶劣海洋环境的影响，目前波浪能发电技术的波能转换率有待提高。波浪能发电装置包含摆式、浮子式、筏式等。
3.目前，市场上的筏式波浪能液压发电装置主要包括筏体和能量转换系统两部分，筏体端部铰接在一起，利用在波浪作用下筏体的震荡和摇摆运动，通过动力输出系统将波浪能最终转化为电能。相较于其他的波浪能发电装置，与波浪作用的面积大，可运用的海域广，适应能力强。筏式波浪能发电装置由于其利用的是海洋表面的周期性波动运动，运动的速度和方向具有可变性，因此现有的筏式波浪能液压发电装置多数采用柔性连接，组装较为复杂，维护成本较高，且由柔性材料变形产生运动带动能量转换，在变形时会产生大量的能量损耗，效率有待提高，传统的筏式波浪能液压发电装置大多由多组柔性浮板组成，对波浪能进行多点位组合吸收，捕获波浪宽度较小，同时，液压发电装置漏油造成环境污染，维护成本高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够与波浪作用的范围大，捕获波浪宽度大，相比较于其他传统的多点组合吸收波浪能发电装置，能够在一定程度上克服波浪能能量密度低的劣势，提高波浪能捕获的能量的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，包括相互转动的两组筏体；还包括：若干水平向双头气缸，各所述水平向双头气缸相互平行设置且均转动设置在两所述筏体之间；气缸架，所述气缸架固定安装在所述筏体表面；若干竖直向气缸，各所述竖直向气缸相互平行设置且均固定安装在气缸架上；推杆支架，所述推杆支架设置在竖直向气缸伸缩端；网架，各所述推杆支架通过网架连接；小承接臂，所述小承接臂对称转动设置在网架上；承接轴，两所述筏体上网架对应的小承接臂均转动设置在承接轴上；环形气缸发电组件，所述环形气缸发电组件固定安装在筏体表面；所述环形气缸发电组件与各水平向双头气缸、竖直向气缸之间均设置有高压输气导管。
7.本发明进一步设置为：所述筏体一侧面对称固定连接有第一铰接支架；所述筏体另一相对侧面对称固定连接有第二铰接支架；一所述筏体上的第一铰接支架与另一筏体上的第二铰接支架通过连接轴铰接配合。
8.本发明进一步设置为：所述筏体表面靠近两侧面处均固定连接有铰接支座；所述
铰接支座上通过连接轴铰接有大承接臂；两所述筏体上对应的大承接臂均转动设置在承接轴上。
9.本发明进一步设置为：所述筏体表面呈线性阵列分布固定连接有铰接头；所述水平向双头气缸两伸缩端均铰接在对应的铰接头上。
10.本发明进一步设置为：所述推杆支架为t形结构；所述推杆支架侧面开有安装槽；所述安装槽内侧面均开有贯通孔；所述网架由若干横杆、竖杆相互连接形成，且其为田字形结构；所述网架上的各组横杆分别滑动穿过对应的贯通孔；所述网架上位于中间位置处的竖杆滑动穿过各组安装槽。
11.本发明进一步设置为：所述推杆支架表面固定安装在竖直向气缸伸缩端；所述筏体表面开设有若干与推杆支架相适配的导向槽道；所述推杆支架与导向槽道滑动配合。
12.本发明进一步设置为：所述环形气缸发电组件包括环形气缸、转动设置在所述环形气缸内部的环形磁体以及单方向缠绕在环形气缸周侧面的线圈；所述环形磁体周侧面固定连接有环形板；所述环形板与环形气缸转动配合；所述环形气缸与环形磁体之间形成气腔。
13.本发明进一步设置为：所述环形气缸周侧面贯穿设置有通气框；所述通气框内壁之间固定连接有隔板；所述隔板将通气框分隔为进气口与出气口；所述进气口与各高压输气导管相连接；所述进气口呈一定倾斜角度远离出气口并朝向气腔内部设置。
14.本发明的优点是：
15.1、本发明的筏式波浪能发电装置利用筏体在波浪作用下的相对运动，代替传统由多组柔性浮板对波浪能进行多点组合吸收的方式，与波浪作用的范围大，捕获波浪宽度大，相比较于其他传统的多点组合吸收波浪能发电装置，能够一定程度上克服波浪能能量密度低的劣势，提高波浪能捕获的能量。
16.2、本发明装置中的筏结构是利用多筏体在波浪作用下的相对运动，波浪作用下两个筏体之间会出现相对转动角度，利用此相对运动产生的机械能转化成电能进行发电，此发电方式对机械结构的要求低，装置运行过程中较稳定，降低了运维成本。
17.3、本发明引入了环形气缸作为发电装置，此装置的发电装置克服了液压发电装置漏油污染环境的危险，维护成本低，发电效率高。
