一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器

1.本发明涉及转换器领域，具体是涉及一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器。


背景技术：

2.随着全球经济科技的发展和现代生活水平的提高，人类对能源的需求量是越来越大，传统化石能源不但面临着枯竭的一天；而且，其所带来环境问题已危及到人类生存和发展；寻找可替代无污染持续可利用的绿色能源，已是世界各国的一个共识；我国是一个人口大国也是能源消费大国；随着国民经济的高速发展，我国已成为世界能源进口的第一大国；其实，早在二十多年前我国就如何开发利用清洁能源，减少对传统能源的依赖就做出过战略性部署，这些年来我国通过优先发展水电、风电和太阳能光伏发电，可以说我国这些年来的清洁能源开发利用成效十分显著；2018年全国总发电量67914.2亿千瓦时，其中水电11027.5亿千瓦时，占总发电量的16.7％；风电3253.2亿千瓦时，占总发电量的 4.79％；太阳能光伏发电量894.46亿千瓦时，占总发电量的4.33％。由此可见我国的清洁能源在全国发电量中已占据了四分之一强；然而这些清洁能源的发电设备，除了风能利用比较成熟外，海洋能的利用还都是在起步阶段，没有通用和成熟的设备；由于海洋中环境复杂，因此海洋能发电装置比一般的其他发电装置需要维修的次数会更多，导致维修成本居高不下。


技术实现要素：

3.针对现技术所存在的问题，提供一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，通过连杆机构与系泊系统相连接，在波浪的作用下，连杆会随浮体结构物的摇晃而推动直线发电装置往复运动进行发电。同时，我们考虑到系泊平台上部还有大量的空间可以利用，我们设计了波浪摆锤，更加充分的利用系泊平台左右摇晃产生的能量。通过固定导轨等附体使得摆锤能够随着浮动平台的摇摆实现摆动，进而驱动顶部的发电机构往复转动进行发电。
4.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，包括浮动平台，以及用以将浮台系泊在海底的系泊锚链；浮动平台上设置有发电组件，浮动平台的底部设置有刮料组件，发电装置包括直线发电组件、密封装置、摆动式发电装置和减震装置，直线发电组件的数量为四个且镜像对称设置在浮动平台的左右两侧，摆动式发电装置固定设置在浮动平台的上方，密封装置固定设置在浮动平台的上方且位于摆动组件的下方，减震装置固定设置在摆动式发电装置上，摆动式发电装置的顶部还设置有安全传输装置。
6.优选的，直线发电机装置包括主动连杆、从动连杆、第一电磁振子、第二电磁振子、第一支撑柱和第二支撑柱；第一支撑柱与第二支撑柱均固定设置在浮动平台上，主动连杆铰接设置在第一支撑柱的一侧，主动连杆靠近锚链的一侧与锚链铰接，主动连杆远离锚链的一侧与从动连杆的一侧铰接，从动连杆与第二支撑柱铰接设置，第一磁振子固定设置在
主动连杆远离锚链的一侧下方，第二磁振子固定设置在从动连杆远离主动连杆一侧的下方。
7.优选的，摆动式发电装置包括第三支架、摆锤支撑臂、摆锤导轨、摆锤、皮带轮组件和发电机；第三支架固定设置在浮动平台上，摆锤支撑臂的一端与第三支架的内底部铰接，摆锤固定设置在摆锤支撑臂远离第三支架的一侧，摆锤导轨固定设置在摆锤下方，发电机固定设置在第三支架上，皮带轮组件的一侧连接摆锤支撑臂，另一侧与发电机固定连接。
8.优选的，减震装置包括第一减震机构和第二减震机构，第一减震机构固定设置在摆锤导轨的左侧，第二减震机构固定设置在摆锤导轨的右侧。
9.优选的，第一减震机构与第二减震机构结构相同，第一减震机构包括第二滑动块、固定块和减震弹簧，固定块固定设置在摆锤导轨上，第二滑动块滑动设置在导轨上，减震弹簧的一端与固定块固定连接，另一端与第二滑动杆块固定连接。
10.优选的，第二滑动块上设置多重减震体。
11.优选的，密封装置包括密封箱，密封箱固定设置在摆锤导轨上。
