CN102434367B - 组合式采波单元体装置 - Google Patents

Abstract

组合式采波单元体装置，建立在振荡水柱成功经验的基础上，借鉴透平式装置的成功经验，以转换与传力、架持和承载构成一个有机的整体，构成一个新装置的动力转换模式。作为波能接受体的内浮式浮子，在与振荡水柱直接接触的情况下，具备浮力和重力做功这两种性能；内浮式浮子与磁旋轴之间采用磁力进行力传动；设置有主转换和辅助转换两套动力转换系统，分别对波浪表层和内层的波力进行采集，并转换为机械旋转的动力；采用主转换系统T型单向机、辅助转换系统T型单向机与群力轴相配合，对两套采波系统转换后，所得到的机械动力，做初级汇合；采用盘簧贮力器对汇合力进行贮存。本发明提高了波能的转换效率，使得为发电系统提供的动力值大，实现平稳持续和集中供力。

Description

组合式采波单元体装置

技术领域

本发明涉及波力发电装置，尤其涉及组合式采波单元体装置。

背景技术

透平式波力发电装置在国内外的波力发电领域已有广泛应用，如航标灯、波力发电船、岸式波力发电站等等，上世纪七八十年代呈现热潮。因人们已经意识到波浪动力是取之不尽的清洁能源，况且化石能源在日趋走向枯竭。但到目前为止，波力发电并没有突破性的技术进展。透平式波力装置虽是领域中的主要技术之一，但仍存有波能转换效率低和导致发电机发电不平稳这样两个方面的不足，若要使波力发电取得新的进展，势必要对波能的转换技术实行新的改进。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种组合式采波单元体装置，主要是解决透平式装置存在的波力转换效率偏低问题。

本发明所述的组合式采波单元体装置，建立在振荡水柱成功经验的基础上，借鉴透平式装置的成功经验，以转换与传力、架持和承载构成一个有机的整体，构成一个新装置的动力转换模式。本发明所述的组合式采波单元体装置，提出了七个方面的创新点，一是作为波能接受体的内浮式浮子，在与振荡水柱直接接触的情况下，具备浮力和重力做功这两种性能；二是内浮式浮子与磁旋轴之间采用磁力进行力传动；三是设置有主转换和辅助转换两套动力转换系统，分别对波浪表层和内层的波力进行采集，并转换为机械旋转的动力；四是采用T型单向机与群力轴相配合，对两套采波系统转换后，所得到的机械动力，做初级汇合；五是采用盘簧贮力器对汇合力进行贮存；六是采用本发明所述组合式采波单元体装置内布设三套结构相同的主、辅转换系统，用来扩大采波面积，设置一套动力输出轮系，进行力的二级汇合，并作为终端输出；七是采用六棱柱框架与六角板配合，完成采波系统的容置和传力部件的隔水上置安装，六棱柱框架的外形有利于方阵组合。以上所说的七项创新点，是确立构成组合式采波单元体装置设计技术方案成立的基础，实现解决透平式装置所存在的技术不足问题。采用直接进行波力转换的方式，达到扩大采波面积集中出力的新型结构体，使所输出的机械动力值大，可以平稳和持续地输出动力，为下一步骤的采波方阵提供一个基础性的采波组件装置。为了实现上述的设计方案，下面对构成本发明所述组合式采波单元体装置所需要的选件及各自所起的作用进行说明，并按照构成本发明所述组合式采波单元体装置的顺序进行分别说明。其一是转换与动力传递部分；其二是架持部分；其三是承载部分，本发明将被采的波力源划分为两种力源，一是波力内层压力变化的动力，二是波浪表层起伏的动力。顺序一中的转换，又可以分为主转换系统和辅助转换系统。下面对选件进行说明：

<一>、转换与传递部分的选件

(A)、主转换系统

选立管为振荡水柱产生体。选具有浮、重双重功能的内浮式浮子作为振荡水柱的动力接受体，选磁旋轴为内浮式浮子动力导出体，选架轴圆盘和轴支架为磁旋轴的架持体，选主转换系统导向磁体和主转换系统导轨为内浮式浮子的径向约束和导向体，选主转换系统T型单向机为动力单向整理体。

(B)、辅助转换系统选件

选立笼为水陀的容置体，选水陀为起伏波力的接受体，选钢绳为水陀动力引出体，选滑轮和绕绳鼓为钢绳的架持和缠绕体，选I轴为传力体，选升力盘簧为水陀缺少浮力功能的补偿体，选辅助转换系统主动轮为传力件，选辅助转换系统导向磁体和辅助转换系统导轨为水陀的限定和导向体，选辅助转换系统T型单向机为动力单向整理体。

(C)、动力传递部分选件

选群力轴为主、辅转换系统动力的初级汇合体，选盘簧贮力器为汇合力的贮存体，选主动轮、被动轮和动力输出轴组成动力输出轮系，本发明所述的组合式采波单元体装置内共设置三套主、辅转换系统，贮存后的动力做二级汇合，并终端输出。

<二>、架持部分选件

选六棱柱框架为立管和立笼的容置体，选六角板为动力传递部件的安装体，选阻尼板为本发明所述组合式采波单元体装置的阻尼体，另有附件、防护罩和橡胶缓冲件。

<三>、承载部分选件

选钟罩式浮筒为本发明所述组合式采波单元体装置的承载体，选注气管道为注气体。以上是构成本发明所述组合式采波单元体装置所选用的基本选件，下面按照前述的三个部分对本发明的整体组合进行说明：

