CN102032094B - 一种质量自动可变的海浪能捕获机构 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种质量自动可变的海浪能捕获机构，包括海浪能转换装置，其特征在于它还设有质量自动可变装置，所述的质量自动可变装置包括：a)密封腔体：通过隔板分为无水腔和有水腔；b)海浪能捕获机构内置传感器：安装在密封腔体的无水腔内，用于检测海浪能捕获机构的固有频率信号；c)海浪波动频率检测传感器：固定设置在海浪能捕获机构外的一个浮子上，用于检测海浪波动的频率信号；d)控制器：安装在密封腔体的无水腔内，用于将海浪能捕获机构内置传感器采集的固有频率信号及海浪波动频率检测传感器采集的海浪波动频率信号进行调理并且输出控制信号；e)供排水装置：安装在密封腔体的无水腔内，根据控制器输出的信号，对密封腔体中有水腔的蓄水量进行调节。
Description
技术领域
本发明属于一种能量捕获装置，具体涉及一种质量自动可变的海浪能捕获机构。
背景技术
当前，海浪能以其蕴含巨大的能源及能源区域分布广泛等优点，已被越来越多的科技工作者所关注，不少专家学者及相关的工程技术人员提出了不少新颖的海浪能捕获机构。海浪能是一种清洁的可再生能源，而且取之不尽用之不竭。至今为止，全球申请海浪能发电专利已超过千项，其中有20多种进行过海上试验，被较多采用的基本属于下列三种类型：1、空气能-波浪能量是一种冲击动能（与利用势能的潮汐发电不同），无法直接带动旋转的发电机发电，必须进行能量转换，即波浪冲击挤压空气室中的空气，压缩空气驱动气力涡轮机，再带动发电机发电；2、机械能-将波浪能转换为机械能时可通过油压进行，即波力冲击振子，振子泵油形成压力油，油压驱动马达旋转并带动发电机发电；3、水位能-将内盛海水的水斗通过连杆机构固定在岸基上，而水斗浮在水面上，被浪冲击推举水斗上升后，被连杆折翻并将斗内海水越过堤坝倒入水库，多次反复作用，就如同潮汐发电那样利用水库和海面之间的水位差来传动低水头发电机发电。中国专利CN200410016853.0公开了一种液压式海水发电装置，即采用上述机械能的转换方式，装置内的连杆机构将机械能通过油泵转换为液压能，油泵再通过油马达将动能输送到发电机。
但上诉几种类型的机构都不具备宽谱捕获能力，即无法适应更广泛的频率范围。因为大部分所设计的海浪能捕获机构只具有唯一的固有频率，只有当海浪的波动频率与其一致时，才能够实现共振现象，以达到最大的捕获效率，海浪波动的频率经常处在变化中，这种具有唯一固有频率的设计显然不能适应实际的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对波动频率经常处于变化中的海浪，提供一种质量自动可变的海浪能捕获机构，它能够根据波浪波动频率的变化而变化，使海浪的波动频率与其一致，实现共振现象，达到能量转化效率高的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种质量自动可变的海浪能捕获机构，包括海浪能转换装置，其特征在于它还设有质量自动可变装置，所述的质量自动可变装置包括a)密封腔体：通过隔板分为无水腔和有水腔；b)海浪能捕获机构内置传感器：安装在密封腔体的无水腔内，用于检测海浪能捕获机构的固有频率信号；c)海浪波动频率检测传感器：固定设置在海浪能捕获机构外的一个浮子上，用于检测海浪波动的频率信号；d)控制器：安装在密封腔体的无水腔内，用于将海浪能捕获机构内置传感器采集的固有频率信号及海浪波动频率检测传感器采集的海浪波动频率信号进行调理并且输出控制信号；e)供排水装置：安装在密封腔体的无水腔内，根据控制器输出的信号，对密封腔体中有水腔的蓄水量进行调节，浪能捕获机构内置传感器及海浪波动频率检测传感器的信号输出端连接到控制器的输入端，控制器的输出端与供排水装置一端相连接，供排水装置的另一端与密封腔体的有水腔相连接。
