CN102287315B - 共振式波力发电装置 - Google Patents

Abstract

共振波力发电装置，包括船体、可控提能装置和发电装置，其特征在于：所述可控提能装置是由重力平衡器、刚度调节系统及摆体构成，通过海浪引起摆体与船体相对运动，提取海浪能能量，并将其转化为机械振动能量；重力平衡器，包括支架、摆臂、弹性机构和轨道；刚度调节系统包括刚度传递机构和变刚器，在摆体与船体发生相对运动时，刚度调节系统与固定的齿轮座一起为摆体提供扭转刚度，与之形成振动吸能系统；通过对变刚器的刚度调节来改变振动系统的自振周期，使其与海浪的周期一致，实现在海浪激励下振动系统形成共振，从而实现吸能效率最高。

Description

共振式波力发电装置

技术领域

 本发明旨在提取海浪的能量实现发电。海浪以波动形式存在，其能量由动能和势能组成。海浪的动能是指海浪向前推进的能量，势能是指海浪上下起伏的能量。海浪的动能和势能相等。根据海浪的特点，提取海浪能量最直接的方法是采用振动方式提能。通过振动方式提取海浪能将其转化为机械能，再将其转化为液压能，由液压能带动液压马达再带动发电机发电。从而实现利用海浪的波力发电。

背景技术

海浪的能量蕴藏量大，且具有清洁，可再生，取之不尽，不占用陆域资源等优点。由于海浪能有规律可循，因此可以开发利用，是理想的新能源。与风能和光伏发电相比较，若海浪发电成功，它将有能量输出大，输出能量稳定，发电成本低，且海浪能利用资源丰富。然而，尽管已作了大量的开发利用海浪能技术研究．但迄今为止鲜有大功率的海浪发电装置用于商业运行。

现有的海浪发电装置主要由提能系统和发电系统两部分构成。由于对提能没有达成共识，提出的方案多种多样。但基本上是采用振动原理。若按大类分，海浪发电装置的提能系统有：振荡水柱式（OWC）、振荡浮子式（Buoy）、摆式(Pendulum)、鸭式(Duck)、筏式(Raft)、收缩坡道式(Tapchan)、蚌式(Clam)等。而发电系统主要有：通过空气叶轮机带动发电机发电、采用低水头发电技术的水轮机带动发电机发电、通过液压系统的液压马达带动发电机发电。

波力发电是现在研究的热点，相关的专利提出超出1500件。由于海浪是以波动形式存在，采用振动方式提能最直接。根据振动系统的特性来看，只有振动系统处于共振状态时，其提能效率最高。在非共振状态，其提能效率较低，且不平稳。现有的波力发电装置为了提高发电输出功率都不约而同地增大装置的体量，提能效率被动地依靠海浪变化而变化。这样就造成发电装置成本高昂。同时也不适于海浪能量密度较低的提能方式。在现有的波力发电装置中其发电系统或提能系统均与海水直接接触，由于腐蚀、海洋生物污染及极端海况的破坏等原因，其生存能力较差。由于提能效率低和发电系统不能平稳输出电力，现有的波力发电装置生产的电力品质较差。基于以上问题，现有的波力发电装置绝大部分难以实现商业化运行。

针对海浪的特点，本发明装置的提出克服了现有其它装置的缺点，利用追踪海浪的特性来调整和改变提能系统的特性，保证提能系统处于共振状态，实现时刻保证提能系统最大效率的提取海浪的能量。提能系统为主动式提能。由于提能效率高，设计结构紧凑，可大大缩小发电装置的尺寸。实现最大发电功率输出。同时发电装置尺寸较小，符合海浪能量密度较低的特性，可以采用分布式布置，实现大规模的海上发电。由于本装置的发电系统和提能系统安装在船舱内，均不与海水接触。接触海水的只有发电船船体。因此其生存能力明显优于现有的其它波力发电装置。由于本装置提能效率高，且通过能量转换系统的控制，生产出的电力品质高，商业价值大。综上优点可见，相对现有其它波力发电装置，本装置具有提能效率高，发电功率大，尺寸小，造价低，适应能力强，生存能力强，发电品质高等优点。因此极具商业价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种共振波力发电装置，是利用振动惯性吸能方式提取海浪的能量实现发电的装置，提能系统和发电装置均不与海水接触，具有同时提取海浪的动能和势能，并根据海浪的变化实现自动控制，使提能系统处于共振状态，实现最大提能，从而实现高效率的发电。