<一>、转换与动力传递部分

转换与动力传递部分是本发明所述组合式采波单元体装置的核心部分，它担负着波能采集和将波能转换成旋转机械动力的功能，然后再进行一系列的动力单向整理、初级汇合、贮存、二级汇合到输出。其中的波能采集和机械动力能转换，又划分为主转换系统和辅助转换系统，为了扩大采波面积和集中出力的设计要求，又将三套结构相同的主、辅转换系统分设在同一个组合式采波单元体装置体内。下面按照转换到输出的过程顺序进行说明。

（A）主转换系统

主转换系统由立管、内浮式浮子、磁旋轴、架轴圆盘、轴支架、主转换系统导向磁体、主转换系统导轨、主转换系统T型单向机所组成，其中的立管是振荡水柱产生体，呈柱状圆管型，位于上口下沿处，开设有导气窗，防止空气对振荡水柱上升时的阻力。立管内壁靠上端部分垂直并均布有三条主转换系统导轨，立管体内容置有内浮式浮子，主转换系统导轨对内浮式浮子有导向和防止径向转动的作用。内浮式浮子是振荡水柱动力的接受体，内浮式浮子类似于倒置着的圆柱型水筒，筒外壁上下两沿处各均布设有三个主转换系统导向磁体，主转换系统导向磁体呈凸形设置，并与主转换系统导轨相配合，主转换系统导轨上也设置有磁体，呈凹V型，凹V型磁体与凸V型磁体的磁极相同，相斥配合。内浮式浮子的下口处与内浮式浮子橡胶裙体连体，位于内浮式浮子内设有浮力筒，浮力筒轴向中心位置又设置有磁旋母，呈圆管型，两管口与浮力筒封合，磁旋母管内布设有磁旋母磁体，磁旋母磁体的排布呈螺旋上升形，类似螺母的内螺纹。螺旋升角为25度左右，四导程，相邻的导程磁极相斥设置，目的是形成四条螺旋磁道，用于传递动力。浮力筒是做浮力功的部分，浮力筒内设置有内浮式浮子气室，浮力筒外与水柱直接相通，形成水圈，水圈也就是内浮式浮子，含容海水做重力功能部分。内浮式浮子的顶壁面上对应水圈处设置有溢水活门，主要是防止水柱上升力过猛时损坏传力部件，通过溢水活门进行卸压排水。内浮式浮子橡胶裙体可以防止空气逸入水圈，保证水圈做重力功的性能，内浮式浮子产生的动力，是借助磁旋轴导出的，磁旋轴为圆管状轴体，两端设置有轴头，管外壁面上设置有磁旋轴磁体，布设形式与磁旋母上的磁旋母磁体布设形式相同。但磁旋轴上所形成的螺旋磁道较长，磁旋轴垂直穿过内浮式浮子。磁旋轴上的螺旋磁道与磁旋母上的螺旋磁道，按照同性相斥插入，磁旋轴的下轴头插入轴支架孔内，磁旋轴的上轴头穿过架轴圆盘的轴承孔，并与主转换系统T型单向机键合。主转换系统T型单向机是主转换系统中转换与动力传递之间的中间环节体。主转换系统T型单向机由T型单向机主动轮、T型单向机被动轮A、T型单向机被动轮B、超越式离合器A、超越式离合器B、轴承A、轴承B和群力轴组成，其中T型单向机主动轮是动力的引入体，T型单向机被动轮是动力的传递体，超越式离合器A和超越式离合器B是交替传力体，群力轴是动力导出体。超越式离合器A和超越式离合器B位于T型单向机被动轮A和T型单向机被动轮B所开设的孔内，以涨紧孔壁为传力方式，并分别与群力轴键合，涨紧传力方向均按保持群力轴单向转动设置，T型单向机被动轮A和T型单向机被动轮B再均由轴承A和轴承B架持在群力轴上。以上对主转换系统结构及所属的主转换系统T型单向机进行了说明，下面再说明辅助转换系统的具体结构。

（B）辅助转换系统

辅助转换系统由立笼、水陀、钢绳、滑轮、绕绳鼓、I轴、升力盘簧、辅助转换系统主动轮、辅助转换系统被动轮、II轴、辅助转换系统T型单向机、辅助转换系统导向磁体、辅助转换系统导轨所组成，其中立笼是水陀的容置体，立笼也是辅助转换系统导轨的架持体，立笼的笼体为圆柱形结构，利于其透水性，水陀可直接受波力的作用，且不妨碍相邻水陀对波力的采集，因为波浪可以顺利经过笼体，向前推进。水陀是波力的接受体，其形体类似倒置着的圆柱形水筒形，水陀下端连接设置有水陀橡胶裙体，水陀筒内靠顶部为水陀气室，水陀气室可以承担水陀自重的浮托维持作用，水陀内可含容海水。水陀顶部中心设有绳鼻，绳鼻与钢绳系结，钢绳是水陀的传力件，对水陀有牵制作用。正是因为有此牵制的作用，当波面水体下落时，水陀被吊悬，又因水陀有逗留海水的作用，随着水面的下降，水陀所产生的重力也会随着增大，大到一定程度时，水陀开始做重力功。钢绳的另一端经过滑轮并绕在绕绳鼓上，绕绳鼓与I轴键合，I轴的一端插入在升力盘簧内，I轴的另一端与辅助转换系统主动轮键合，辅助转换系统主动轮与辅助转换系统被动轮啮合，辅助转换系统被动轮与II轴键合，II轴另一端插入到辅助转换系统T型单向机内。当水陀受波浪作用时，为防止水陀对立笼产生碰撞和摩擦现象，在水陀的外壁上下两沿处各均布设置有三个辅助转换系统导向磁体，辅助转换系统导轨上也布设有磁体，磁体的布设方式与主转换系统中的磁体布设方式相同。上面说明了水陀做重力功能，且不具备浮力功能。上面提到的升力盘簧，就是为了给水陀增补上上升做功的功能。在升力盘簧内预先存入动力，水陀上升时，升力盘簧内的动力释放，就完成了水陀具备升降均可做功的设计要求。若再向升力盘簧内存入动力，就是在水陀做重力功时，I轴将动力的一部分传向辅助转换系统T型单向机方向，另一部分力存入升力盘簧内。以上分别说明了主、辅转换系统各自的结构和做功的原理，下面说明主、辅转换系统合用的动力传递部分。

