CN101713632B - 一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，包括有主轴、固定连接在主轴一端上的阻尼器支架、设置在阻尼器支架上的阻尼器、一端竖直与主轴连接、另一端横向设有短柄的拨杆；在阻尼器支架的旁侧，分别竖直设有与主轴连接的左动杆和右动杆；在主轴上方的左动杆上横向设有第一连接杆，在第一连接杆上分别设有第一小齿轮、第一逆止器、第一圆盘，第一传感器探头，第一传感器接收端；在主轴下方的右动杆上横向设有第二连接杆，在该第二连接杆上分别设有第二小齿轮、第二逆止器、第二圆盘，第二传感器探头，第二传感器接收端；在右动杆的旁侧还设有与主轴滑动连接的的铅垂杆，连接在铅垂杆与主轴相连接轴套上的大齿轮。

Description

一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置 

技术领域

本发明属于一种波浪能利用装置，尤其是一种跟随鸭式波浪能发电机构浮态变化，准确测量鸭体在波浪作用下真实转动角度，能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置。 

背景技术

鸭式波浪能装置是一在波浪作用下绕轴旋转，纵剖面近似为鸭蛋型的漂浮式波浪能装置。装置在波浪作用下绕轴转动角度的大小是判断波浪做功能力的重要参数，波浪近似为正弦运动，相应的鸭体在波浪作用下转动的角度也近似为正弦，根据测得的角度启动对应数量的负载，可实现能量转换效率的最优化。因此准确测量该转角至关装置能量转换效率的高低。漂浮式波浪能装置的浮态是靠调节重力和浮力的大小和分布来实现的，由于漂浮式波浪能装置长时间工作在海洋中，由于部分密封件失效或提供浮力的构件(如气囊)的大小和分布随时间推移会有所改变，进而装置浮态也会改变，浮态的变化直接导致转角测量的误差。波浪能装置投入到海洋中后就持续受波浪作用，装置一直处于运动状态，很难出现装置稳定不动的情况，这样转角测量也无法寻找静态时机完成清零调整，浮态变化产生的测量误差也就无法消除。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术漂浮式波浪装置由于浮态变化、部分部件失效，无法准确进行鸭体旋转角度测量的技术问题，提供一种能自动消除浮态变化产生的误差，较为准确测量鸭体旋转角度的转角测量装置。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，包括有主轴、固定连接在主轴一端上的阻尼器支架、设置在阻尼器支架上的阻尼器、拨杆；所述拨杆一端竖直与主轴连接，并另一端横向设有短柄；所述阻尼器两端分别与阻尼器支架和拨杆铰接；在阻尼器支架的旁侧，分别竖直设有与主轴连接的左动杆和右动杆，该短柄设置在左动杆和右动杆之间；在主轴上方的左动杆上横向设有第一连接杆，在该第一 连接杆上分别设有第一小齿轮、第一逆止器、第一圆盘，在第一逆止器上设有朝向第一圆盘的第一传感器探头，该第一圆盘上布设有多个第一传感器接收端，第一小齿轮的轴通过第一逆止器连接第一传感器探头；在主轴下方的右动杆上横向设有第二连接杆，在该第二连接杆上分别设有第二小齿轮、第二逆止器、第二圆盘，在第二逆止器上设有朝向第二圆盘的第二传感器探头，该第二圆盘上布设有多个第二传感器接收端，第二小齿轮的轴通过第二逆止器连接第二传感器探头；在右动杆的旁侧还设有与主轴滑动连接的的铅垂杆，还包括有连接在铅垂杆与主轴相连接轴套上的大齿轮，该大齿轮两端分别与第一小齿轮和第二小齿轮啮合连接。 