附图说明
18.图1为本发明的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置的结构示意图；
19.图2为本发明的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置右视视角的结构示意图；
20.图3为本发明的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置转动右视图；
21.图4为本发明的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置俯视视角的结构示意图；
22.图5为本发明的图1的a区域放大示意图；
23.图6为本发明的图1的b区域放大示意图；
24.图7为本发明的图1的c区域放大示意图；
25.图8为本发明的图1的d区域放大示意图；
26.图9为本发明的输气示意图；
27.图10为本发明的环形气缸发电组件的及认购示意图；
28.图中：1、筏体；2、水平向双头气缸；3、气缸架；4、竖直向气缸；5、推杆支架；6、网架；7、小承接臂；8、承接轴；9、环形气缸发电组件；10、第一铰接支架；11、第二铰接支架；12、铰接支座；13、大承接臂；14、铰接头；15、环形气缸；16、环形磁体；17、线圈；18、环形板；19、通气框；20、隔板；21、进气口；22、出气口。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
30.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
32.实施例一
33.请参阅图1-10，本发明提供以下技术方案：
34.具体地，一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，包括相互转动的两组筏体1、若干水平向双头气缸2、气缸架3、若干竖直向气缸4、推杆支架5、网架6、小承接臂7、承接轴8以及环形气缸发电组件9。
35.各水平向双头气缸2相互平行设置且均转动设置在两筏体1之间；气缸架3固定安装在筏体1表面；各竖直向气缸4相互平行设置且均固定安装在气缸架3上；推杆支架5设置在竖直向气缸4伸缩端；各推杆支架5通过网架6连接；小承接臂7对称转动设置在网架6上；两筏体1上网架6对应的小承接臂7均转动设置在承接轴8上；环形气缸发电组件9固定安装在筏体1表面；环形气缸发电组件9与各水平向双头气缸2、竖直向气缸4之间均设置有高压输气导管。
36.本实施例一的具体应用为：利用多筏体1在波浪作用下的相对运动，波浪作用下两个筏体1之间会出现相对转动角度，利用此相对运动产生的机械能转化成电能进行发电，此发电方式对机械结构的要求低，装置运行过程中较稳定，降低了运维成本；引入了环形气缸发电组件9作为发电装置，此装置的发电装置克服了液压发电装置漏油污染环境的危险，维护成本低，发电效率高.
37.实施例二
38.请参阅图4-8本实施例二在实施例一的基础上作如下改进，具体地，筏体1一侧面对称固定连接有第一铰接支架10；筏体1另一相对侧面对称固定连接有第二铰接支架11；一筏体1上的第一铰接支架10与另一筏体1上的第二铰接支架11通过连接轴铰接配合；筏体1表面靠近两侧面处均固定连接有铰接支座12；铰接支座12上通过连接轴铰接有大承接臂13；两筏体1上对应的大承接臂13均转动设置在承接轴8上；筏体1表面呈线性阵列分布固定连接有铰接头14；水平向双头气缸2两伸缩端均铰接在对应的铰接头14上。
39.本实施例二的具体应用为：一筏体1上的第一铰接支架10与另一筏体1上的第二铰接支架11通过连接轴铰接配合，使得两组阀体1能够随着波浪的波动而相互转动，利用两组阀体1在波浪作用下的相对运动，波浪作用下两个筏体1之间会出现相对转动角度，利用此相对运动产生的机械能转化成电能进行发电；通过将各组大承接臂13与小承接臂7均转动设置在承接轴8上，相连的筏体1随波浪运动时，带动两个相连的大承接臂13相互靠近，使承接轴8向上抬升，带动与其同轴连接的两个小承接臂7向上运动；相连的筏体1随波浪运动时，相邻两个筏体1中间上方两两相互靠近，推动各水平向双头气缸2伸缩端进入水平向双头气缸2内部挤压气体。
40.实施例三
