CN1023338C - 海洋波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

海洋波浪能发电装置，包括船体及安装在船体内的发电机、由支架支撑的主轴、主轴下悬挂的动力体、与主轴连为一体的曲臂、由曲臂的两个拨叉擎举的一对杠杆、每杠杆一端连接同轴的棘轮机构和输入轮、另一端装有重体。在海浪作用下，动力体带动主轴相对船体左右摇荡，两拨叉交替上下运动，从而使重体上下运动，带动棘轮机构及输入轮单方向转动，通过变速装置将动力传给发电机。本发明发电功率大、周波平稳、较充分地利用波力，达到实际用电要求。

Description

本发明属以海洋波力为动力进行发电的装置。

当今世界能源紧张。利用自然、开发能源，是现今吸引科学家的重要课题。海水蕴藏着巨大的能量，人们也开始让海洋的能量为人类服务。利用海洋发电，已有潮汐发电站、海水温差发电装置、波力发电装置等。利用海洋波浪能发电-波力发电装置也已有设想或制造出来，主要有固定式波力发电装置和浮标式波力发电装置，它们都只利用了波力的一部分，要提高发电功率就必须把装置造得很大，密封性很好，这是很困难的。

与本发明最相近似的装置是由美国公开的一种“波能发电机”，申请号440968，申请日1982年11月12日，专利号4438343，授权公告日1984年3月20日。它的主要构成部分有船体、动力体、大轴、单向联轴器、伞齿轮传动装置和发电机等。各部构件装在固定于船体内的壳体上。壳体内侧面的两个支点各支撑着两个大轴的一端，两个大轴的另一端通过伞齿轮传动装置联结发电机的中心轴。两大轴上分别装有单向联轴器，其下悬挂有动力体。在波浪作用下，船体摇荡时，动力体可以象单摆那样摆动，由于单向联轴器的作用，而间歇地交替地驱动大轴转动，通过伞齿轮传动装置带动发电机单方向转动发电。

已有技术中的单向联轴器是将重体的摆动转为大轴的单向运动的装置。其结构如图1所示。图1是单向联轴器的剖面示意图。图1中，50为锁轮，52为斜面轮齿，54为柱辊，56为内腔壁，20为大轴，44为吊杠。吊杠44下挂有动力体。锁轮50和大轴20用键衔接，能同步运转。许多个斜面轮齿52和同数量的柱辊54与内腔壁56紧密配合，使锁轮50及大轴20只能一个方向转动。

已有技术的船体和动力体都比较小，当船体摇荡时，两个动力体中只有一个起到推动大轴的作用，因而影响发电功率，由于动力体受不规律的海浪策动力而摆动，因此大轴转动不平稳，影响发电周波稳 定，达不到实际用电的要求。

本发明为解决上述问题，使利用海浪波力发电在实际中得到应用，设计出充分利用海洋波力、发电功率大且周波平衡的海洋波浪能发电装置。

本发明的主要构造包括：一个浮于水面的船体，船体通过两端的锚环锚定在海洋中预定位置;一台安装在船体内的发电机，一根沿水平方向支承在两个固定于船底的支架间的主轴，该主轴可以相对支架绕主轴轴心线扭动，从而通过一套单向传动装置和变速装置将主轴扭动的动力传递给发电机。

所述的单向传动装置包括一个曲臂、一对杠杆、一对重体和一对棘轮机构;所述的变速装置包括一对轴心位置固定的输入轮。曲臂固定在主轴上，具有一对对称设置在所述轴心位置固定的输入轮。曲臂固定在主轴上，具有一对对称设置在所述轴心线两侧的拨叉。一对杠杆中的每一杠杆的一端通过棘轮机构分别与一对输入轮中的一个连接，每一杠杆的另一端设有一个重体，每一杠杆分别靠压在所述的曲臂的一个拨叉上。当主轴扭动时，曲臂也随之扭动，其上的拨叉分别擎举每一杠杆的设有重体的一端上下运动，从而使所述的一对输入轮在棘轮机构作用下交替沿给定方向转动。

所说的棘轮机构是与输入轮同轴的一套只能单方向转动的装置。该装置与输入轮连为整体，使输入轮亦只能单方向转动。比如，当重体被杠杆擎起时，杠杆另一端的输入轮由棘轮机构的作用而不转动，而当重体靠重力作用下落时，由棘轮机构作用，使输入轮按杠杆转动方向旋转。这种棘轮机构作用类似自行车的千斤，有实档和空档之分，从而将杠杆的两个方向转动转化为输入轮的单方向转动。

由于两个重体交替上下运动，总有一个重体带动输入轮转动，将两个输入轮的单向转动通过一个帮轮（换向轮）作用转化为发电机的连续的单方向转动。

本发明的具体实施例可由图2，图3和图4给出。

图2是海洋波浪能发电装置的一只海船剖面示意图。图2中1为船体，2为船体侧舷，3为海平面，4为海浪，5为曲臂，6为主轴，7为输入轮，8为重体，9为动力体，10为支架，11为变速装置，13为发电机，14为锚环，18为杠杆。

图3是单向传动装置结构图。图3中5为曲臂，7为输入轮，8为重体，16为帮轮，17为第一传动齿轮，18为杠杆，19为棘轮机构。

图4是动力体在船体内位置及摆荡情况示意图。图4中，2为船体侧舷，6为主轴，9为动力体，15为船体轴线。

船体1的底部是平面的，即整个船体为平底楔形，这种形状便于在波浪冲击下发生摇荡而又不被颠翻，也便于将发电设备安装在船底上。船体1对水是封闭的，即海船的上面是有封盖的，安装其内的发电设备不会受海水浸蚀，也便于保养和维修。

