波浪能浮式发电装置

1.本发明属于水力设备领域，具体涉及波浪能浮式发电装置。


背景技术：

2.波浪能是一种清洁的可再生资源，其开发利用将极大地缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，其中波浪能发电是一个热点研究方向。将波浪能转化为电能包括三个步骤，一是将波浪能收集起来，二是将波浪能转化为有用的机械能，三是将机械能转化为电能。
3.把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，是当今波浪能开发的难题和方向，现有的发电装置发电效率较低。因此，如果能够提供一种发电效率高的发电装置，将具有优越的工业应用前景。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中的技术问题，本发明提供波浪能浮式发电装置。
5.为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：波浪能浮式发电装置，包括多个活动连接的浮式发电机构，每一所述浮式发电机构包括驱动组件，所述驱动组件包括浮板、与浮板连接的竖板，所述浮板上设置有水平方向的第一通道，所述第一通道内滑动设置有具有一定质量的滑块，所述竖板内设置有与所述第一通道连通、竖向方向的第二通道，所述第二通道内滑动设置有活塞块，所述活塞块远离所述第一通道的另一端设置有发电组件；所述第一通道与第二通道内、所述滑块与活塞块之间填充有液体。
6.优选的：所述浮板上对称设置有两竖板，与两所述竖板对应的两第一通道之间相互连通，构成水平方向的第四通道，所述第四通道两端与所述第二通道连通，构成倒“冂”型通道；所述浮板水平状态时，所述滑块位于第四通道中部。
7.优选的：所述浮板上方设置有辅助组件，所述辅助组件包括与两所述竖板顶端连接的弧形连接板，所述弧形连接板下端沿其弧边长度方向设置有弧形滑槽，所述滑槽上滑动设置有辅助重块；所述浮板水平状态时，所述辅助重块位于所述弧形连接板弧形边最高点。
8.优选的：所述弧形连接板内沿其弧边长度方向设置有容纳固定电缆的第一空腔，所述电缆一端与所述发电组件连接，另一端连接有储存电能的容器。
9.优选的：所述浮板上平行设置有多个所述第四通道，多个所述第四通道两端均设置有第三通道，每一所述第三通道一端与所述第二通道连通，另一端与多个所述第四通道连通，所述第三通道长度方向与所述第一通道长度方向相互垂直，所述第三通道内滑动设置有推板。
10.优选的：所述浮板上设置有多个与所述第四通道对应的竖板，每一所述竖板内均设置有所述第二通道；所述浮板上平行设置有多个所述第四通道，多个所述第四通道两端均设置有第三通道，所述第三通道另一端与多个所述第二通道连通。
11.优选的：所述第二通道、第四通道垂直于其对应长轴线的横截面大小小于所述第
三通道垂直于其长轴线的横截面大小；所述第四通道两端设置有第二限位块，限制所述滑块滑入所述第三通道。
12.优选的：所述发电组件包括与所述活塞块连接的活塞杆，所述活塞杆外围设置有磁轭，且活塞杆远离所述活塞块的一端设置有多个磁极间隔设置的永磁体；所述第二通道内、所述活塞块上方设置有多个定子铁芯，定子铁芯内侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有线圈。
13.优选的：所述浮板下方设置有支撑板，所述支撑板下方开设有第一凹槽，所述第一凹槽内设置有气囊；相邻两个所述浮式发电机构通过连接组件活动连接，所述连接组件包括链条、设置在链条两端的固定组件，所述固定组件包括固定连接的连接球、连接块，所述连接球、连接块内设置有容纳插杆的第二凹槽，所述第二凹槽内、所述插杆一端设置有压缩弹簧，所述支撑板上设置有与连接球、连接块适配的第一插孔，所述第一插孔内设置有与所述插杆一端适配的第二插孔。