12.优选的，安全信号传输装置还包括信号传输设备、第一支架、航标灯和电池组，第一支架固定设置在第三支架的顶部，航标灯固定设置在第一支架上，信号传输设备固定设置在第三支架的顶部且位于第一支架的旁侧。
13.优选的，信号传输设备上设置有避雷针。
14.优选的，其特征在于，刮料装置包括滑动组件、刮料板、x形支架、驱动组件、第二支架、双向丝杆、第一滑块和第二滑块；第二支架固定设置在浮动平台的底部，双向丝杆转动设置在第二支架上，第一滑块与第二滑块滑动设置在双向丝杆上，驱动组件固定设置在第二支架的一侧，驱动组的输出端与双向丝杆固定连接，x形支架具有若干个，每个x形支架之间均相互铰接的连接在一起，靠近第二支架的一侧分别与第一滑块和第二滑块铰接，刮料板的顶部与浮动平台的底部抵接，刮料板靠近x形支架的一侧与x形支架的两侧铰接，滑动组件具有一对且镜像设置在刮料板的左右两侧。
15.本技术相比较于现有技术的有益效果是：
16.1.本发明专利安装有阵列式直线发装置，通过连杆机构与系泊系统相连接，在波浪的作用下，连杆会随浮体结构物的摇晃而推动直线发电装置往复运动进行发电；
17.2.本发明专利通过浮动平台上安装有波浪摆锤，通过固定导轨等附体使得摆锤能够随着平台的摇摆实现摆动，进而驱动顶部的发电机构往复转动进行发电。
附图说明
18.图1是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的主视图；
19.图2是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的局部立体结构示意图一；
20.图3是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的局部立体结构示意图二；
21.图4是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的局部立体结构示意图三；
22.图5是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的局部立体结构示意图
四；
23.图6是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的立体结构示意图；
24.图7是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的局部立体结构示意图五；
25.图8是一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器的图5中a处放大图。
26.图中标号为：
27.1-浮动平台；
28.11-系泊锚链；
29.12-刮料装置；
30.121-滑动组件；
31.122-刮料板；
32.123-x形支架；
33.124-驱动组件；
34.125-第二支架；
35.126-双向丝杆；
36.127-第一滑块；
37.128-第二滑块；
38.2-发电组件；
39.21-直线发电机装置；
40.211-从动连杆；
41.212-主动连杆；
42.213-第一电磁振子；
43.214-第二电磁振子；
44.215-第一支撑柱；
45.216-第二支撑柱；
46.22-密封装置；
47.221-密封箱；
48.23-摆动式发电装置；
49.231-摆锤支撑臂；
50.232-摆锤导轨；
51.233-摆锤；
52.234-发电机；
53.235-第三支架；
54.24-减震装置；
55.241-第一减震机构；2411-第二滑动块；2412-固定块；2413-减震弹簧；
56.242-第二减震机构；
57.3-安全传输装置；
58.31-信号传输设备；
59.32-避雷针；
60.33-第一支架；
61.34-航标灯；
62.35-蓄电池组。
具体实施方式
63.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