41.请参阅图5，本实施例三在实施例一的基础上作如下改进，具体地，推杆支架5为t形结构；推杆支架5侧面开有安装槽；安装槽内侧面均开有贯通孔；网架6由若干横杆、竖杆相互连接形成，且其为田字形结构；网架6上的各组横杆分别滑动穿过对应的贯通孔；网架6上位于中间位置处的竖杆滑动穿过各组安装槽；推杆支架5表面固定安装在竖直向气缸4伸缩端；筏体1表面开设有若干与推杆支架5相适配的导向槽道；推杆支架5与导向槽道滑动配合。
42.本实施例三的具体应用为：两个小承接臂7向上运动，从而拉动架设于推杆支架5上的网架6同推杆支架5一同向上运动，推杆支架5上方垂直向气缸4固定于气缸架3上，推杆支架5沿着筏体1表面开设的导向槽道向上运动时挤压垂直向气缸4内部的气体。
43.实施例四
44.请参阅图9以及图10，本实施例四在实施例三的基础上作如下改进，具体地，环形气缸发电组件9包括环形气缸15、转动设置在环形气缸15内部的环形磁体16以及单方向缠绕在环形气缸15周侧面的线圈17；环形磁体16周侧面固定连接有环形板18；环形板18与环形气缸15转动配合；环形气缸15与环形磁体16之间形成气腔；环形气缸15周侧面贯穿设置有通气框19；通气框19内壁之间固定连接有隔板20；隔板20将通气框19分隔为进气口21与出气口22；进气口21与各高压输气导管相连接；进气口21呈一定倾斜角度远离出气口22并朝向气腔内部设置。
45.本实施例四的具体应用为：推杆支架5向上运动时挤压垂直向气缸4内部的气体，使气体由高压输气导管向环形气缸发电装置9的进气口21输气；各水平向双头气缸2伸缩端进入水平向双头气缸2内部挤压气体，受挤压的气体同样由高压输气导管向环形气缸发电装置9的进气口21输气；各水平向双头气缸2以及垂直向气缸4通过对应的高压输气导管将空气通过进气口21送进气腔中，流动的气体使环形气缸15内部的环形磁体16围绕其内环循环转动，利用楞次定律，切割磁感线，产生感应电流，产生的感应电流与外部蓄电池相连，作用完的气体由出气口22排出。
46.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
47.本发明的具体工作原理为：
48.一筏体1上的第一铰接支架10与另一筏体1上的第二铰接支架11通过连接轴铰接配合，使得两组阀体1能够随着波浪的波动而相互转动，利用两组阀体1在波浪作用下的相
对运动，波浪作用下两个筏体1之间会出现相对转动角度，利用此相对运动产生的机械能转化成电能进行发电；通过将各组大承接臂13与小承接臂7均转动设置在承接轴8上，相连的筏体1随波浪运动时，带动两个相连的大承接臂13相互靠近，使承接轴8向上抬升，带动与其同轴连接的两个小承接臂7向上运动，推杆支架5向上运动时挤压垂直向气缸4内部的气体，使气体由高压输气导管向环形气缸发电装置9的进气口21输气；各水平向双头气缸2伸缩端进入水平向双头气缸2内部挤压气体，受挤压的气体同样由高压输气导管向环形气缸发电装置9的进气口21输气。
49.相连的筏体1随波浪运动时，相邻两个筏体1中间上方两两相互靠近，推动各水平向双头气缸2伸缩端进入水平向双头气缸2内部挤压气体，各水平向双头气缸2伸缩端进入水平向双头气缸2内部挤压气体，受挤压的气体同样由高压输气导管向环形气缸发电装置9的进气口21输气。
50.各水平向双头气缸2以及垂直向气缸4通过对应的高压输气导管将空气通过进气口21送进气腔中，流动的气体使环形气缸15内部的环形磁体16围绕其内环循环转动，利用楞次定律，切割磁感线，产生感应电流，产生的感应电流与外部蓄电池相连，作用完的气体由出气口22排出。
51.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