14.优选的：所述压缩弹簧一端与所述第二凹槽内壁固定连接，另一端与所述插杆一端固定连接；所述第二凹槽内活动设置有锁紧块，所述压缩弹簧设置在所述锁紧块外围，所述连接块上设置有允许锁紧螺杆穿过的通孔，所述锁紧块靠近所述通孔的一端、与锁紧螺杆接触的侧面为斜面；所述锁紧块靠近所述通孔的一端为圆台且其端面设置有第一磁块，所述第二凹槽内设置有与所述第一磁块相互吸引的第二磁块。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.本发明通过设置浮板、竖板，浮板内设置水平方向的第四通道，竖板内设置竖向方向的第二通道，浮板内还设置有两端分别与多个第四通道、第二通道连通的第三通道，第四通道内设置滑块，第三通道内设置推板，第二通道内设置活塞块，活塞块另一端与发电组件连接，第四通道内、第三通道内、第二通道内、活塞块与滑块之间填充有液体。由于滑块具有一定质量，在波浪作用下，滑块在第四通道内左右滑动，通过液体的作用，液体在第二通道内推动活塞块向上移动；同时，活塞块没有液体的作用且在其自身重力作用下，在第二通道内向下移动，如此反复，活塞块在第二通道内带动发电组件的工作端作上下往复运动，实现波浪发电目的。
附图说明
17.图1为本发明浮式发电机构整体结构剖视示意图；
18.图2为图1中a-a截面剖视示意图(图中省略部分连接板)；
19.图3为图1中c-c截面剖视示意图；
20.图4为本发明浮式发电机构倾斜状态剖视示意图(图中未示出填充液体)；
21.图5为本发明波浪能浮式发电平台整体结构示意图(图中仅示出两个浮式发电机构)；
22.图6为图5中b局部结构示意图；
23.图7为本发明连接组件剖视示意图(图中支撑板与连接组件处于分离状态)；
24.图8为本发明竖板在浮板上的另一种实施方案示意图。
25.图中：浮板1、竖板2、滑块3、推板4、第二限位块5、第四通道6、活塞块7、活塞杆8、第二通道9、第三通道10、线圈11、定子铁芯12、支撑板13、第一插孔14、第一凹槽15、弧形连接
板16、滑槽17、辅助重块18、电缆19、蓄电池20、永磁体21、链条23、插杆24、连接球25、连接块26、锁紧块27、第二凹槽28、第二磁块29、锁紧螺杆30、压缩弹簧31、第二插孔33、通孔34、第一磁块35、第一限位块36。
具体实施方式
26.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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.如图1-8所示，本发明公开了一种波浪能浮式发电装置，包括多个活动连接的浮式发电机构，每一所述浮式发电机构包括驱动组件及发电组件，所述驱动组件在波浪能的作用下发生左右倾斜，带动发电组件工作，实现波浪能发电目的。所述驱动组件包括浮板1、与浮板1连接的竖板2，所述浮板1上设置有水平方向的第一通道，所述第一通道内滑动设置有具有一定质量的滑块3，所述竖板2内设置有与所述第一通道连通、呈竖向方向的第二通道9，所述第二通道9内滑动设置有活塞块7，所述活塞块7远离所述第一通道的另一端设置有发电组件；所述第一通道与第二通道9内、所述滑块3与活塞块7之间填充有液体。
29.需要说明的是，第一通道与第二通道9垂直设置，形成“l”型通道。滑块3具有一定质量。滑块3的形状与尺寸与第一通道截面形状与尺寸相对应，使滑块3在第一通道内滑动时，能够推动液体在第一通道内移动。活塞块7的形状与尺寸与第二通道9截面形状与尺寸相对应，使活塞块7下端的液体不会进入活塞块7上端，液体在第二通道9内向上移动时，推动活塞块7在第二通道9内向上滑动。
30.需要说明的是，液体可以为液压油，也可以是水，优选液压油。所述第二通道9内、与第一通道的连接部设置有第一限位块36，所述第一限位块36限制活塞块7从第二通道9内落入第一通道。
31.如图1所示，浮板1随波浪向左倾斜，由于滑块3具有一定质量，滑块3由于自身重力原因，在第一通道内滑向低端(第一通道内左端)，挤压液体，液体从第一通道内流入第二通道9内，活塞块7在第二通道9内向上移动，带动所述发电组件的工作端在第二通道9内向上移动。浮板1随波浪向右倾斜，滑块3由于自身重力原因，在第一通道内由左端滑向右端，液体从第二通道9内回流至第一通道内，第二通道9内的活塞块7由于自身重力原因，在第二通道9内向下移动，回至第二通道9内最低点。如此循环，浮板1随波浪能发生左右倾斜，由于滑块3、液体、活塞块7的配合作用，发电组件的工作端在第二通道9内不断发生上下移动，实现波浪能发电目的。
32.进一步的，如图1-3所示，为了充分利用波浪能，所述浮板1上表面对称设置有两竖板2，两竖板2内均设置有第二通道9，与两所述竖板2对应的两第一通道之间相互连通，两连通的第一通道构成水平方向的第四通道6，所述第四通道6两端与所述第二通道9连通，构成倒“冂”型通道。第四通道6内、滑块3两侧与两活塞块7之间均填充有液体。所述浮板1水平状