所述供排水装置由第一二位二通电磁换向阀、水泵、第二二位二通电磁换向阀依次通过管路相连接，水泵与一个电机连接，第一二位二通电磁换向阀与海浪能捕获机构外部通过管路连通，第二二位二通电磁换向阀通过管路与密封腔体的有水腔相连通，第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀、电机分别都与控制器的输出端电连接。
所述控制器包括：
a)信号调理单元：用于将海浪能捕获机构内置传感器和海浪波动频率检测传感器采集输入的两路信号进行调理；
b)电子比较器单元：用于将信号调理单元调理后的两路信号进行比较，并输出一判断结果；
c)控制单元：用于根据电子比较器单元输出的判断结果和预先设定的算法，输出控制信号；
d)功率放大器：安装在供排水装置中，用于接收控制单元输出的控制信号，并输出相应的电功率信号控制供排水装置动作。
所述传感器采用加速度传感器。
由以上技术方案可知，本发明的具体效益在于：可通过浮子上的海浪波动频率检测传感器检测到海浪波动频率发生相应的变化，通过电线将检测信号传递至控制器；与此同时，无水腔中的海浪能捕获机构内置传感器也检测出整个机构的加速度信号，并通过电线将信号传递至控制器，此时控制器将对两路信号进行对比处理，根据比较两路信号不同的结果，控制器将控制供排水装置动作，通过供/排密封腔体的有水腔中的海水，从而达到增加/减小海浪能捕获机构的整体质量，使得整个机构的固有频率与海浪波动的频率一致，以达到共振现象，获取最大的能量转化效率。
附图说明
图1是本发明的原理示意框图；
图2是本发明的实施例的结构原理图。
具体实施方式
参见图1、图2，一种质量自动可变的海浪能捕获机构其改进之处在于：它还设有一个质量自动可变装置，质量自动可变装置包括：a)密封腔体1, 密封腔体1通过隔板2分为无水腔3和有水腔4；b)海浪能捕获机构内置传感器5：安装在密封腔体1的无水腔3内，用于检测海浪能捕获机构的固有频率信号；c)海浪波动频率检测传感器6：固定设置在海浪能捕获机构外的一个浮子7上，浮子7可通过不锈钢钢丝绳14与海浪能捕获机构连接，用于检测海浪波动的频率信号；d)控制器8：安装在密封腔体1的无水腔3内，用于将海浪能捕获机构内置传感器采集5的固有频率信号及海浪波动频率检测传感器6采集的海浪波动频率信号进行调理并且输出控制信号；e)供排水装置9：安装在密封腔体1的无水腔3内，能够根据控制器输出的信号，对密封腔体中有水腔4的蓄水量进行调节；海浪能捕获机构内置传感器5及海浪波动频率检测传感器6的信号输出端都连接到控制器8的输入端，控制器8的输出端与供排水装置9一端相连接，供排水装置9的另一端与密封腔体的有水腔4相连接，海浪能捕获机构内置传感器5负责检测海浪能捕获机构的固有频率信号，海浪波动频率检测传感器6检测海浪波动的频率信号，两个传感器将检测到的频率信号通过电导线传给控制器8，控制器8将传感器采集输入的信号进行调理，并输出电功率信号控制供排水装置9动作。海浪能捕获机构内置传感器5及海浪波动频率检测传感器6可采用加速度传感器。
参见图2，供排水装置9由第一二位二通电磁换向阀10、水泵11、第二二位二通电磁换向阀12依次通过管路相连接，水泵11与一个电机连接，第一二位二通电磁换向阀10与海浪能捕获机构外部通过管路连通，第二二位二通电磁换向阀12通过管路与密封腔体的有水腔4相连通，第一二位二通电磁换向阀10、第二二位二通电磁换向阀12、电机13分别都与控制器8的输出端电连接，电机13和水泵11通过机械传动轴连接。
控制器8包括：a)信号调理单元：用于将海浪能捕获机构内置传感器5和海浪波动频率检测传感器6采集输入的两路信号进行调理；b)电子比较器单元：用于将信号调理单元调理后的两路信号进行比较，并输出一判断结果；c)控制单元：用于根据电子比较器单元输出的判断结果和预先设定的算法，输出控制信号；d)功率放大器：安装在供排水装置9中，用于接收控制单元输出的控制信号，并输出相应的电功率信号控制供排水装置动作。具体的控制器也可以采用市面上的控制器，比如说，三菱公司生产的三菱控制器 FX2NC-96MT。