64.参见图1至图8所示，一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，包括浮动平台1 以及用以将浮台系泊在海底的系泊锚链11；浮动平台1上设置有发电组件2，浮动平台1的底部设置有刮料组件，发电装置包括直线发电组件2、密封装置22、摆动式发电装置23和减震装置24，直线发电组件2的数量为四个且镜像对称设置在浮动平台1的左右两侧，摆动式发电装置23固定设置在浮动平台1的上方，密封装置22固定设置在浮动平台1的上方且位于摆动组件的下方，减震装置24固定设置在摆动式发电装置23上，摆动式发电装置23的顶部还设置有安全传输装置3。
65.当需要发电时，通过将浮动平台1放置在海面上，在波浪的作用下，直线发电组件2会随浮动平台1的摇晃而推动直线发电机234装置21往复运动进行发电；同时，在海面风浪较大的情况下，通过摆动式发电装置23能够实现摆动发电，更加充分的利用系泊平台左右摇晃产生的能量；通过固定导轨使得摆锤233能够随着浮动平台1的摇摆实现左右摆动，进而驱动顶部的发电机234构往复转动进行发电；当海面风浪较大时，通过减震装置24可以充分吸收摆动式发电装置23在摆动状态下所产生的冲击力，从而延长设备的使用寿命，又通过摆动式发电装置23外设置的密封装置22，实现在恶劣海况中可起到良好的密封性，从而进一步增加设备的使用寿命，通过摆动式发电装置23的顶部设置的安全传输装置3，可以实现岸基人工观察设备的动态以及发电情况，有利于岸基操作人员随时了解设备的工作状态，当浮动平台1在海面上的作业时间过久时，海水中的微小生物会附着在浮动平台1的底部，通过浮动平台1底部设置的刮料组件，可在平静的海况下对于浮动平台1底部的清理，从而防止浮动平台1因为长期不清理而导致浮动平台1的浮力不够，同时也有效的防止因为生物的附着浮游生物导致浮动平台1腐蚀过快，从而减少浮动平台1的使用寿命，通过本装置的使用，能够实现对海洋能尤其是波浪能的联合应用，在保护了环境的同时并获得清洁能源。
66.参见图1至图5所示，直线发电机234装置21包括主动连杆212、从动连杆211、第一电磁振子213、第二电磁振子214、第一支撑柱215和第二支撑柱216；第一支撑柱215与第二支撑柱216均固定设置在浮动平台1上，主动连杆212铰接设置在第一支撑柱215的一侧，主动连杆212靠近锚链的一侧与锚链铰接，主动连杆212远离锚链的一侧与从动连杆211的一侧铰接，从动连杆211与第二支撑柱216铰接设置，第一磁振子固定设置在主动连杆212 远离锚链的一侧下方，第二磁振子固定设置在从动连杆211远离主动连杆212一侧的下方。
67.当海面风浪较大时，通过海面波浪的起伏，锚链通过松紧使得主动杆能够上下摆动，在浮动平台1上设置有可与第一电磁振子213与第二电磁振子214配合的磁力洞，当第一电磁振子213处于最高点，第二电磁振子214处于最低点，这种状态是由于海面兴浪，导致装置左边处于波峰时，浮动平台1向左倾斜，但由于系泊锚链11的牵引导致连杆被向下牵引所
致；第二电磁振子214处于最高点，第一电磁振子213于最低点；这种状态是由于海面兴浪，导致装置左边处于波谷时，浮动平台1右半向下倾斜，此时振子的自身重力牵引所致，左右两个直线发电机234组在正常工作时也不一定会处于同步调的运动，通过第一电磁振子213与第二电磁振子214配合磁力洞往复运动，从而形成切割磁力线，进而实现发电。
68.参见图1至图5所示，摆动式发电装置23包括第三支架235、摆锤支撑臂231、摆锤导轨232、摆锤233、皮带轮组件和发电机234；第三支架235固定设置在浮动平台1上，摆锤支撑臂231的一端与第三支架235的内底部铰接，摆锤233固定设置在摆锤支撑臂231远离第三支架235的一侧，摆锤导轨232固定设置在摆锤233下方，发电机234固定设置在第三支架235上，皮带轮组件的一侧连接摆锤支撑臂231，另一侧与发电机234固定连接。