（C）动力传递部分

动力传递部分包括有主转换系统T型单向机、辅助转换系统T型单向机、群力轴、盘簧贮力器、主动轮、被动轮和动力输出轴。因主转换系统T型单向机、辅助转换系统T型单向机、群力轴属于主、辅转换系统动力传递部分，它们属于中间环节。由于主、辅转换系统需要做力的汇合、贮存、二级汇合输出，因此，第一步就是要对主、辅转换系统由各自所匹配的T型单向机整理后的单向旋转机械动力做力的初级汇合，将两个T型单向机设置在同一根群力轴上即可。群力轴为普通轴，群力轴的另一端插入盘簧贮力器的盘簧心部，并紧固配合。盘簧贮力器由盘簧、传力外壳、尾轴和主动轮组成，外壳内由盘簧涨紧传力，外壳的后尾部设置有尾轴，尾轴与主动轮键合。盘簧贮力器除贮存动力外，盘簧与外壳涨紧传力，在群力轴负荷过大时兼有保护传力齿轮的作用。为了使组合式采波单元体装置具有扩大采波面积，集中供力，达到输出动力值大，平稳持续的效果。本发明所述的组合式采波单元体装置内需要设置三套主、辅转换系统，它们各自的传力末端都设置主动轮，只要将三个主动轮都与一个被动轮啮合，配合动力输出轴，就可构成一个动力输出轮系，完成动力的二级汇合并输出。三套动力传递部分的上端设置有防水护罩，动力传递件都被安装在六角板的上面。三套主、辅转换系统的末端，都设置有盘簧贮力器和主动轮，三个主动轮都与被动轮相啮合。这样，就构成了一个动力输出轮系，动力经被动轮键合的动力输出轴输出，这部分中，T型单向机在群力轴的连接作用下完成了一套主、辅转换系统对动力的初级汇合，同时，动力输出轮系又完成了对三套主、辅转换系统初级汇合力做二级汇合，并做终端输出。下面说明三套主、辅转换系统和动力输出轮系的布置情况。因三套转换系统的结构完全相同，这里仅就其中一套转换系统进行描述。主动轮与被动轮啮合，三个主动轮与一个被动轮啮合，动力输出轴就是整个单元体的动力终端输出轴。

<二> 架持部分

架持部分有六棱柱框架、六角板和阻尼板所组成，架持部分是本发明所述组合式采波单元体装置的骨架部分，其作用是容置三套主、辅转换系统和安装动力传递部分，并配设有阻尼板。六棱柱框架是六棱柱形的结构架，六棱柱框架的顶面六角平面和底面六角平面内的六个角，都使用条形材料按对角斜拉，各形成六个等边三角形的空格，六棱柱框架的六个立面中的四个对角，也要用条形材料对角斜拉，六棱柱框架内按对角方向所形成较大的平行四边形，再按二分之一四边形的对角斜拉，其他都按照此方法斜拉，就形成了垂直并列着的六个等边三棱柱形上下贯通的空格。空格内将三根立管按照隔一填一的方式填入，管长应与六棱柱框架等高，管径应与空格的三条边接触为宜，然后，再将三根立笼填入剩余的空格内，笼径与立管经相同，但长度应比立管的长度要长出，底端可容纳钟罩式浮筒的长度为宜，立管与立笼的上口都要与六棱柱框架顶面平齐。六棱柱框架顶面再覆盖一块等面积的六角板，板面内，凡对应的立管和立笼的位置，按照略大于管径的板面开设有圆孔，圆孔的上面再覆盖一块直径略大于圆孔直径的架轴圆盘。

<三> 承载部分

承载部分包括有钟罩式浮筒、注气管道和注气管头，承载部分是本发明所述组合式采波单元体装置整个装置体的自体承载部分，因从组成方阵的需要考虑，本发明所述组合式采波单元体装置的自重，采用底部设置钟罩式浮筒，用来完成承载问题。若要单个使用时，此法不宜。因为本装置是多体组合成较大面积的方阵，装置上重下浮，所造成倒置的现象不存在，所以才选此法。钟罩式浮筒被置于立笼内，三个钟罩式浮筒分别置入三个立笼的最底部，然后再将一块与六角板相同面积的阻尼板与立笼底口相连接，板面内对应立笼处的板面去除。使用时，将高压气体经注气管道注入钟罩式浮筒内即可，利用注气量的多少来控制采波体的最佳采波位置。若海况出现异常时，可将钟罩式浮筒内气体经注气管道排出，兼有防险的作用。下面再对组合式采波单元体的工作原理进行说明。