态时，所述滑块3位于第四通道6中部，液体完全位于第四通道6内，第二通道9内没有液体，即活塞块7位于第二通道9内的最低点，如图1所示。
33.浮板1由向左倾斜状态变为向右倾斜时，滑块3由于自身重力原因，在第四通道6内由左端滑向右端，滑块3左侧的液体从第二通道9内回流至第一四通道内，左侧第二通道9内的活塞块7由于自身重力原因，在第二通道9内向下移动，回至第二通道9内最低点，带动左侧的发电组件的工作端在第二通道9内向下移动。由于滑块3的自重作用，滑块3右侧的液体从第四通道6流向右侧的第二通道9内，活塞块7在右侧的第二通道9内向上移动，带动右侧的发电组件的工作端在第二通道9内向上移动。如此，浮板1随波浪发生左右倾斜，左右两侧的发电组件同时工作，波浪能都能得到利用。
34.进一步的，为了让滑块3在第四通道6内更容易左右滑动，所述浮板1上方设置有辅助组件，辅助组件帮助滑块3在第四通道6内滑动。所述辅助组件包括与两所述竖板2顶端连接的弧形连接板16，所述弧形连接板16下端沿其弧边长度方向设置有弧形滑槽17，所述滑槽17上滑动设置有辅助重块18。所述浮板1水平状态时，所述辅助重块18位于所述弧形连接板16弧形边最高点。这种方案条件下，为了防止浮板1发生翻转，可以尽量将浮板1做大些。当浮板1随波浪向左倾斜时，辅助重块18在弧形滑槽17内也向左滑动，使浮板1向左发生倾斜的幅度更大，左侧活塞块7在第二通道9内向上移动的距离更大。同理，当浮板1随波浪向右倾斜时，辅助重块18在弧形滑槽17内也向右滑动，使浮板1向右发生倾斜的幅度更大，右侧活塞块7在第二通道9内向上移动的距离更大。
35.进一步的，所述弧形连接板16内沿其弧边长度方向设置有容纳固定电缆19的第一空腔，所述电缆19一端与所述发电组件连接，另一端连接有储存电能的容器。储存电能的容器可以为可充电蓄电池20，蓄电池20可拆卸设置在弧形连接板16内部，避免直接暴露于空气中。
36.为了能够利用波浪幅度较小的波浪能，浮式发电机构一种实施方式为：所述浮板1上平行设置有多个所述第四通道6，多个所述第四通道6两端均设置有第三通道10，每一所述第三通道10一端与一个所述第二通道9连通，另一端与多个所述第四通道6连通，所述第三通道10长度方向与所述第一通道长度方向相互垂直，所述第三通道10内滑动设置有推板4。所述第四通道6两端设置有第二限位块5，限制所述滑块3滑入所述第三通道10。通过设置第三通道10，将滑块3在第四通道6内滑动的距离先汇集起来，再整体转化为活塞块7在第二通道9的滑动距离。
37.为了能够利用波浪幅度较小的波浪能，浮式发电机构另一种实施方式为：所述浮板1上设置有多个与所述第四通道6对应的竖板2，每一所述竖板2内均设置有所述第二通道9，即浮板1上设置有多个与所述第四通道6对应的第二通道9。所述浮板1上平行设置有多个所述第四通道6，多个所述第四通道6两端均设置有第三通道10，所述第三通道10另一端与多个所述第二通道9连通。所述第四通道6两端设置有第二限位块5，限制所述滑块3滑入所述第三通道10。第二通道9的数量小于或等于第四通道6，优选小于第四通道6的数量，这样即使滑块3在第四通道6内滑动了较短的距离，也能转化成活塞块7在第二通道9内向上滑动较大的距离，适用于波浪幅度较小的场合。通过设置第三通道10，将滑块3在第四通道6内滑动的距离先整合起来，然后再根据第二通道9的数量重新分配。
38.进一步的，所述第二通道9、第四通道6垂直于其对应长轴线的横截面大小小于所
述第三通道10垂直于其长轴线的横截面大小。
39.进一步的，所述发电组件包括与所述活塞块7连接的活塞杆8，所述活塞杆8远离所述活塞块7的一端设置有多个永磁体21。具体地，所述活塞杆8外围设置有磁轭，磁轭是良导磁体，是磁极间的磁通路。永磁体21设置在磁轭外围，不同磁极间隔安装。所述第二通道9内、所述活塞块7上方设置有多个定子铁芯12，定子铁芯12呈圆筒形，圆筒内侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有线圈11(定子绕组)。
40.相邻两个浮式发电机构的连接方式为：所述浮板1下方设置有支撑板13，所述支撑板13下方开设有第一凹槽15，所述第一凹槽15内设置有气囊。支撑板13、气囊的底表面积大于浮板1的底表面积，通过设置气囊为发电机构减轻自身重力，提供足够的浮力，使其漂浮在海洋表面。