69.当需要通过摆懂事发电组件2发电时，通过摆锤233底部设置的第一滑动块，第一滑动块可与摆锤导轨232配合滑动，当海面的风浪相对较大时，使得摆锤233通过第一滑动块沿着摆锤导轨232左右滑动，摆锤导轨232为半圆弧状，听过摆锤233与摆锤导轨232的相对运动使得摆锤支撑臂231同时进行左右摆动，在摆锤支撑臂231摆动的同时带动皮带轮组件转动，皮带轮组件由第一转动轮和第二转动轮组成，第一转动轮与第二转动轮通过皮带传动，第一转动轮固定式设置在摆锤支撑臂231上，通过摆锤支撑臂231的摆动，使得第一转动轮转动，第一转动轮通过皮带的传动使得固定在发电机234一端的第二转动轮同时转动，通过第二转动轮转动，带动发电机234内部的转子转动，从而切割磁力线产生电流发电。摆锤233 在正常工作时也是有两种基本状态；摆锤233沿着导轨处于摆锤233能够达到的左侧最高点或者右侧最高点；摆锤233只有向左摆动时才会带动电机转动。
70.参见图5和图8所示，减震装置24包括第一减震机构241和第二减震机构242，第一减震机构241固定设置在摆锤导轨232的左侧，第二减震机构242固定设置在摆锤导轨232的右侧。
71.当海面风浪较大时，摆锤233在摆锤导轨232上左右滑动，通过第一减震机构241和第二减震机构242的设置，使得摆锤233在摆锤导轨232上摆动一定幅度时起到限位作用，并且，根据不同的风浪大小使得摆锤233在滑动时的速度不等，由于摆锤233有一定重量，所以在摆锤233接触减震装置24的瞬间会产生极大的冲击力，通过第一减震机构241与第二减震机构242的设置，给予摆锤233有效的缓冲力，从而延长摆锤233的使用寿命，进而增加实用性。
72.参见图5和图8所示，第一减震机构241与第二减震机构242结构相同，第一减震机构 241包括第二滑动块2411、固定块2412和减震弹簧2413，固定块2412固定设置在摆锤导轨 232上，第二滑动块2411滑动设置在导轨上，减震弹簧2413的一端与固定块2412固定连接，另一端与第二滑动块2411固定连接。
73.当风浪较大时，摆锤233通过摆锤导轨232抵接至第二滑动块2411时，第二滑动块2411 将摆锤233的滑动力传递至减震弹簧2413上，减震弹簧2413将摆锤233的滑动力传递给固定块2412，由于固定块2412固定在摆锤导轨232上，减震弹簧2413压缩，通过弹性力抵消摆锤233的滑动力，使得摆锤233在抵接第二滑动块2411时能够实现软着陆，从而增加摆锤 233的使用寿命。
74.参见图5和图8所示，第二滑动块2411上设置多重减震体。
75.多重减震体由多层弹性橡胶组成，弹性橡胶与弹性橡胶之间还设置多个弹性元
件，当摆锤233抵接第二滑块128时，通过第二滑块128上设置的多重减震体能够使得减震装置24的减震效果更好，从而极大的延长了减震装置24的使用寿命，增加实用性。
76.参见图1至图8所示，，密封装置22包括密封箱221，密封箱221固定设置在摆锤导轨 232上。
77.密封箱221的顶部设置有摆动导轨用于摆锤支撑臂231摆动时所需摆动空间，在摆动导轨中设置有橡胶密封套，当摆锤支撑臂231摆动时，摆锤导轨232所经过的摆动导轨的橡胶密封套会自动重合，位于摆锤支撑臂231附件的橡胶密封套则会收起，从而使得除摆锤支撑臂231下方的密封橡胶套打开外，摆动导轨其余密封橡胶套部分则始终重叠，从而保持密封效果，延长设备的使用寿命
78.参见图7所示，安全信号传输装置还包括信号传输设备31、第一支架33、航标灯34和电池组，第一支架33固定设置在第三支架235的顶部，航标灯34固定设置在第一支架33上，信号传输设备31固定设置在第三支架235的顶部且位于第一支架33的旁侧。
79.通过信号传输设备31，使得岸基操作人员能够随时掌控设备的使用情况，进而进行下一步的判断，摆动式发电机234组件与直线发电机234装置21与电池组接通，电池组给航标灯 34供电，通过第一支架33上设置的航标灯34，在设备既能发电的同时也可给过往的船舶指引方向，进一步提高设备的实用性。
80.参见图7所示，信号传输设备31上设置有避雷针32。