52.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，包括相互转动的两组筏体(1)；其特征在于：还包括：若干水平向双头气缸(2)，各所述水平向双头气缸(2)相互平行设置且均转动设置在两所述筏体(1)之间；气缸架(3)，所述气缸架(3)固定安装在所述筏体(1)表面；若干竖直向气缸(4)，各所述竖直向气缸(4)相互平行设置且均固定安装在气缸架(3)上；推杆支架(5)，所述推杆支架(5)设置在竖直向气缸(4)伸缩端；网架(6)，各所述推杆支架(5)通过网架(6)连接；小承接臂(7)，所述小承接臂(7)对称转动设置在网架(6)上；承接轴(8)，两所述筏体(1)上网架(6)对应的小承接臂(7)均转动设置在承接轴(8)上；环形气缸发电组件(9)，所述环形气缸发电组件(9)固定安装在筏体(1)表面；所述环形气缸发电组件(9)与各水平向双头气缸(2)、竖直向气缸(4)之间均设置有高压输气导管。2.根据权利要求1所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述筏体(1)一侧面对称固定连接有第一铰接支架(10)；所述筏体(1)另一相对侧面对称固定连接有第二铰接支架(11)；一所述筏体(1)上的第一铰接支架(10)与另一筏体(1)上的第二铰接支架(11)通过连接轴铰接配合。3.根据权利要求1所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述筏体(1)表面靠近两侧面处均固定连接有铰接支座(12)；所述铰接支座(12)上通过连接轴铰接有大承接臂(13)；两所述筏体(1)上对应的大承接臂(13)均转动设置在承接轴(8)上。4.根据权利要求1所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述筏体(1)表面呈线性阵列分布固定连接有铰接头(14)；所述水平向双头气缸(2)两伸缩端均铰接在对应的铰接头(14)上。5.根据权利要求1所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述推杆支架(5)为t形结构；所述推杆支架(5)侧面开有安装槽；所述安装槽内侧面均开有贯通孔；所述网架(6)由若干横杆、竖杆相互连接形成，且其为田字形结构；所述网架(6)上的各组横杆分别滑动穿过对应的贯通孔；所述网架(6)上位于中间位置处的竖杆滑动穿过各组安装槽。6.根据权利要求5所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述推杆支架(5)表面固定安装在竖直向气缸(4)伸缩端；所述筏体(1)表面开设有若干与推杆支架(5)相适配的导向槽道；所述推杆支架(5)与导向槽道滑动配合。7.根据权利要求1所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述环形气缸发电组件(9)包括环形气缸(15)、转动设置在所述环形气缸(15)内部的环形磁体(16)以及单方向缠绕在环形气缸(15)周侧面的线圈(17)；所述环形磁体(16)周侧面固定连接有环形板(18)；所述环形板(18)与环形气缸(15)转动配合；所述环形气缸(15)与环形磁体(16)之间形成气腔。8.根据权利要求7所述的一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，其特征在于：所述环形气缸(15)周侧面贯穿设置有通气框(19)；所述通气框(19)内壁之间固定连接有隔
板(20)；所述隔板(20)将通气框(19)分隔为进气口(21)与出气口(22)；所述进气口(21)与各高压输气导管相连接；所述进气口(21)呈一定倾斜角度远离出气口(22)并朝向气腔内部设置。

技术总结
本发明适用于波浪能发电装置技术领域，提供了一种基于气缸发电形式的筏式波浪能转换装置，包括相互转动的两组筏体、水平向双头气缸、气缸架、竖直向气缸、推杆支架、网架、小承接臂、承接轴、环形气缸发电组件，竖直向气缸设置在气缸架上；推杆支架设置在竖直向气缸伸缩端；各推杆支架通过网架连接；环形气缸发电组件与水平向双头气缸、竖直向气缸之间均设置有高压输气导管。该装置解决了传统的筏式波浪能液压发电装置大多由多组柔性浮板组成，对波浪能进行多点位组合吸收，捕获波浪宽度较小的技术问题，能够在一定程度上克服波浪能能量密度低的劣势，提高波浪能捕获的能量，克服了液压发电装置漏油污染环境的危险，维护成本低，发电效率高。电效率高。电效率高。


技术研发人员：王育恒 张媛
受保护的技术使用者：浙江海洋大学
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2023/5/13