本发明的技术方案是：共振波力发电装置，包括船体、可控提能装置和发电装置；

船体用于承载可控提能装置和发电装置，是漂浮于海面上的载体；

发电装置将摆体与船体之间的相对运动产生的机械能通过液压缸转换成液压能，再由液压能带动液压马达，通过液压马达带动发电机实现发电；发电装置与固定于船舱的齿轮座通过安置于摆体上的齿轮机构连接，摆体与船体之间的相对运动通过固定于船舱内的齿轮座和安置于摆体上的齿轮机构带动液压缸活塞运动，实现将机械能转换为液压能；

其特征在于：所述可控提能装置由重力平衡器、刚度调节系统和摆体组成；通过海浪引起摆体与船体相对运动，提取海浪能能量，并将其转化为机械振动能量；

重力平衡器，包括支架、摆臂、弹性机构和轨道，所述轨道是位于上方的固定轨道和位于下方与摆臂刚接的活动轨道，固定轨道固定在支架上不动，活动轨道通过支铰轴铰接在支架上，摆臂与活动轨道刚性连接，弹性机构跨连在上方的固定轨道和下方的活动轨道之间；所述弹性机构的上端和下端与固定轨道和活动轨道为滑动或滚动连接；固定轨道是水平直线或曲线；活动轨道是曲线，曲线形状通过力平衡方程或能量平衡方程或拓扑优化得到；

刚度调节系统包括刚度传递机构和变刚器，刚度传递机构是将变刚器与船体和摆体联系在一起的机构，它是通过固定于船舱内的齿轮座和安置于摆平台上的包括扇形齿轮的齿轮机构组成；摆体与船体之间的相对运动经刚度传递机构传至变刚器；在摆体与船体发生相对运动时，变刚器通过刚度传递机构为摆体与船体之间提供扭转刚度，与之形成振动吸能系统；变刚器调节可改变其刚度输出，以改变可控提能装置的自振周期； 

刚度调节系统和发电装置均置于由重力平衡器摆臂与纵横梁系形成的摆平台上，重力平衡器的支架固定安放在船体上；重力平衡器摆臂和活动轨道的质量、纵横梁系、刚度调节系统以及发电装置的质量构成摆体的质量，摆体的重力对支铰轴产生的力矩均由重力平衡器平衡。

因此、摆体可以“悬浮”在船舱内。海浪上下起伏导致船体随之起伏（势能），及海浪前进引起船体前倾后仰的摆动（动能）均能使摆体与船舱产生较大的相对运动。这种运动将产生相对惯性力。惯性力的大小与摆体对支铰轴的惯性矩及船体上下起伏和前后摆动加速度有关。摆体的惯性矩越大，由海浪引起船体运动带来的惯性力就越大。摆体上的质量将有效提供惯性力。该布置可以紧凑结构空间，有效利用设备自身质量带来的惯性力用于发电，不用或减少配重块的质量。

如上所述的共振波力发电装置，其特征在于：所述的刚度传递机构主要包括齿轮座、扇形齿轮、减速器、齿轮齿条机构，变刚器主要包括刚度输出端连接器、薄膜带和刚度调节机构；刚度传递机构的齿轮座固定在船舱上，其余机构安置摆平台上，通过扇形齿轮与齿轮座啮合将船体与摆体间的转动传递至减速器，再传向齿轮齿条机构，再由齿轮齿条机构与变刚器的输出端连接。通过刚度调节机构调整变刚器上膜带的张力，以调节变刚器输出的刚度。该刚度调节系统中的变刚器，比现有的变刚器简单、可靠，调节方便。

如上所述的共振波力发电装置，其特征在于：摆平台包括纵横梁系和至少两个重力平衡器，多个重力平衡器间的摆振子（或称摆臂）通过纵横梁系连接在一起形成摆平台。采用重力平衡器数量多少与摆体的重量有关。摆体的质量越大获得的惯性力矩越大，所需要的重力平衡器数量也越多。可以在摆平台上放置多台发电装置。