工作原理

本发明所述组合式采波单元体装置，工作过程如下：将组合式采波单元体装置多台组成方阵后，注气于钟罩式浮筒内，使主、辅转换系统内、内浮式浮子和水陀处在接受波能的最佳位置。在波浪水面开始上升时，两采波体进入工作程序，这时，内浮式浮子与磁旋轴在磁传力的情况下并不马上上升，随着立管体内水面上升至使内浮式浮子内的内浮式浮子气室产生较大的浮升力时，磁旋母上的磁旋道与磁旋轴上的磁旋道产生推力作用，由于主转换系统导向磁体与主转换系统导轨的导向和限制径向转动作用的情况下，迫使磁旋轴转动，动力经轴头导入主转换系统T型单向机。动力再由群力轴导入盘簧贮力器内。当水面开始下落时，内浮式浮子并不马上下落，随着水面的不断下落，被水圈所逗留的海水此时产生重力向下，当动力足够大时，磁旋母对磁旋轴仍在磁旋道的作用下，推动磁旋轴做与初次相反方向的旋转运动，动力仍经原传力路线导入盘簧贮力器内，这是主转换系统由水力产生机械旋转动力的整个过程。再说明辅助转换系统，当波浪水面开始上升时，水陀与立笼之间，在辅助转换系统导向磁体与辅助转换系统导轨的作用下，并不摆动，不转动，只有在自体内水陀气室浮力的维持下随波面上升，但此时并不做功。为了给水陀补加上上升时的做功功能，需预先向这一系统中的升力盘簧内预注入一个预存力，利用这个预存力来代替水陀上升时的做功功能。当波浪水面开始下落时，这时，水陀因受钢绳的牵制作用，被吊悬着，随着波面的不断下落，被水陀所逗留在体内的海水相应越来越多，当海水重力向下的重力足以克服钢绳的牵引力时，水陀牵引着钢绳向下运动。钢绳的另一端经滑轮的架持，绕在绕绳鼓上，与绕绳鼓配合的I轴获得旋转动力，一部分力经与I轴键合的辅助转换系统主动轮传给辅助转换系统被动轮，再经II轴传给辅助转换系统T型单向机，再经群力轴传入盘簧贮力器内。一部分力存入升力盘簧内，这是辅助转换系统由水力产生旋转机械动力的全过程。以上将主、辅转换系统由水力转换成机械动力的转换工作过程，分别做了介绍，并都将动力存入到盘簧贮力器内，盘簧贮力器的尾部所配置的主动轮已经具备输出动力的能力。下面说明三套主、辅转换系统做动力的二级汇合输出，每一套主、辅转换系统中都配有盘簧贮力器和主动轮，三个主动轮都与一个被动轮啮合，这时，三个主动轮都已具备动力输出的能力，而拨动被动轮旋转，被动轮与动力输出轴相键合并做终端输出。将以上六台组合式采波单元体装置组合成一个采波方阵，另配发电系统，即可作为波力发电设备使用。使用时，只要向承载部分中的钟罩式浮筒内注入气体，使波力接受体位于有利采波的高度位置即可使用。

本发明所述组合式采波单元体装置，安装和操作使用方便，稳定性好，可靠性高。本发明扩大了采波面积，提高了波能的转换效率，以多体组合成采波方阵的结构，达到扩大采波面积，使波浪表内层的波力得到充分转换，使得为发电系统提供的动力值大，实现平稳持续和集中供力。

附图说明

附图1是本发明所述组合式采波单元体装置的整体结构示意图；附图2是本发明所述组合式采波单元体装置俯视状态的结构示意图；附图3是T型单向机的结构示意图。1—辅助转换系统被动轮  2—辅助转换系统主动轮  3—磁旋轴  4—橡胶缓冲件  5—架轴圆盘  6—导气窗  7—六角板  8—磁旋轴磁体  9—内浮式浮子  10—溢水活门  11—内浮式浮子气室  12—水圈  13—磁旋母  14—磁旋母磁体  15—主转换系统导向磁体  16—主转换系统导轨  17—内浮式浮子橡胶裙体  18—立管  19—六棱柱框架  20—轴支架  21—钟罩式浮筒  22—阻尼板  23—群力轴  24—主转换系统T型单向机  25—辅助转换系统T型单向机  26—盘簧贮力器  27—----主动轮  28—被动轮  29—动力输出轴  30—滑轮  31—绕绳鼓  32—升力盘簧  33—钢绳  34—护罩  35—绳鼻  36—水陀气室  37—水陀  38—注气管道  39—辅助转换系统导轨  40—辅助转换系统导向磁体  41—水陀橡胶裙体  42—立笼  43—注气管道管头  44—T型单向机超越式离合器A  45—T型单向机被动轮A  46—T型单向机超越式离合器B  47—T型单向机被动轮B  48—T型单向机轴承A  49—T型单向机主动轮  50—T型单向机轴承B。

具体实施方式

现参照附图1、附图2和附图3，结合实施例说明如下：本发明所述的组合式采波单元体装置，建立在振荡水柱成功经验的基础上，借鉴透平式装置的成功经验，以转换与传力、架持和承载构成一个有机的整体，构成一个新装置的动力转换模式。本发明所述的组合式采波单元体装置，提出了七个方面的创新点，一是作为波能接受体的内浮式浮子9，在与振荡水柱直接接触的情况下，具备浮力和重力做功这两种性能；二是内浮式浮子9与磁旋轴3之间采用磁力进行力传动；三是设置有主转换和辅助转换两套动力转换系统，分别对波浪表层和内层的波力进行采集，并转换为机械旋转的动力；四是采用主转换系统T型单向机24、辅助转换系统T型单向机25与群力轴23相配合，对两套采波系统转换后，所得到的机械动力，做初级汇合；五是采用盘簧贮力器26对汇合力进行贮存；六是采用本发明所述组合式采波单元体装置内布设三套结构相同的主、辅转换系统，用来扩大采波面积，设置一套动力输出轮系，进行力的二级汇合，并作为终端输出；七是采用六棱柱框架19与六角板7配合，完成采波系统的容置和传力部件的隔水上置安装，六棱柱框架19的外形有利于方阵组合。以上所说的七项创新点，是确立构成组合式采波单元体装置设计技术方案成立的基础，实现解决透平式装置所存在的技术不足问题。采用直接进行波力转换的方式，达到扩大采波面积集中出力的新型结构体，使所输出的机械动力值大，可以平稳和持续地输出动力，为下一步骤的采波方阵提供一个基础性的采波组件装置。为了实现上述的设计方案，下面对构成本发明所述组合式采波单元体装置所需要的选件及各自所起的作用进行说明，并按照构成本发明所述组合式采波单元体装置的顺序进行分别说明。其一是转换与动力传递部分；其二是架持部分；其三是承载部分，本发明将被采的波力源划分为两种力源，一是波力内层压力变化的动力，二是波浪表层起伏的动力。顺序一中的转换，又可以分为主转换系统和辅助转换系统。下面对选件进行说明：