海船下水后，船体1用两只锚定位定向，即选择合适的位置和船体1摆放的方向，让海浪冲击船体侧舷2。两条锚绳分别安装在海船两端，用装在船体1两端外侧的锚环14来确定船体1的位置和方向。同时，在船体1摇荡中，两锚环14的连线构成船体1摇荡的轴线-船体轴线15海浪冲击船体侧舷2的上部，在船体轴线15以下部分以船体轴线15为轴向海浪冲击的反方向摆动。为了增大波力的力臂，锚环14可以装在主轴6轴心线和海平面3之间，距二者的竖直距离之比为1∶2～1∶4。考虑到船体1不致因海浪过大而颠翻，在设计和定位时，应使船体1封盖高出海平面4～5.5米为宜。在建造海船时还应考虑排水、通气、出入口、锚绳卷扬等设备和设施。

图1中，支架10固定于船底上，两端各设一个。主轴6下悬挂动力体9，二者连为一体。主轴6的两端支撑在两个支架10上，可绕支点扭动。动力体9是一个大的重物，由密度较大的材料构成，其质量的大小按发电功率和船体1的排水量设计。主轴6的轴端水平安装有

形的曲臂5，曲臂5的柄与主轴6的轴端固定，使曲臂5能随主轴6一起扭动，从而使曲臂5的两个拨叉（两曲臂端）随主轴6的扭动而一上一下地运动。

重体8在船体1内左右两边各安装一个，两个重体8的质量大体相同。重体8通过杠杆18与棘轮机构19相接，两个输入轮7受棘轮机构19控制只能是单向转动。当每个重体8在曲臂5的拨叉作用下和自身重力作用下一上一下地运动时，通过棘轮机构19驱动输入轮7单方向间歇转动。并通过一个输入轮7和第一传动齿轮17间的帮轮作用，使转化为第一传动齿轮17单方向连续转动。

以第一传动齿轮17为动力，通过变速装置11（可以是齿轮减速器，也可以是针齿减速器等）使转速增加，并带动、控制发电机13的转速，合乎发电周波的要求。

如图4所示，动力体9的侧面到两边船体侧舷2内侧的距离，能保持船体1左右摇摆时不大于30°角为宜。图4中实线和虚线所示的船体1分别为左右摆动时的最大幅度。由动力体9的限制船体1摆幅不能再大。这样，对船体1来说，动力体9的截面大小和船体侧舷2的内部宽度的设计，起到了防止船体1颠翻的作用。

本发明的另一个实施例是，将船体1内设计成两层船仓，平底一层安装动力体9，支架10，重体8，曲臂5，主轴6，输入轮7等。上层仓仓底设计在海船两端锚环14所在的平面，安装变速装置11，发电机13等。曲臂5安装在主轴6的中间。其余设备按前一实施例相接组装。这样组装的海船稳定性好。

本发明与已有技术比较，由于海船体积大，动力体9重量大，且无论海船左、右摇摆都能推动发电机13运转，锚环14位置得当，可充分地利用波力，因而发电功率大。由于两个重体8靠重力作用交替平稳下落，因而发电机13可匀速转动，使发电周波平稳，达到实用要求。

Claims (3)

1、一种海洋波浪能发电装置，包括一个浮于水面的船体(1)，船体通过两端锚环(14)描定在预定位置，一台安装在船体(1)内的发电机(13)，一根沿水平方向支承在个固定于船底的支架(10)间的主轴(6)，该主轴(6)可以相对所述支架(10)绕主轴(6)轴心线扭动，主轴(6)上悬挂有一个动力体(9)，当所述船体(1)在波浪作用下左右摆动时，动力体(9)相对船体(1)摆动，引起主轴(6)相对轴心线扭动，从而通过一套单向传动装置和变速装置(11)将主轴(6)扭动的动力传递给发电机(13)，本发明的特征在于，所述的单向传动装置包括一个曲臂(5)、一对杠杆(18)、一对重体(8)和一对棘轮机构(17)，所述的变速装置(11)包括一对轴心位置固定的输入轮(7)，该曲臂(5)固定在所述的主轴(6)上，具有一对对称设置在所述轴心线两侧的拨叉，所述的一对杠杆(18)中的每一杠杆的一端通过棘轮机构(17)分别与所述的一对输入轮(7)中的一个连接，每一杠杆的另一端设有一个重体(8)，并分别压靠在所述曲臂(5)的拨叉中的一个上，当所述主轴(6)扭动时，所述曲臂(5)亦随之扭动，其上的拨叉分别擎举每一杠杆的设有重体(8)的一端上下运动，从而使所述的一对输入轮(7)在棘轮机构(17)作用下交替沿给定方向转动。

2、按照权利要求1所述的海洋波浪能发电装置，其特征在于，所述的船体（1）为平底楔形，所述的锚环（14）的高度在大轴（6）轴心线与海洋面（3）之间，距二者的距离之比为1/2～1/4。

3、按照权利要求1或2所述的海洋波浪能发电装置，其特征在于，所述的船体（1）内有两层船仓，平底的一层安装动力体（9）、支架（10）、重体（8）、主轴（6）、曲臂（5）、杠杆（18）、棘轮机构（17）和输入轮（7），在上层仓仓底装变速装置（11）、发电机（13），所述的上层仓仓底设计在船体两端锚环（14）所在的水平面，所述的曲臂（5）安装在主轴（6）的中间。

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