在所述铅垂杆的末端连接有重块。在铅垂杆的末端连接有重块，其主要作用是突出重力作用，使铅垂杆始终指向垂直位置，能起到稳定大齿轮的作用。 

在所述左动杆、右动杆的末端分别连接有重块。在左动杆、右动杆的末端加载重量，其主要目的是突出重力作用，左动杆和右动杆上的重力分量迫使漂浮式波浪能装置发生浮态变化时阻尼器的长度发生变化，抵消浮态变化产生的转角误差。 

所述阻尼器包括有液压缸体，在该液压缸体内设有活塞，在活塞的两侧、液压缸体内注满有液压油，所述活塞上开有多个通孔。该阻尼器能起着适应浮态变化，准确测量转角的作用。阻尼器的构造类似于液压缸，不同之处为液压缸的活塞与缸体内壁之间是处于密封状态，不允许有漏油现象，而该阻尼器是在液压缸的活塞上钻出合适尺寸的通孔，活塞两侧注满油，当液压缸体两端受到拉伸或压缩时，活塞向某一方向运动，对应缸体的液压油需克服一定的阻力穿过活塞，活塞的运动速度可根据受力大小和开孔大小做调整。初始状态，拨杆、左动杆和右动杆都处于竖直位置，转角测量过程如前面所述。若鸭体浮态出现变化，假设其状态向左偏于一定的角度，则转角测量装置主轴向左偏于一定的角度，主轴带动阻尼器支架，通过阻尼器，拨杆拉动左动杆向左偏转一定的角度，末端特意加重的左动杆因偏离竖直位置，将持续给阻尼器一定的压力，阻尼器长时间受压，活塞会迫使其内部液压油克服一定的阻力穿过活塞，活塞位置发生变化，阻尼器的长度也会发生变化，该变化是朝着减小偏差角度的方向进行。经过一定的时间，阻尼器长度的变化完全抵消了转角偏差，这样浮态变化产生的误差就被本发明装置给修正了。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明装置不但使用于测量飘浮式波浪能装置转角，也可用于测量有类似工作状态的其他装置；其能自动消除浮态变化产生的误差，较为准确测量漂浮物的旋转角度，本发明装置简单易制造，安装方便。 

附图说明

图1为本发明转角测量装置结构示意图； 

图2为本发明阻尼器结构示意图； 

图3为图2的D部分放大示意图； 

附图标记说明：1-主轴，2-阻尼器支架，3-阻尼器，31-液压缸体，32-活塞，321-通孔，33-液压油，34-连接端，4-拨杆，41-短柄，5-左动杆，51-第一连接杆，6-右动杆，61-第二连接杆，7-第一小齿轮，8-第二小齿轮，9-大齿轮，10-铅垂杆，11-第一逆止器，12-第二逆止器，13-第一传感器探头，14-第二传感器探头，15-第一圆盘，16-第二圆盘，17-第一传感器接收端，18-第二传感器接收端，19-第一重块，20-第二重块，21-第三重块，101-轴套。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。 

实施例： 

请参阅图1所示，一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，在鸭体壳体旋转中心处固定安装一主轴1、固定连接在主轴1一端上的阻尼器支架2、设置在阻尼器支架2上的阻尼器3、拨杆4；拨杆4一端竖直与主轴1连接，并穿过阻尼器支架2，另一端横向设有短柄41；阻尼器3两端分别与阻尼器支架2和拨杆4铰接；在阻尼器支架2的旁侧，分别竖直设有与主轴1连接的左动杆5和右动杆6，该短柄41设置在左动杆5和右动杆6之间，本实施例中，左动杆5是设置在短柄41的外侧，右动杆6是设置在短柄41的内侧，利用该短柄，拨杆4可拨动左动杆5和右动杆6分别朝左和右旋转，失去拨杆4动力的左动杆5和右动杆6在重力作用下可回到铅垂位置；在主轴1上方的左动杆5上横向设有第一连接杆51，在该第一连接杆51上分别设有第一小齿轮7、第一逆止器11、第一圆盘15，在第一逆止器11上设有朝向第一圆盘15的第一传感器探头13，该第一圆盘15上均匀布设有多个第一传感器接收端17，第一小齿轮7的轴通过第一逆止器11连接第一传感器探头13；在主轴1下方的右动杆6上横向设有第二连接杆61，在该第二连接杆61上分别设有第二小齿轮8、第二逆止器12、第二圆盘16，在第二逆止器12上设有朝向第二圆盘16的第二传感器探头14，该第二圆盘16上均匀布设有多个第二传感器接收端18，第二小齿轮8的轴通过第二逆止器12连接第二传感器探头14；在右动杆6的旁侧还设有与主轴1滑动连接的的铅垂杆10，还包括有连接在铅垂杆10与主轴1连接的轴套101上的大齿轮9，大齿轮9与铅垂杆10一体，与主轴1形成滑动副，可绕主轴1自由转动，该大齿轮9两端还分别与第一小齿轮7和第二小齿轮8啮合连接。在铅垂杆10、左动杆5、右动杆6的末端均连接有重块19。 