<一>、转换与传递部分的选件

(A)、主转换系统

选立管18为振荡水柱产生体。选具有浮、重双重功能的内浮式浮子9作为振荡水柱的动力接受体，选磁旋轴3为内浮式浮子9动力导出体，选架轴圆盘5和轴支架20为磁旋轴3的架持体，选主转换系统导向磁体15和主转换系统导轨16为内浮式浮子9的径向约束和导向体，选主转换系统T型单向机24为动力单向整理体。

(B)、辅助转换系统选件

选立笼42为水陀37的容置体，选水陀37为起伏波力的接受体，选钢绳33为水陀37动力引出体，选滑轮30和绕绳鼓31为钢绳33的架持和缠绕体，选I轴为传力体，选升力盘簧32为水陀37缺少浮力功能的补偿体，选辅助转换系统主动轮2为传力件，选辅助转换系统导向磁体40和辅助转换系统导轨39为水陀37的限定和导向体，选辅助转换系统T型单向机25为动力单向整理体。

(C)、动力传递部分选件

选群力轴23为主、辅转换系统动力的初级汇合体，选盘簧贮力器26为汇合力的贮存体，选主动轮27、被动轮28和动力输出轴29组成动力输出轮系，本发明所述的组合式采波单元体装置内共设置三套主、辅转换系统，贮存后的动力做二级汇合，并终端输出。

<二>、架持部分选件

选六棱柱框架19为立管18和立笼42的容置体，选六角板7为动力传递部件的安装体，选阻尼板22为本发明所述组合式采波单元体装置的阻尼体，另有附件、防护罩34和橡胶缓冲件4。

<三>、承载部分选件

选钟罩式浮筒21为本发明所述组合式采波单元体装置的承载体，选注气管道38为注气体。以上是构成本发明所述组合式采波单元体装置所选用的基本选件，下面按照前述的三个部分对本发明的整体组合进行说明：

<一>、转换与动力传递部分

转换与动力传递部分是本发明所述组合式采波单元体装置的核心部分，它担负着波能采集和将波能转换成旋转机械动力的功能，然后再进行一系列的动力单向整理、初级汇合、贮存、二级汇合到输出。其中的波能采集和机械动力能转换，又划分为主转换系统和辅助转换系统，为了扩大采波面积和集中出力的设计要求，又将三套结构相同的主、辅转换系统分设在同一个组合式采波单元体装置体内。下面按照转换到输出的过程顺序进行说明。

（A）主转换系统

主转换系统由立管18、内浮式浮子9、磁旋轴3、架轴圆盘5、轴支架20、主转换系统导向磁体15、主转换系统导轨16、主转换系统T型单向机24所组成，其中的立管18是振荡水柱产生体，呈柱状圆管型，位于上口下沿处，开设有导气窗6，防止空气对振荡水柱上升时的阻力。立管18内壁靠上端部分垂直并均布有三条主转换系统导轨16，立管18体内容置有内浮式浮子9，主转换系统导轨16对内浮式浮子9有导向和防止径向转动的作用。内浮式浮子9是振荡水柱动力的接受体，内浮式浮子9类似于倒置着的圆柱型水筒，筒外壁上下两沿处各均布设有三个主转换系统导向磁体15，主转换系统导向磁体15呈凸形设置，并与主转换系统导轨16相配合，主转换系统导轨16上也设置有磁体，呈凹V型，凹V型磁体与凸V型磁体的磁极相同，相斥配合。内浮式浮子9的下口处与内浮式浮子橡胶裙体17连体，位于内浮式浮子9内设有浮力筒，浮力筒轴向中心位置又设置有磁旋母13，呈圆管型，两管口与浮力筒封合，磁旋母13管内布设有磁旋母磁体14，磁旋母磁体14的排布呈螺旋上升形，类似螺母的内螺纹。螺旋升角为25度左右，四导程，相邻的导程磁极相斥设置，目的是形成四条螺旋磁道，用于传递动力。浮力筒是做浮力功的部分，浮力筒内设置有内浮式浮子气室11，浮力筒外与水柱直接相通，形成水圈12，水圈12也就是内浮式浮子9，含容海水做重力功能部分。内浮式浮子9的顶壁面上对应水圈12处设置有溢水活门10，主要是防止水柱上升力过猛时损坏传力部件，通过溢水活门10进行卸压排水。内浮式浮子橡胶裙体17可以防止空气逸入水圈12，保证水圈12做重力功的性能，内浮式浮子9产生的动力，是借助磁旋轴3导出的，磁旋轴3为圆管状轴体，两端设置有轴头，管外壁面上设置有磁旋轴磁体8，布设形式与磁旋母13上的磁旋母磁体14布设形式相同。但磁旋轴3上所形成的螺旋磁道较长，磁旋轴3垂直穿过内浮式浮子9。磁旋轴3上的螺旋磁道与磁旋母13上的螺旋磁道，按照同性相斥插入，磁旋轴3的下轴头插入轴支架20孔内，磁旋轴3的上轴头穿过架轴圆盘5的轴承孔，并与主转换系统T型单向机24键合。主转换系统T型单向机24是主转换系统中转换与动力传递之间的中间环节体。主转换系统T型单向机24由T型单向机主动轮49、T型单向机被动轮A45、T型单向机被动轮B47、超越式离合器A44、超越式离合器B46、轴承A48、轴承B50和群力轴23组成，其中T型单向机主动轮49是动力的引入体，T型单向机被动轮45和T型单向机被动轮47是动力的传递体，超越式离合器A44和超越式离合器B46是交替传力体，群力轴23是动力导出体。超越式离合器A44和超越式离合器B46位于T型单向机被动轮A45和T型单向机被动轮B47所开设的孔内，以涨紧孔壁为传力方式，并分别与群力轴23键合，涨紧传力方向均按保持群力轴23单向转动设置，T型单向机被动轮A45和T型单向机被动轮B47再均由轴承A48和轴承B50架持在群力轴23上。以上对主转换系统结构及所属的主转换系统T型单向机24进行了说明，下面再说明辅助转换系统的具体结构。