41.相邻两个所述浮式发电机构通过连接组件活动连接，所述连接组件包括链条23、设置在链条23两端的固定组件，所述固定组件包括固定连接的连接球25、连接块26，所述连接球25、连接块26内设置有容纳插杆24的第二凹槽28，所述第二凹槽28内、所述插杆24一端设置有压缩弹簧31，插杆24设置在第二凹槽28内，所述支撑板13上设置有与连接球25、连接块26适配的第一插孔14，所述第一插孔14内设置有与所述插杆24一端适配的第二插孔33。
42.需要说明的是，第一插孔14沿支撑板13长度或宽度方向贯穿设置，即第一插孔14的截面形状与连接球25和连接块26相对应，第一插孔14的长度与支撑板13长度或宽度方向一致。第一插孔14内可以设置多个第二插孔33，第二插孔33的位置就是链条23与支撑板13的连接位置。连接时，将固定组件沿支撑板13两侧插入第一插孔14内，此时插杆24在第二凹槽28内向内压缩压缩弹簧31，当插杆24移动至第二插孔33时，由于压缩弹簧31的作用，将插杆24远离压缩弹簧31的一端插入第二插孔33内，连接固定支撑板13与链条23。
43.进一步的，所述压缩弹簧31一端与所述第二凹槽28内壁固定连接，另一端与所述插杆24一端固定连接；所述第二凹槽28内活动设置有锁紧块27，所述压缩弹簧31设置在所述锁紧块27外围，所述连接块26上设置有允许锁紧螺杆30穿过的通孔34，所述锁紧块27靠近所述通孔34的一端、与锁紧螺杆30接触的侧面为斜面。优选的，所述锁紧块27靠近所述通孔34的一端为圆台。锁紧块27靠近所述通孔34的一端的端面设置有第一磁块35，所述第二凹槽28内设置有与所述第一磁块35相互吸引的第二磁块29。
44.固定组件处于自然状态(即链条23与支撑板13处于分离状态)，如图所示，第一磁块35与第二磁块29相互吸引，锁紧块27在第二凹槽28内、与远离插杆24的一端接触；压缩弹簧31处于原始状态(不伸缩)，插杆24远离压缩弹簧31的一端凸出第二凹槽28。
45.固定组件处于工作状态，当插杆24一端插入第二插孔33时，锁紧螺杆30慢慢插入通孔34的过程中，挤压锁紧块27在第二凹槽28内靠近插杆24，当锁紧螺杆30前端完全穿过通孔34时，锁紧块27远离通孔34的一端与插杆24抵紧，将插杆24另一端抵紧在第二插孔33内，防止插杆24在波浪的作用下与第二插孔33分离。锁紧螺杆30另一端可以通孔34螺帽与连接块26固定。
46.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.波浪能浮式发电装置，其特征在于：包括多个活动连接的浮式发电机构，每一所述浮式发电机构包括驱动组件，所述驱动组件包括浮板(1)、与浮板(1)连接的竖板(2)，所述浮板(1)上设置有水平方向的第一通道，所述第一通道内滑动设置有具有一定质量的滑块(3)，所述竖板(2)内设置有与所述第一通道连通、竖向方向的第二通道(9)，所述第二通道(9)内滑动设置有活塞块(7)，所述活塞块(7)远离所述第一通道的另一端设置有发电组件；所述第一通道与第二通道(9)内、所述滑块(3)与活塞块(7)之间填充有液体。2.根据权利要求1所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述浮板(1)上对称设置有两竖板(2)，与两所述竖板(2)对应的两第一通道之间相互连通，构成水平方向的第四通道(6)，所述第四通道(6)两端与所述第二通道(9)连通，构成倒“冂”型通道；所述浮板(1)水平状态时，所述滑块(3)位于第四通道(6)中部。3.根据权利要求2所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述浮板(1)上方设置有辅助组件，所述辅助组件包括与两所述竖板(2)顶端连接的弧形连接板(16)，所述弧形连接板(16)下端沿其弧边长度方向设置有弧形滑槽(17)，所述滑槽(17)上滑动设置有辅助重块(18)；所述浮板(1)水平状态时，所述辅助重块(18)位于所述弧形连接板(16)弧形边最高点。4.根据权利要求3所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述弧形连接板(16)内沿其弧边长度方向设置有容纳固定电缆(19)的第一空腔，所述电缆(19)一端与所述发电组件连接，另一端连接有储存电能的容器。