请参阅图2和图3所示，阻尼器3包括有液压缸体31，在该液压缸体31内设有活塞32，在活塞32的两侧、液压缸体31内注满有液压油33，活塞32上开有多个通孔321；阻尼器3左右两端具有两个连接端34，阻尼器3通过连接端34分别与阻尼器支架2和拨杆4铰接连接。 

本发明装置的工作原理与工作过程描述如下： 

第一个运动状态(左动杆的运动状态)：鸭体从水平位置向下转动至最低位置阶段，与漂浮鸭式波浪能装置壳体固定连接的转角测量装置的主轴1向左转动，主轴1带动与其固定连接的阻尼器支架2向左转动，阻尼器支架2通过阻尼器3拉动拨杆4向左转动；拨杆4拉动左动杆5从最初的竖直位置向左转动；左动杆5上的第一小齿轮7绕大齿轮9向左转动，小齿轮7的转轴通过处于结合状态的第一逆止器11带动第一传感器探头13转动；第一传感器探头13在旋转过程中会扫过第一圆盘15一定的角度，第一传感器接收端17将记录转过的角度并传送给数据采集系统，供其处理，处理系统利用该转角判断波浪做功能力，并依此启动对应数量的负载，为利用鸭体向上转动做功做好准备。 

第二个运动状态(左动杆的运动状态)：鸭体从最低位置向上旋转至水平位置阶段，装置主轴1向右转动，主轴1带动与其固定连接的阻尼器支架2向右转动直至垂直位置，与阻尼器支架2铰接的阻尼器3拉动拨杆4向右转动，左动杆5不再受拨杆4的拉动，其在重力作用下紧跟拨杆4向右转动；左动杆5上的第一小齿轮7绕大齿轮9向右转动；第一小齿轮7转轴向右转动时第一逆 止器11处于分离状态，不会带动第一传感器探头13转动；第一传感器探头13与第一圆盘15也没有相对转动，第一传感器接收端17接收到的转动量为0。 

第三个运动状态(右动杆的运动状态)：鸭体从水平位置旋转至最高位置阶段，装置主轴1从垂直位置继续向右转动，此时主轴1带动与其固定连接的阻尼器支架2继续向右转动，与阻尼器支架2铰接的阻尼器3拉动拨杆4向右转动，左动杆5脱离拨杆4停留在竖直位置，拨杆4拉动右动杆6向右转动；右动杆6上的第二小齿轮8绕大齿轮9向右转动；第二小齿轮8转轴向右转动时第二逆止器12处于分离状态，不会带动第二传感器探头14转动；第二传感器探头14不会旋转，与第二圆盘16也没有相对转动，第二传感器接收端18接收到的转动量为0。 