（B）辅助转换系统

辅助转换系统由立笼42、水陀37、钢绳33、滑轮30、绕绳鼓31、I轴、升力盘簧32、辅助转换系统主动轮2、辅助转换系统被动轮1、II轴、辅助转换系统T型单向机25、辅助转换系统导向磁体40、辅助转换系统导轨39所组成，其中立笼42是水陀37的容置体，立笼42也是辅助转换系统导轨39的架持体，立笼42的笼体为圆柱形结构，利于其透水性，水陀37可直接受波力的作用，且不妨碍相邻水陀对波力的采集，因为波浪可以顺利经过笼体，向前推进。水陀37是波力的接受体，其形体类似倒置着的圆柱形水筒形，水陀37下端连接设置有水陀橡胶裙体41，水陀37筒内靠顶部为水陀气室36，水陀气室36可以承担水陀37自重的浮托维持作用，水陀37内可含容海水。水陀37顶部中心设有绳鼻35，绳鼻35与钢绳33系结，钢绳33是水陀37的传力件，对水陀37有牵制作用。正是因为有此牵制的作用，当波面水体下落时，水陀37被吊悬，又因水陀37有逗留海水的作用，随着水面的下降，水陀37所产生的重力也会随着增大，大到一定程度时，水陀37开始做重力功。钢绳33的另一端经过滑轮30并绕在绕绳鼓31上，绕绳鼓31与I轴键合，I轴的一端插入在升力盘簧32内，I轴的另一端与辅助转换系统主动轮2键合，辅助转换系统主动轮2与辅助转换系统被动轮1啮合，辅助转换系统被动轮1与II轴键合，II轴另一端插入到辅助转换系统T型单向机25内。当水陀37受波浪作用时，为防止水陀37对立笼42产生碰撞和摩擦现象，在水陀37的外壁上下两沿处各均布设置有三个辅助转换系统导向磁体40，辅助转换系统导轨39上也布设有磁体，磁体的布设方式与主转换系统中的磁体布设方式相同。上面说明了水陀37做重力功能，且不具备浮力功能。上面提到的升力盘簧32，就是为了给水陀37增补上上升做功的功能。在升力盘簧32内预先存入动力，水陀37上升时，升力盘簧32内的动力释放，就完成了水陀37具备升降均可做功的设计要求。若再向升力盘簧32内存入动力，就是在水陀37做重力功时，I轴将动力的一部分传向辅助转换系统T型单向机25方向，另一部分力存入升力盘簧32内。以上分别说明了主、辅转换系统各自的结构和做功的原理，下面说明主、辅转换系统合用的动力传递部分。

（C）动力传递部分

动力传递部分包括有主转换系统T型单向机24、辅助转换系统T型单向机25、群力轴23、盘簧贮力器26、主动轮27、被动轮28和动力输出轴29。因主转换系统T型单向机24、辅助转换系统T型单向机25、群力轴23属于主、辅转换系统动力传递部分，它们属于中间环节。由于主、辅转换系统需要做力的汇合、贮存、二级汇合输出，因此，第一步就是要对主、辅转换系统由各自所匹配的T型单向机整理后的单向旋转机械动力做力的初级汇合，将两个T型单向机设置在同一根群力轴23上即可。群力轴23为普通轴，群力轴23的另一端插入盘簧贮力器26的盘簧心部，并紧固配合。盘簧贮力器26由盘簧、传力外壳、尾轴和主动轮27组成，外壳内由盘簧涨紧传力，外壳的后尾部设置有尾轴，尾轴与主动轮27键合。盘簧贮力器26除贮存动力外，盘簧与外壳涨紧传力，在群力轴23负荷过大时兼有保护传力齿轮的作用。为了使组合式采波单元体装置具有扩大采波面积，集中供力，达到输出动力值大，平稳持续的效果。本发明所述的组合式采波单元体装置内需要设置三套主、辅转换系统，它们各自的传力末端都设置主动轮27，只要将三个主动轮27都与一个被动轮28啮合，配合动力输出轴29，就可构成一个动力输出轮系，完成动力的二级汇合并输出。三套动力传递部分的上端设置有防水护罩34，动力传递件都被安装在六角板7的上面。三套主、辅转换系统的末端，都设置有盘簧贮力器26和主动轮27，三个主动轮27都与被动轮28相啮合。这样，就构成了一个动力输出轮系，动力经被动轮28键合的动力输出轴29输出，这部分中，T型单向机在群力轴23的连接作用下完成了一套主、辅转换系统对动力的初级汇合，同时，动力输出轮系又完成了对三套主、辅转换系统初级汇合力做二级汇合，并做终端输出。下面说明三套主、辅转换系统和动力输出轮系的布置情况。因三套转换系统的结构完全相同，这里仅就其中一套转换系统进行描述。主动轮27与被动轮28啮合，三个主动轮27与一个被动轮28啮合，动力输出轴29就是整个单元体的动力终端输出轴。