81.通过避雷针32的设定，使得设备即使遇到雷雨天气依然能够正常运行，让设备始终保持在安全环境中正常运行。
82.参见图1至图5所示，刮料装置12包括滑动组件121、刮料板122、x形支架123、驱动组件124、第二支架125、双向丝杆126、第一滑块127和第二滑块128；第二支架125固定设置在浮动平台1的底部，双向丝杆126转动设置在第二支架125上，第一滑块127与第二滑块128滑动设置在双向丝杆126上，驱动组件124固定设置在第二支架125的一侧，驱动组的输出端与双向丝杆126固定连接，x形支架123具有若干个，每个x形支架123之间均相互铰接的连接在一起，靠近第二支架125的一侧分别与第一滑块127和第二滑块128铰接，刮料板122的顶部与浮动平台1的底部抵接，刮料板122靠近x形支架123的一侧与x形支架123的两侧铰接，滑动组件121具有一对且镜像设置在刮料板122的左右两侧。
83.当浮动平台1在海底长期作业后，海水中的浮游生物会附着在浮动平台1的底部，通过驱动组件124带动双向丝杆126转动，驱动组件124可以为伺服电机，双向丝杆126的转动带动第一滑快与第二滑块128相向或者反向移动，当第一滑块127与第二滑块128移动时，x 形支架123则会进行收缩运动，进而带动刮料板122的左右移动，从而实现刮料板122对于浮动平台1底部的刮料清洁，滑动组件121由滑动板和导轨组成，导轨为一对且镜像设置在浮动平台1的两侧，滑动板固定设置在刮料板122的左右两侧，滑动板可沿导轨左右滑动，通过刮料装置12两侧设置的滑动组件121，使得刮料板122在进行刮料的过程中更加稳定，增加刮料效果，刮料装置12的使用寿命。
84.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，包括浮动平台(1)，以及用以将浮台系泊在海底的系泊锚链(11)；浮动平台(1)上设置有发电组件(2)，浮动平台(1)的底部设置有刮料组件，发电装置包括直线发电组件(2)、密封装置(22)、摆动式发电装置(23)和减震装置(24)，直线发电组件(2)的数量为四个且镜像对称设置在浮动平台(1)的左右两侧，摆动式发电装置(23)固定设置在浮动平台(1)的上方，密封装置(22)固定设置在浮动平台(1)的上方且位于摆动组件的下方，减震装置(24)固定设置在摆动式发电装置(23)上，摆动式发电装置(23)的顶部还设置有安全传输装置(3)。2.根据权利要求1所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，直线发电机(234)装置(21)包括主动连杆(212)、从动连杆(211)、第一电磁振子(213)、第二电磁振子(214)、第一支撑柱(215)和第二支撑柱(216)；第一支撑柱(215)与第二支撑柱(216)均固定设置在浮动平台(1)上，主动连杆(212)铰接设置在第一支撑柱(215)的一侧，主动连杆(212)靠近锚链的一侧与锚链铰接，主动连杆(212)远离锚链的一侧与从动连杆(211)的一侧铰接，从动连杆(211)与第二支撑柱(216)铰接设置，第一磁振子固定设置在主动连杆(212)远离锚链的一侧下方，第二磁振子固定设置在从动连杆(211)远离主动连杆(212)一侧的下方。3.根据权利要求1所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，摆动式发电装置(23)包括第三支架(235)、摆锤支撑臂(231)、摆锤导轨(232)、摆锤(233)、皮带轮组件和发电机(234)；第三支架(235)固定设置在浮动平台(1)上，摆锤支撑臂(231)的一端与第三支架(235)的内底部铰接，摆锤(233)固定设置在摆锤支撑臂(231)远离第三支架(235)的一侧，摆锤导轨(232)固定设置在摆锤(233)下方，发电机(234)固定设置在第三支架(235)上，皮带轮组件的一侧连接摆锤支撑臂(231)，另一侧与发电机(234)固定连接。4.