如上所述的共振波力发电装置，其特征在于：摆平台上放置配重块；重力平衡器摆臂和活动轨道的质量、纵横梁系、刚度调节系统、发电装置的质量和配重块的质量构成摆体的质量，有效地增大摆体的惯性，增加提能效率。其优点是：可以放宽对摆臂和活动轨道的自重、纵横梁系、变刚器和发电装置的重量设计要求，用配重来弥补摆体重量不够的问题。

重力平衡器的活动轨道与摆臂刚性连接，其固定轨道与船舱固定连接，中间由弹性机构将活动轨道和固定轨道联系在一起。其主要作用用于平衡摆体的重力对摆的影响。

刚度调节系统主要作用是为摆体提供刚度，与之形成可控振动吸能系统。通过对变刚器的刚度调节，可改变振动系统的自振周期，使其与海浪的周期一致。实现在海浪激励下振动系统形成共振。从而实现吸能效率最高。刚度调节系统与固定于船舱的齿轮座通过齿轮连接在一起。在摆与船舱发生相对运动时，刚度调节系统与固定的齿轮座一起为系统提供扭转刚度。

变刚器中的刚度调节机构包括连接器、自锁式液压千斤顶、电机。薄膜带刚度调节端通过连接器与自锁式液压千斤顶的活塞杆连接，在电机的驱动下，液压千斤顶的活塞发生运动，以改变薄膜带上的张力大小，从而改变刚度输出端的输出刚度。

发电装置是将振动产生的机械能通过液压缸转换成液压能，再由液压能带动液压马达，通过液压马达带动发电机实现发电。发电装置均安放在摆平台上。摆平台与船体的相对运动可通过固定的齿轮座与摆平台上的齿轮实现带动液压缸活塞运动。液压缸输出的流体通过管道进入液压马达带动发电机发电。由于液压缸输出的流量并不稳定，需在液压缸和液压马达之间设置蓄能器。蓄能器的作用是在液压缸输出流量多于发电要求时，多余流体进入蓄能器储存起来。在液压缸供应的流量少于发电需求时，由蓄能器补充流体。从而实现稳定发电。实现稳定发电还需在蓄能器与液压马达之间串入稳压节流阀。以稳定输入到液压马达的流量和压力。液压缸出口处和进口处设置止回角阀，起到保压作用。由于海浪时常会发生变化，发电机采用异步发电机，可以根据需求调节其输出功率。

发电功率与摆体对支铰轴惯性矩成正比。实际制作时需提高摆体的惯性矩。为了紧凑结构和有效利用装置的自身质量，增大摆体的惯性矩，将刚度调节系统和发电装置及重力平衡器（部分）全部布置悬挂在摆臂上。在设备提供的惯性矩没达到设计要求时，通过配重块调整达到设计值。

本发明的优点是：根据海浪的特点及力学原理发明的共振波力发电装置，该装置可以同时提取海浪的动能和势能，并根据海浪的变化实现自动控制，使提能系统处于共振状态，实现最大提能，从而实现高效率的发电。由于本发电装置的提能系统和发电装置均不与海水接触，工作时可处于密闭状态，其生存能力很强，适用于恶劣海况及离岸较远的海域发电。由于可以高效稳定提能，其发电输出稳定，生产的电力品质高。由于实现了高效提能，整个发电装置体积较小，可以实现分布式发电。发电装置为漂浮式，可自动调节海浪的入射角，不需要大规模的土木工程，其造价低廉。在设计中考虑了现有技术水平，发电设备均为现有成熟技术，易实现商业化。综以上优点，本发电装置的商业价值有明显的优势。