5.根据权利要求2-4任意一项所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述浮板(1)上平行设置有多个所述第四通道(6)，多个所述第四通道(6)两端均设置有第三通道(10)，每一所述第三通道(10)一端与所述第二通道(9)连通，另一端与多个所述第四通道(6)连通，所述第三通道(10)长度方向与所述第一通道长度方向相互垂直，所述第三通道(10)内滑动设置有推板(4)。6.根据权利要求2所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述浮板91上设置有多个与所述第四通道(6)对应的竖板(2)，每一所述竖板(2)内均设置有所述第二通道(9)；所述浮板(1)上平行设置有多个所述第四通道(6)，多个所述第四通道(6)两端均设置有第三通道(10)，所述第三通道(10)另一端与多个所述第二通道(9)连通。7.根据权利要求5所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述第二通道(9)、第四通道(6)垂直于其对应长轴线的横截面大小小于所述第三通道(10)垂直于其长轴线的横截面大小；所述第四通道(6)两端设置有第二限位块(5)，限制所述滑块(3)滑入所述第三通道(10)。8.根据权利要求1所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述发电组件包括与所述活塞块(7)连接的活塞杆(8)，所述活塞杆(8)外围设置有磁轭，且活塞杆(8)远离所述活塞块(7)的一端设置有多个磁极间隔设置的永磁体(21)；所述第二通道(9)内、所述活塞块(7)上方设置有多个定子铁芯(12)，定子铁芯(12)内侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有线圈(11)。9.根据权利要求1所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述浮板(1)下方设置有支撑板(13)，所述支撑板(13)下方开设有第一凹槽(15)，所述第一凹槽(15)内设置有气囊；相邻两个所述浮式发电机构通过连接组件活动连接，所述连接组件包括链条(23)、设置在
链条(23)两端的固定组件，所述固定组件包括固定连接的连接球(25)、连接块(26)，所述连接球(25)、连接块(26)内设置有容纳插杆(24)的第二凹槽(28)，所述第二凹槽(28)内、所述插杆(24)一端设置有压缩弹簧(31)，所述支撑板(13)上设置有与连接球(25)、连接块(26)适配的第一插孔(14)，所述第一插孔(14)内设置有与所述插杆(24)一端适配的第二插孔(33)。10.根据权利要求9所述的波浪能浮式发电装置，其特征在于：所述压缩弹簧(31)一端与所述第二凹槽(28)内壁固定连接，另一端与所述插杆(24)一端固定连接；所述第二凹槽(28)内活动设置有锁紧块(27)，所述压缩弹簧(31)设置在所述锁紧块(27)外围，所述连接块(26)上设置有允许锁紧螺杆(30)穿过的通孔(34)，所述锁紧块(27)靠近所述通孔(34)的一端、与锁紧螺杆(30)接触的侧面为斜面；所述锁紧块(27)靠近所述通孔(34)的一端为圆台且其端面设置有第一磁块(35)，所述第二凹槽(28)内设置有与所述第一磁块(35)相互吸引的第二磁块(29)。

技术总结
本发明属于水力设备领域，具体涉及波浪能浮式发电装置。具体技术方案为：每一所述浮式发电机构包括驱动组件，所述驱动组件包括浮板、与浮板连接的竖板，所述浮板上设置有水平方向的第一通道，所述第一通道内滑动设置有具有一定质量的滑块，所述竖板内设置有与所述第一通道连通、竖向方向的第二通道，所述第二通道内滑动设置有活塞块，所述活塞块远离所述第一通道的另一端设置有发电组件；所述第一通道与第二通道内、所述滑块与活塞块之间填充有液体。浮板随波浪能发生左右倾斜，由于滑块、液体、活塞块的配合作用，发电组件的工作端在第二通道内不断发生上下移动，实现波浪能发电目的。的。的。


技术研发人员：毛鸿飞 吴光林 赫岩莉 林金波 田正林 杨蕙 何栋彬
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/5/11