第四个运动状态(右动杆的运动状态)：鸭体从最高位置向下旋转至水平位置阶段，装置主轴1向左转动，主轴1带动与其固定连接的阻尼器支架2向左转动直至转到垂直位置，与阻尼器支架2铰接的阻尼器3拉动拨杆4向左转动，右动杆6不再受拨杆4的拉动，其在重力作用下向左转动直至回到竖直位置；右动杆6上的第二小齿轮8绕大齿轮9向左转动，第二小齿轮8转轴通过处于结合状态的逆止器12带动第二传感器探头14转动；第二传感器探头14扫描第二圆盘16，第二传感器接收端18接收转动信号并传送给数据采集系统，供其处理，处理系统一旦接收到鸭体向下转动的信号，立刻关闭负载，使波浪能装置随波浪自由向下转动，为下一次抬头做功做准备。 

上述四个阶段为转角测量装置在一个波浪周期内的工作过程，每个周期内装置重复上述步骤，完成实时测量鸭体转角，并启动和关闭相应负载的功能。 

本发明装置中的第一逆止器工作原理与市面上常见的逆止器相同，由于第一小齿轮7的轴是通过第一逆止器11与第一传感器探头13连接的，当装置朝一个方向旋转时第一逆止器11处于结合状态，因此其能将第一小齿轮7的轴和第一传感器探头13连接起来，当朝另一个方向旋转时第一逆止器11处于分开状态，因此第一小齿轮7的轴和第一传感器探头13是分离的，该两个部件相互脱开，不再关联；第二逆止器原理与第一逆止器原理相同。 

本发明装置中大小齿轮的传动比是实际鸭体转角与测得转角的比值，根据需要，可方便设置装置齿轮间的传动比。 

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。 

Claims (4)

1.一种能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，其特征在于：包括有主轴(1)、固定连接在主轴(1)一端上的阻尼器支架(2)、设置在阻尼器支架(2)上的阻尼器(3)、拨杆(4)；

所述拨杆(4)一端竖直与主轴(1)连接，另一端横向设有短柄(41)；所述阻尼器(3)两端分别与阻尼器支架(2)和拨杆(4)铰接；

在阻尼器支架(2)的旁侧，分别竖直设有与主轴(1)连接的左动杆(5)和右动杆(6)，短柄(41)设置在左动杆(5)和右动杆(6)之间；在主轴(1)上方的左动杆(5)上横向设有第一连接杆(51)，在该第一连接杆(51)上分别设有第一小齿轮(7)、第一逆止器(11)、第一圆盘(15)，在第一逆止器(11)上设有朝向第一圆盘(15)的第一传感器探头(13)，该第一圆盘(15)上布设有多个第一传感器接收端(17)，第一小齿轮(7)的轴通过第一逆止器(11)连接第一传感器探头(13)；在主轴(1)下方的右动杆(6)上横向设有第二连接杆(61)，在该第二连接杆(61)上分别设有第二小齿轮(8)、第二逆止器(12)、第二圆盘(16)，在第二逆止器(12)上设有朝向第二圆盘(16)的第二传感器探头(14)，该第二圆盘(16)上布设有多个第二传感器接收端(18)，第二小齿轮(8)的轴通过第二逆止器(12)连接第二传感器探头(14)；

在右动杆(6)的旁侧还设有与主轴(1)滑动连接的铅垂杆(10)，还包括有连接在铅垂杆(10)与主轴(1)相连接轴套(101)上的大齿轮(9)，该大齿轮(9)两端分别与第一小齿轮(7)和第二小齿轮(8)啮合连接。

2.如权利要求1所述的能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，其特征在于：在所述铅垂杆(10)的末端连接有第一重块(19)。

3.如权利要求2所述的能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，其特征在于：在所述左动杆(5)、右动杆(6)的末端分别连接有第二重块(20)、第三重块(21)。

4.如权利要求1到3任一所述的能自适应鸭式波浪能机构浮态变化的转角测量装置，其特征在于：所述阻尼器(3)包括有液压缸体(31)，在该液压缸体(31)内设有活塞(32)，在活塞(32)的两侧、液压缸体(31)内注满有液压油(33)，所述活塞(32)上开有多个通孔(321)。

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