<二> 架持部分

架持部分有六棱柱框架19、六角板7和阻尼板22所组成，架持部分是本发明所述组合式采波单元体装置的骨架部分，其作用是容置三套主、辅转换系统和安装动力传递部分，并配设有阻尼板22。六棱柱框架19是六棱柱形的结构架，六棱柱框架19的顶面六角平面和底面六角平面内的六个角，都使用条形材料按对角斜拉，各形成六个等边三角形的空格，六棱柱框架19的六个立面中的四个对角，也要用条形材料对角斜拉，六棱柱框架19内按对角方向所形成较大的平行四边形，再按二分之一四边形的对角斜拉，其他都按照此方法斜拉，就形成了垂直并列着的六个等边三棱柱形上下贯通的空格。空格内将三根立管18按照隔一填一的方式填入，管长应与六棱柱框架19等高，管径应与空格的三条边接触为宜，然后，再将三根立笼42填入剩余的空格内，笼径与立管经相同，但长度应比立管18的长度要长出，底端可容纳钟罩式浮筒21的长度为宜，立管18与立笼42的上口都要与六棱柱框架19顶面平齐。六棱柱框架19顶面再覆盖一块等面积的六角板7，板面内，凡对应的立管18和立笼42的位置，按照略大于管径的板面开设有圆孔，圆孔的上面再覆盖一块直径略大于圆孔直径的架轴圆盘5。

<三> 承载部分

承载部分包括有钟罩式浮筒21、注气管道38和注气管头43，承载部分是本发明所述组合式采波单元体装置整个装置体的自体承载部分，因从组成方阵的需要考虑，本发明所述组合式采波单元体装置的自重，采用底部设置钟罩式浮筒21，用来完成承载问题。若要单个使用时，此法不宜。因为本装置是多体组合成较大面积的方阵，装置上重下浮，所造成倒置的现象不存在，所以才选此法。钟罩式浮筒21被置于立笼42内，三个钟罩式浮筒21分别置入三个立笼42的最底部，然后再将一块与六角板7相同面积的阻尼板22与立笼42底口相连接，板面内对应立笼42处的板面去除。使用时，将高压气体经注气管道38注入钟罩式浮筒21内即可，利用注气量的多少来控制采波体的最佳采波位置。若海况出现异常时，可将钟罩式浮筒21内气体经注气管道38排出，兼有防险的作用。下面再对组合式采波单元体的工作原理进行说明。

工作原理

本发明所述组合式采波单元体装置，工作过程如下：将组合式采波单元体装置多台组成方阵后，注气于钟罩式浮筒21内，使主、辅转换系统内、内浮式浮子9和水陀37处在接受波能的最佳位置。在波浪水面开始上升时，两采波体进入工作程序，这时，内浮式浮子9与磁旋轴3在磁传力的情况下并不马上上升，随着立管18体内水面上升至使内浮式浮子9内的内浮式浮子气室11产生较大的浮升力时，磁旋母13上的磁旋道与磁旋轴3上的磁旋道产生推力作用，由于主转换系统导向磁体15与主转换系统导轨16的导向和限制径向转动作用的情况下，迫使磁旋轴3转动，动力经轴头导入主转换系统T型单向机24。动力再由群力轴23导入盘簧贮力器26内。当水面开始下落时，内浮式浮子9并不马上下落，随着水面的不断下落，被水圈12所逗留的海水此时产生重力向下，当动力足够大时，磁旋母13对磁旋轴3仍在磁旋道的作用下，推动磁旋轴3做与初次相反方向的旋转运动，动力仍经原传力路线导入盘簧贮力器26内，这是主转换系统由水力产生机械旋转动力的整个过程。再说明辅助转换系统，当波浪水面开始上升时，水陀37与立笼42之间，在辅助转换系统导向磁体40与辅助转换系统导轨39的作用下，并不摆动，不转动，只有在自体内水陀气室36浮力的维持下随波面上升，但此时并不做功。为了给水陀37补加上上升时的做功功能，需预先向这一系统中的升力盘簧32内预注入一个预存力，利用这个预存力来代替水陀37上升时的做功功能。当波浪水面开始下落时，这时，水陀37因受钢绳33的牵制作用，被吊悬着，随着波面的不断下落，被水陀37所逗留在体内的海水相应越来越多，当海水重力向下的重力足以克服钢绳33的牵引力时，水陀37牵引着钢绳33向下运动。钢绳33的另一端经滑轮30的架持，绕在绕绳鼓31上，与绕绳鼓31配合的I轴获得旋转动力，一部分力经与I轴键合的辅助转换系统主动轮2传给辅助转换系统被动轮1，再经II轴传给辅助转换系统T型单向机25，再经群力轴23传入盘簧贮力器26内。一部分力存入升力盘簧32内，这是辅助转换系统由水力产生旋转机械动力的全过程。以上将主、辅转换系统由水力转换成机械动力的转换工作过程，分别做了介绍，并都将动力存入到盘簧贮力器26内，盘簧贮力器26的尾部所配置的主动轮27已经具备输出动力的能力。下面说明三套主、辅转换系统做动力的二级汇合输出，每一套主、辅转换系统中都配有盘簧贮力器26和主动轮27，三个主动轮27都与一个被动轮28啮合，这时，三个主动轮27都已具备动力输出的能力，而拨动被动轮28旋转，被动轮28与动力输出轴29相键合并做终端输出。将以上六台组合式采波单元体装置组合成一个采波方阵，另配发电系统，即可作为波力发电设备使用。使用时，只要向承载部分中的钟罩式浮筒21内注入气体，使波力接受体位于有利采波的高度位置即可使用。本发明所述组合式采波单元体装置，安装和操作使用方便，稳定性好，可靠性高。本发明扩大了采波面积，提高了波能的转换效率，以多体组合成采波方阵的结构，达到扩大采波面积，使波浪表内层的波力得到充分转换，使得为发电系统提供的动力值大，实现平稳持续和集中供力。