附图说明

图1本发明的实施例的共振式波力发电装置俯视图

图2重力平衡器轴承座A向视图

图3重力平衡器俯视图

图4重力平衡器摆臂C-C剖视图

图5重力平衡器中平衡装置I的主视图

图6重力平衡器中平衡装置II的主视图

图7刚度调节系统俯视图

图8 刚度调节系统D-D向剖视图

图9 刚度调节系统E-E向剖视图

图10刚度调节系统F-F向剖视图

图11发电装置俯视图 

图12发电装置G-G向剖视图

图13 发电装置H-H向剖视图。

具体实施方式

图1中的标记说明：重力平衡器1；刚度调节系统2；发电装置3；液压源4；纵横梁系5；配重6。

图2中的标记说明：支铰轴1.1，轴承座1.2。

图3中的标记说明：第二活动轨道1.3，第一活动轨道1.4，摆臂1.5。

图4中的标记说明：支铰轴上键1.6；摆臂轴承座1.24。

图5中的标记说明：活动轨道滚轮1.7、固定变轨器1.8，下滚轮轴1.9，下连接件1.10，弹簧1.11，上连接件1.12，固定轨道滚轮1.13，上滚轮轴1.14，固定轨道1.15。

图6中标记的说明：活动变轨器1.16，下滚轮轴1.17，活动轨道滚轮1.18，下连接件1.19，弹簧1.20，上连接件1.21，上滚轮轴1.22、固定轨道滚轮1.23。

图7中标记的说明：齿轮支座2.1，双扇形齿轮2.2，双扇形齿轮支撑轴2.3，轴承座2.4，单扇形齿轮2.5，传动轴2.6，轴承座2.7，圆柱支撑件2.8，自锁式液压千斤顶2.9，电动机2.10，导辊2.11，齿条2.12，齿轮2.13，连接器2.14，碳纤薄膜带2.15、液压管2.16。

图9中标记的说明：扇形齿轮键2.17，键2.18。

图10中标记的说明：键2.19，支座2.20。

图11中标记的说明：增速器3.1，齿轮3.2，齿轮3.3，传动轴3.4，轴承座3.5，液压缸3.6，止回角阀3.7，液压管线3.8，齿条3.9，齿轮3.10，传动轴3.11，轴承座3.12，蓄能器3.13，稳压截流阀3.14，液压马达3.15，异步发电机3.16

图12中标记的说明：键3.17。

图13中标记的说明：键3.18。

实施例1：

两个重力平衡器的实施例参见图1。本实施例由六部分组成：船体、摆平台（即摆式发电平台）、配重块6、重力平衡器1、刚度调节系统2和发电装置3组成。

摆平台由两个重力平衡器1及连接重力平衡器摆臂的纵横梁系5构成。摆平台也可以只包括一个重力平衡器或包括两个以上的重力平衡器。

重力平衡装置的详细结构本人已经在201120233912.5“重力平衡器”专利申请中做了说明，其结构是：重力平衡器，包括支架、摆臂和弹性机构，其特征在于：还包括轨道，所述轨道是位于上方的固定轨道和位于下方的活动轨道，固定轨道固定在支架上不动，活动轨道通过支铰轴铰接在支架上，摆臂与活动轨道刚性连接，弹性机构跨连在上方的固定轨道和下方的活动轨道之间；

所述弹性机构的上端和下端与固定轨道和活动轨道为滑动或滚动连接；

固定轨道是水平直线或曲线；活动轨道是曲线，曲线形状通过力平衡方程或能量平衡方程或拓扑优化得到。

重力平衡器1用于平衡摆平台上悬挂摆体的重力，所述的摆体由摆臂1.5（图3）、摆臂的纵横梁系5、配重块6、重力平衡器1、刚度调节系统2和发电装置3构成。

参见图5和图6，本实施例中，重力平衡器1是由平衡装置和摆臂（即摆振子）构成，平衡装置由第二活动轨道1.3、第一活动轨道1.4和固定轨道1.15、弹簧机构、固定变轨器1.8和活动变轨器1.16组成。参见图5，平衡装置I由活动轨道1.4和固定轨道1.15、第一弹簧机构和固定变轨器1.8构成。参见图6，平衡装置II由第二活动轨道1.3、固定轨道1.15、第二弹簧机构和活动变轨器1.16构成。