其工作原理是：当海浪波动频率发生变化时，可通过浮子7上的海浪波动频率检测传感器6检测到相应的变化，通过电线将检测信号传递至控制器8。与此同时，密封腔体的无水腔3中的海浪能捕获机构内置传感器5也检测出整个机构的加速度信号，并通过电线将信号传递至控制器8，此时控制器8将对两路信号进行对比处理。如果比较得出的结果是海浪波动的频率大于海浪能捕获机构的固有频率，那么此时控制器输出控制信号，将使两个二位二通电磁换向阀通电，即处于打开位置，并驱动电机正转。海水将经过第一二位二通电磁换向阀10——水泵11——第二二位二通电磁换向阀12——隔板2这样的顺序，进入密封腔体的有水腔4，进而增大海浪能捕获机构的整体质量，直至固有频率与海浪波动频率一致时，控制器无控制信号输出，海水停止供给。如果比较得出的结果是海浪波动的频率小于海浪能捕获机构的固有频率，那么此时控制器8输出控制信号，将使两个二位二通电磁换向阀通电，即处于打开位置，并驱动电机反转，海水将经过隔板2——第二二位二通电磁换向阀12——水泵11——第一二位二通电磁换向阀10，密封腔体的有水腔4中的海水将被排出，进而减小海浪能捕获机构的整体质量，直至固有频率与海浪波动频率一致时，控制器8无控制信号输出，海水停止排出，通过上述机构，使得海浪能捕获机构的固有频率与海浪波动频率一致，以达到共振现象，获取最大的能量转化效率。
Claims (4)
1.一种质量自动可变的海浪能捕获机构，包括海浪能转换装置，其特征在于它还设有质量自动可变装置，所述的质量自动可变装置包括a)密封腔体（1）：通过隔板（2）分为无水腔（3）和有水腔（4）；b)海浪能捕获机构内置传感器（5）：安装在密封腔体（1）的无水腔（3）内，用于检测海浪能捕获机构的固有频率信号；c)海浪波动频率检测传感器（6）：固定设置在海浪能捕获机构外的一个浮子（7）上，用于检测海浪波动的频率信号；d)控制器（8）：安装在密封腔体（1）的无水腔（3）内，用于将海浪能捕获机构内置传感器（5）采集的固有频率信号及海浪波动频率检测传感器（6）采集的海浪波动频率信号进行调理并且输出控制信号；e)供排水装置（9）：安装在密封腔体（1）的无水腔（3）内，根据控制器（8）输出的信号，对密封腔体（1）中有水腔（4）的蓄水量进行调节，海浪能捕获机构内置传感器（5）及海浪波动频率检测传感器（6）的信号输出端连接到控制器（8）的输入端，控制器（8）的输出端与供排水装置（9）一端相连接，供排水装置（9）的另一端与密封腔体（1）的有水腔（4）相连接。
2.如权利要求1所述的一种质量自动可变的海浪能捕获机构，其特征在于：所述供排水装置（9）由第一二位二通电磁换向阀（10）、水泵（11）、第二二位二通电磁换向阀（12）依次通过管路相连接，水泵（11）与一个电机（13）连接，第一二位二通电磁换向阀（10）与海浪能捕获机构外部通过管路连通，第二二位二通电磁换向阀（12）通过管路与密封腔体（1）的有水腔（4）相连通，第一二位二通电磁换向阀（10）、第二二位二通电磁换向阀（12）、电机（13）分别都与控制器（8）的输出端电连接。
3.如权利要求1所述的一种质量自动可变的海浪能捕获机构，其特征在于所述控制器（8）包括：
a)信号调理单元：用于将海浪能捕获机构内置传感器（5）和海浪波动频率检测传感器（6）采集输入的两路信号进行调理；
b)电子比较器单元：用于将信号调理单元调理后的两路信号进行比较，并输出一判断结果；
c)控制单元：用于根据电子比较器单元输出的判断结果和预先设定的算法，输出控制信号；
d)功率放大器：安装在供排水装置（9）中，用于接收控制单元输出的控制信号，并输出相应的电功率信号控制供排水装置动作。
4.如权利要求1或2或3所述的一种质量自动可变的海浪能捕获机构，其特征在于：所述传感器采用加速度传感器。
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