Claims (6)

1.组合式采波单元体装置，以转换与传力、架持和承载构成一个有机的整体，其特征在于内浮式浮子（9）与磁旋轴（3）之间采用磁力进行力传动；磁力轴（3）轴头与转换系统T型单向机（24）中的T型单向机主动轮（49）键合，带动T型单向机被动轮A（45）和T型单向机被动轮B（47），两轮内设T型单向机超越式离合器A（44）和T型单向机超越式离合器B（46），并分别与群力轴（23）键合，传力作用方向相反，群力轴（23）可获单向转动，属主转换系统传力；水陀（37）以钢绳（33）绕于绕绳鼓（31）通过I轴进行力传动，动力由辅助转换系统主动轮（2）传给辅助转换系统被动轮（1），带动II轴，再传给群力轴（23）上所设的辅助转换系统T型单向机（25），此属辅助转换系统传力；设置有主转换和辅助转换两套动力转换系统，分别对波浪表层和内层的波力进行采集，并转换为机械旋转的动力；a采用主转换系统T型单向机（24）、辅助转换系统T型单向机（25）与群力轴（23）相配合，对两套采波系统转换后，所得到的机械动力，做初级汇合；采用盘簧贮力器（26）对汇合力进行贮存；贮存力经盘簧贮力器（26）尾部所设的主动轮（27）输出，采用三套结构相同的主、辅转换系统，主动轮（27）与被动轮（28）组成动力输出轮系，做贮存力的汇合，动力由动力输出轴（29）输出，用以扩大采波面积并作为终端输出；采用六棱柱框架（19）与六角板（7）配合，完成采波系统的容置和传力部件的隔水上置安装，六棱柱框架（19）的外形有利于方阵组合。

2.根据权利要求1所述的组合式采波单元体装置，其特征在于主转换系统选立管（18）为振荡水柱产生体，选具有浮、重双重功能的内浮式浮子（9）作为振荡水柱的动力接受体，选磁旋轴（3）为内浮式浮子（9）动力导出体，选架轴圆盘（5）和轴支架（20）为磁旋轴（3）的架持体，选主转换系统导向磁体（15）和主转换系统导轨（16）为内浮式浮子（9）的径向约束和导向体，选主转换系统T型单向机（24）为动力单向整理体。

3.根据权利要求1所述的组合式采波单元体装置，其特征在于辅助转换系统选立笼（42）为水陀（37）的容置体，选水陀（37）为起伏波力的接受体，选钢绳（33）为水陀（37）动力引出体，选滑轮（30）和绕绳鼓（31）为钢绳（33）的架持和缠绕体，选I轴为传力体，选升力盘簧（32）为水陀（37）缺少浮力功能的补偿体，选辅助转换系统主动轮（2）为传力件，选辅助转换系统导向磁体（40）和辅助转换系统导轨（39）为水陀（37）的限定和导向体，选辅助转换系统T型单向机（25）为动力单向整理体。

4.根据权利要求1所述的组合式采波单元体装置，其特征在于动力传递部分选群力轴（23）为主、辅转换系统动力的初级汇合体，选盘簧贮力器（26）为汇合力的贮存体，选主动轮（27）、被动轮（28）和动力输出轴（29）组成动力输出轮系，三套主、辅转换系统，贮存后的动力做二级汇合，并终端输出。

5.根据权利要求1所述的组合式采波单元体装置，其特征在于架持部分选六棱柱框架（19）为立管（18）和立笼（42）的容置体，选六角板（7）为动力传递部件的安装体，选阻尼板（22）为阻尼体，另有附件、防护罩（34）和橡胶缓冲件（4）。

6.根据权利要求1所述的组合式采波单元体装置，其特征在于立管（18）内壁靠上端部分垂直并均布有三条主转换系统导轨（16），立管（18）体内容置有内浮式浮子（9），主转换系统导轨（16）对内浮式浮子（9）有导向和防止径向转动的作用；内浮式浮子（9）是振荡水柱动力的接受体，内浮式浮子（9）类似于倒置着的圆柱型水筒，筒外壁上下两沿处各均布设有三个主转换系统导向磁体（15），主转换系统导向磁体（15）呈凸形设置，并与主转换系统导轨（16）相配合，主转换系统导轨（16）上也设置有磁体，呈凹V型，凹V型磁体与凸V型磁体的磁极相同，相斥配合；内浮式浮子（9）的下口处与内浮式浮子橡胶裙体（17）连体，位于内浮式浮子（9）内设有浮力筒，浮力筒轴向中心位置又设置有磁旋母（13），呈圆管型，两管口与浮力筒封合，磁旋母（13）管内布设有磁旋母磁体（14），磁旋母磁体（14）的排布呈螺旋上升形，类似螺母的内螺纹。