固定轨道1.15与船体刚性连接。两个活动轨道和摆臂1.5由支铰轴1.1支撑。通过支铰轴上键1.6及前端铆接，将两个活动轨道与摆臂刚性连接在一起，使活动轨道与摆臂形成刚性连接。支铰轴通过轴承座1.2（图2）与船体连接。图5所示，第一弹簧机构由活动轨道滚轮1.7、下滚轮轴1.9、下连接件1.10、弹簧1.11、上连接件1.12，上滚轮轴1.14、固定轨道滚轮1.13构成；图6所示，第二弹簧机构由活动轨道滚轮1.18、下滚轮轴1.17、下连接件1.19、弹簧1.20、上连接件1.21，上滚轮轴1.22、固定轨道滚轮1.23构成。轨道上的滚轮可以在轨道上自由滚动和移动。固定轨道和活动轨道通过弹簧机构联系。在摆体绕支铰轴1.1摆动过程，弹簧机构在固定与活动轨道间移动。弹簧机构在移动过程，其弹簧伸长量和位置均发生变化，由弹簧机构对支铰轴1.1产生的力矩与摆体重力对支铰轴产生的力矩平衡，保证摆体“悬浮”，消除重力对其影响。用于构成平衡装置的活动轨道分为第一活动轨道1.4和第二活动轨道1.3两段，通过固定变轨器1.8和活动变轨器1.16分段实现对重力的平衡。即:当摆体向上运动越过水平位置时，固定变轨器1.8持住活动轨道1.4上的滚轮，使第１弹簧机构与活动轨道1.4脱离连接，而由活动变轨器1.16持住的滚轮进入第2活动轨道1.3，由固定轨道、第二弹簧机构、第二活动轨道1.3构成平衡器，实现与摆体的重力平衡；当摆体向下运动越过水平位置时，活动变轨器1.16持住第2活动轨道1.3上的滚轮，使第2弹簧机构与第2活动轨道（1.3）脱离连接，而由固定变轨器1.8持住的滚轮进入活动轨道1.4，由固定轨道、第１弹簧机构、活动轨道1.4构成平衡器，实现与摆体的重力平衡。

刚度调节系统2与摆体构成振动系统，由变刚器提供刚度。刚度调节系统主要包括扇形齿轮、减速器、齿轮齿条机构构成的刚度传递机构和连接器、薄膜带和刚度调节机构组成的变刚器。参见图7，刚度传递机构是由齿轮支座2.1、双扇形齿轮2.2，双扇形齿轮支撑轴2.3及其轴承座2.4、单扇形齿轮2.5及其传动轴2.6和轴承座2.7，齿轮2.13，齿条2.12及其导辊2.11组成；变刚器由连接器2.14，碳纤薄膜带2.15、自锁式液压千斤顶2.9及电动机2.10组成。

所述的扇形齿轮是双扇形齿轮2.2；

减速器包括双扇形齿轮2.2、单扇形齿轮2.5及其传动轴2.6和轴承座2.7；

齿轮齿条机构包括齿轮2.13，齿条2.12及其导辊2.11；

所述薄膜带是碳纤薄膜带2.15；

刚度调节机构包括连接器2.14、自锁式液压千斤顶2.9及电动机2.10。

齿轮支座2.1固定在船体上，其上齿轮的轴心与重力平衡器支铰轴1.1的轴心在同一轴线上（图1）。双扇形齿轮2.2由双扇形齿轮支撑轴2.3支撑，通过2个轴承座2.4固定在摆平台上。双扇形齿轮的左端与齿轮支座啮合，在摆平台作用下带动双扇形齿轮转动，通过其半径比减小摆平台的摆幅输出。单扇形齿轮2.5由传动轴2.6支撑，由两个固定在摆平台上的轴承座2.7支撑。单扇形齿轮2.5通过键2.18与传动轴2.6连接，齿轮2.13由传动轴2.6支撑，并通过键2.19与传动轴2.6连接，以保证运动的传递，并保证齿轮2.13与单扇形齿轮2.5转动同步。单扇形齿轮2.5与双扇形齿轮2.2的右端齿轮啮合。双扇形齿轮转动带动单扇形齿轮转动，通过其间半径比进一步减小输出转角。单扇形齿轮带动传动轴2.6转动，由其传递带动齿轮2.13。齿条2.12由4个导辊2.11支撑，导辊由2个固定在摆平台上的支座2.20支撑。齿条2.12的右端由连接器2.14与张紧的碳纤薄膜带2.15线接触连接。碳纤薄膜带2.15安放在与摆平台固定的2个圆柱支撑件2.8上。齿条2.12与齿轮2.13啮合，由齿轮2.13运动带动齿条2.12，将旋转运动转成直线运动。齿条2.12的运动带动刚度输出端连接器2.14引起碳纤薄膜带2.15变形，从而产生弹性恢复力，实现为提能系统提供刚度。碳纤薄膜带2.15刚度调节端通过连接器2.14与固定在摆平台上的自锁式液压千斤顶2.9的活塞连接，自锁式液压千斤顶2.9由电动机2.10带动。通过液压千斤顶活塞运动来改变碳纤薄膜带2.15上的张力，在碳纤薄膜带2.15上的张力达到预设值后，由液压千斤顶上的自锁机构锁定活塞的位置，保持碳纤薄膜带2.15上的张力。变刚器是利用刚化效应实现变刚作用，其刚度与碳纤薄膜带2.15上的张力有关。碳纤薄膜带上张力越大，它提供的刚度也越大。在齿条2.12引起碳纤薄膜带的变形较小时，碳纤薄膜带提供的刚度为线性刚度。因此、需将大幅度摆平台的运动缩减到小幅运动。