根据权利要求1所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，减震装置(24)包括第一减震机构(241)和第二减震机构(242)，第一减震机构(241)固定设置在摆锤导轨(232)的左侧，第二减震机构(242)固定设置在摆锤导轨(232)的右侧。5.根据权利要求4所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，第一减震机构(241)与第二减震机构(242)结构相同，第一减震机构(241)包括第二滑动块(2411)、固定块(2412)和减震弹簧(2413)，固定块(2412)固定设置在摆锤导轨(232)上，第二滑动块(2411)滑动设置在导轨上，减震弹簧(2413)的一端与固定块(2412)固定连接，另一端与第二滑动块(2411)固定连接。6.根据权利要求5所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，第二滑动块(2411)上设置多重减震体。7.根据权利要求1所述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，密封装置(22)包括密封箱(221)，密封箱(221)固定设置在摆锤导轨(232)上。8.根据权利要求1述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，安全信号传输装置还包括信号传输设备(31)、第一支架(33)、航标灯(34)和电池组，第一支架(33)固定设置在第三支架(235)的顶部，航标灯(34)固定设置在第一支架(33)上，信号传输设备(31)固定设置在第三支架(235)的顶部且位于第一支架(33)的旁侧。9.根据权利要求8述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，
信号传输设备(31)上设置有避雷针(32)。10.根据权利要求1述的一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器，其特征在于，刮料装置(12)包括滑动组件(121)、刮料板(122)、x形支架(123)、驱动组件(124)、第二支架(125)、双向丝杆(126)、第一滑块(127)和第二滑块(128)；第二支架(125)固定设置在浮动平台(1)的底部，双向丝杆(126)转动设置在第二支架(125)上，第一滑块(127)与第二滑块(128)滑动设置在双向丝杆(126)上，驱动组件(124)固定设置在第二支架(125)的一侧，驱动组的输出端与双向丝杆(126)固定连接，x形支架(123)具有若干个，每个x形支架(123)之间均相互铰接的连接在一起，靠近第二支架(125)的一侧分别与第一滑块(127)和第二滑块(128)铰接，刮料板(122)的顶部与浮动平台(1)的底部抵接，刮料板(122)靠近x形支架(123)的一侧与x形支架(123)的两侧铰接，滑动组件(121)具有一对且镜像设置在刮料板(122)的左右两侧。

技术总结
本发明涉及转换器领域，具体是涉及一种基于摆动式和直线发电装置的波浪能转换器；包括浮动平台，以及用以将浮台系泊在海底的系泊锚链；浮动平台上设置有发电组件，浮动平台的底部设置有刮料组件，发电装置包括直线发电组件、密封装置、摆动式发电装置和减震装置，摆动式发电装置固定设置在浮动平台的上方，密封装置固定设置在浮动平台的上方且位于摆动组件的下方，减震装置固定设置在摆动式发电装置上，摆动式发电装置的顶部还设置有安全传输装置。通过直线发电组件与摆动式发电组件的设置，在波浪的作用下，连杆会随浮动平台的摇晃而推动直线发电装置和摆动式发电装置往复运动进行发电。动进行发电。动进行发电。


技术研发人员：许江蓝 徐鹏 李冬傲
受保护的技术使用者：浙江海洋大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/5/11