参见图11，发电装置3是整个装置实现发电的部分，它的构成为齿轮支座3.3，齿轮3.2，传动轴3.4，轴承座3.5，增速器3.1，传动轴3.11，轴承座3.12，齿轮3.10，齿条3.9，液压缸3.6，止回角阀3.7，液压管线3.8，蓄能器3.13，稳压截流阀3.14，液压马达3.15和异步发电机3.16。齿轮座3.3固定在船体上，其上齿轮的轴心与重力平衡器支铰轴1.1的轴心在同一轴线上。齿轮3.2通过键3.18与传动轴3.4连接。传动轴3.4一端由固定在摆平台的轴承座3.5支撑，另一端与增速器3.1连接。齿轮3.2与齿轮支座3.3啮合，在摆平台摆动时，齿轮3.3发生转动，并带动传动轴3.4转动。其转动输出到增速器3.1。增速器3.1固定在摆平台上，其输出端与传动轴3.11连接，传动轴3.11由固定在摆平台上的2个轴承座3.12支撑，齿轮3.10通过键3.17与传动轴3.11连接。增速器3.1带动传动轴3.11转动，并由传动轴3.11带动齿轮3.10转动。齿条3.9与2个液压缸3.6的活塞联接。齿条3.9与齿轮3.10啮合，由齿轮3.10带动齿条3.9作往复直线运动，从而带动液压缸3.6内活塞作往复运动。在液压缸内活塞作往复运动时，将液压缸内液体打入液压管道3.8，液体流动带动液压马达3.15转动，再由液压马达带动异步发电机发电。液压缸3.6输出的流量不稳定，在液压缸3.6与液压马达3.15之间串入蓄能器3.13和稳压节流阀，保证输入到液压马达的流量恒定，实现发电稳定输出。管路3.8上设置的止回阀3.7作用是防止液体倒流和保压。

安放在摆平台上的液压源4是为3个液压缸提供液压源。配重6提供摆体的质量。

设计摆臂长10m，摆体重10T，在浪高2m，周期为3s的海浪作用下，理论计算可实现2.8Mw以上的能量输出。

本发明的实施例2：本发明的刚度调节系统中，变刚器也可以采用现有技术，只要能够起到提供可调节的刚度，都可以用于本发明之中。但是，这些现有技术都不及本发明实施例1中使用的变刚器简单、可靠。现有技术的变刚器，举例如下：

《变刚度弹性系统模拟装置》（ZL200410093082.5），提出一种变刚弹性系统模拟装置，利用多种限制器件，使弹性系统的弹性特性满足变刚要求；

《变刚度调节控制装置》（ZL03250373.3）采用调节悬臂梁的悬臂端长度调节输出的刚度。

《变刚度调节型橡胶隔振器》（ZL200720076571.9）通过改变橡胶体的受力状态改变其刚度。

《一种变刚度螺旋扭力弹簧》（ZL200610147349.3）利用弹簧的组合实现变刚。

《一种螺旋压缩弹簧的多级变刚度结构》（ZL200610030823.4）利用弹簧组合实现变刚。

本发明的实施例3：本实施例由五部分组成：船体、重力平衡器1，摆平台、刚度调节系统2和发电装置3组成。摆平台只包括一个重力平衡器和一个纵横梁系，刚度调节系统2和发电装置3分别放置在摆臂两边的纵横梁系上，平衡放置。

本发明的实施例4：本实施例的特点是有多个重力平衡器1，每两个重力平衡器间都有纵横梁系，其上都放置发电装置3。

具体实施方式中的实施例只是实现本发明权利要求技术方案的部分例子，通过全文表述的技术思想和具体实施方式给出的指引，结合本技术领域的常识所做的多种变形都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.共振波力发电装置，包括船体、可控提能装置和发电装置；

船体用于承载可控提能装置和发电装置，是漂浮于海面上的载体；

发电装置将摆体与船体之间的相对运动产生的机械能通过液压缸转换成液压能，再由液压能带动液压马达，通过液压马达带动发电机实现发电；发电装置与固定于船舱的齿轮座通过安置于摆体上的齿轮机构连接，摆体与船体之间的相对运动通过固定于船舱内的齿轮座和安置于摆体上的齿轮机构带动液压缸活塞运动，实现将机械能转换为液压能；

其特征在于：所述可控提能装置由重力平衡器、刚度调节系统和摆体组成；通过海浪引起摆体与船体相对运动，提取海浪能能量，并将其转化为机械振动能量；

重力平衡器，包括支架、摆臂、弹性机构和轨道，所述轨道是位于上方的固定轨道和位于下方与摆臂刚接的活动轨道，固定轨道固定在支架上不动，活动轨道通过支铰轴铰接在支架上，摆臂与活动轨道刚性连接，弹性机构跨连在上方的固定轨道和下方的活动轨道之间；所述弹性机构的上端和下端与固定轨道和活动轨道为滑动或滚动连接；固定轨道是水平直线或曲线；活动轨道是曲线，曲线形状通过力平衡方程或能量平衡方程或拓扑优化得到；

刚度调节系统包括刚度传递机构和变刚器，刚度传递机构是将变刚器与船体和摆体联系在一起的机构，它是通过固定于船舱内的齿轮座和安置于摆平台上的包括扇形齿轮的齿轮机构组成；摆体与船体之间的相对运动经刚度传递机构传至变刚器；在摆体与船体发生相对运动时，变刚器通过刚度传递机构为摆体与船体之间提供扭转刚度，与之形成振动吸能系统；变刚器调节可改变其刚度输出，以改变可控提能装置的自振周期； 

刚度调节系统和发电装置均置于由重力平衡器摆臂与纵横梁系形成的摆平台上，重力平衡器的支架固定安放在船体上；重力平衡器摆臂和活动轨道的质量、纵横梁系、刚度调节系统以及发电装置的质量构成摆体的质量，摆体的重力对支铰轴产生的力矩均由重力平衡器平衡。

2.如权利要求1所述的共振波力发电装置，其特征在于：所述的刚度传递机构主要包括齿轮座、扇形齿轮、减速器、齿轮齿条机构，变刚器主要包括刚度输出端连接器、薄膜带和刚度调节机构；刚度传递机构的齿轮座固定在船舱上，其余机构安置摆平台上，通过扇形齿轮与齿轮座啮合将船体与摆体间的转动传递至减速器，再传向齿轮齿条机构，再由齿轮齿条机构与变刚器的输出端连接；通过刚度调节机构调整变刚器上膜带的张力，以调节变刚器输出的刚度。

3.如权利要求1所述的共振波力发电装置，其特征在于：摆平台包括纵横梁系和至少两个重力平衡器，多个重力平衡器间的摆臂通过纵横梁系连接在一起形成摆平台。

4.如权利要求1或2或3所述的共振波力发电装置，其特征在于：摆平台上放置配重块；重力平衡器摆臂和活动轨道的质量、纵横梁系、刚度调节系统、发电装置的质量和配重块的质量构成摆体的质量，有效地增大摆体的惯性，增加提能效率。

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