CN102979661A - 一种采能单元和棘轮以及波力发动机 - Google Patents

Abstract

本发明一种采能单元和棘轮以及波力发动机，是将低速无序的间歇机械能进行采集、汇聚形成输出强大、稳定、连续的机械能的装置。尤其适用江河、湖泊、海洋的波浪能，其由框架、同步轴、轴承座、采能单元组成，在所述框架上部或下部，通过轴承座安装同步轴，所述同步轴亦是动力输出轴，同步轴上安装一套或一套以上的采能单元，采能单元的挠性传动件通过安装在框架下部与上部的滑轮，浮子，预紧装置，同步轴上的棘轮装置形成闭合多边形传力结构。开发海浪能是绿色清洁环保的可再生能源利用，不消耗物质资源，无排放物废弃物，能克服波浪大小、潮位高低的影响，同时采集驻波、行波、潮汐能，可用于发电，海水淡化，制氢，各种加工需要的机械能等。

Description

一种采能单元和棘轮以及波力发动机

技术领域

本发明属于波浪能利用技术领域，尤其涉及一种采能单元和棘轮以及波力发动机。

背景技术

随着社会的进步，经济的高速发展，人类对能源的需求与日俱增，造成包括石油、煤炭、天然气等化石能源的日渐枯竭，以及过度使用这些能源所造成的环境问题正在成为影晌人民身体健康和困扰人类发展的大难题，解决能源危机和环境污染问题已成为当今社会的两大主题，探索清洁可再生能源是实现可持续发展的必经之路。其实能源是无处不在，普洒的阳光，凛冽的寒风，奔腾咆哮的大海，这些都是我们能源的宝库。如何高效低成本的开发这些资源是迫切需要解决的重大课题。

其中，海洋波浪能的研究便是一个重要的方向，波浪能是一种具有能量密度高、不消耗燃料、无污染、储量大、分布广、利用难的能源。它是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。研究还表明，海浪在一天中每小时和一年中逐日变化方面小于其他可再生的资源(如风能或太阳能)，使它有望成为“全天候能源”。尤其是在能源消耗较大的冬季，在强烈的偏北风吹拂下，从黄海到南海形成一条东北-西南走向的大浪带，平均波高在2米以上，且周期在4-8s之间，可以利用的波浪能能量也最大，就世界范围内，欧洲的波能密度更是比我国高出许多倍，波浪能具有广阔的开发利用前景和巨大的经济和社会效益。

一个多世纪以来，由于波浪能的利用地点局限在海岸附近，容易受到海洋灾害性气候的侵袭。开发成本高，规模小，社会效益好但是经济效益差，投资回收期长，束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。

从目前国内外的研究状况来看，传统的投入试验运用的波浪能利用装置主要有聚波水库式、振荡水柱式、振荡浮子式。

振荡水柱式波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便。其缺点是能量转换效率较低，对小波浪的适应性不强，施工难度大，抗灾害能力差，且造价高昂。如中国的3KW、20KW、100KW波能发电站，日本的“海明号”发电船以及航标灯式波力装置都是属于这种类型。

振荡浮子技术包括了浮子式、筏式、摆式、蚌式等诸多技术，是利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等产生往复运动，驱动油、水等中间介质，通过中间介质转换推动发电装置发电。代表装置有我国的50kW岸式振荡浮子波浪能电站，葡萄牙海域的一套商业规模、按实际尺寸制造的海浪发电系统，希腊语中的“海蛇”，机械摆式是利用波浪推动一个机械臂上的摆板或浮子，带动齿轮或油压传动系统来驱动发电机发电，如日本在北海道的80KW摆式电站和中国在山东大管岛的30KW摆式电站。摆式装置比较适合波浪低频大推力的特点，转换效率较高，但摆式装置受潮位差的影响大，结构复杂，容易损坏，系统维护困难，造价高，较难大规模应用。

聚波水库式的优点是一级转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低，系统出力稳定。不足之处是电站建造对地形有要求，不易推广，如挪威的350kW收缩波道装置(TaperedChannel)。

中国专利申请号01276572.4的实用新型专利公开了一种海浪动力装置，它包括由若干井架通过连接架连接组成的平台支架，在井架内置有浮体，浮体内的下端为配重室，上端为空气室，浮体上端系固的索链通过多个传动轮系固于浮体的下端，传动轮与动力输出轮连接，动力输出轮与调速器连接，调速器和发电机连接，在浮体6上端连接有调节阀，下端设有气、水管和挂钩，该挂钩可与平台支架下端的锁定器连接，该装置在常规海情时，靠海浪使浮体上、下运动来驱动动力输出轮带动调速器和发电机发电的，在特殊海情时，将浮体沉于海水中，且锁定在平台支架的下端。安全可靠，提高装置的使用寿命。具有充分利用水资源，发电便捷，成本低等优点，也可以作为水上作业的动力源。但该装置是利用浮体在井架内的上下运动来提取能量，浮体易与井架发生碰撞摩擦，需要滑轮、导轨导向，装置现场施工困难，单个装置容量小，不易进行能量汇聚形成强大的动力，

中国专利申请号91221474.0的实用新型专利公开了一种波浪发电原动装置，该装置由锚索、韧带、韧带盘、卷簧、发条盒、棘轮棘爪、主动转轴、变速箱、稳速器、转矩输出轴、内外锚和漂浮壳体构成，波浪上升是靠壳体所受浮力和冲击力输出转矩，下降时靠发条储存的势能输出转矩、具有结构简单、安装使用方便、造价低、应用范围广、全部机件密封抗浪能力强不易受损，功能不受高低潮影响，不需人工管理等优点。但装置自由漂浮海面上，容易受波浪横向推力、风力、海流影响而偏离垂直位置，影响装置效率，并且单机容量小，难以进行能量聚集，

中国专利申请号200810117923.X的发明专利申请公开了一种环型链索式海浪能量转换装置，由水上固定支架、支架导轮、海底固定导轮、环形链索、漂浮采能装置和换能器组成。其特征在于漂浮采能装置和换能器的工作部件与环形链索呈串联状相联，将漂浮采能装置取得的能量通过环形链索传递给换能器。该装置具有中间环节少、能量转换率高、抗风险能力强等特点，可用于发电或直接做功。但该装置采用漂浮采能装置和换能器的工作部件与环形链索相串联，由于受换能器行程的限制，将因潮位的高低和波浪的大小而影响装置效能的发挥甚至破坏，在海洋环境下施工也是一大难题，该装置进行能量汇集困难，单个装置容量有限。

纵观现有的波能技术，由于波能的利用还处于开发应用初期，普遍还存在这样的认识偏差，把波浪能看成是最不稳定的能源，在应用中偏重于提高单次波浪的利用，从波浪能所固有的特点来看，这是十分不利的，我们正常所能应用的波浪能与暴风时所具有的波浪能往往相差几个数量级，为了提高利用单次波浪的功率，往往把单个装置做得很大，而一旦风暴来临，则往往超出其结构、材料的应力，造成装置的破坏，这些从英国制造的第一座(OSPREY)，挪威的500kW岸式波能装置(MOWC)，中国3kW岸式振荡水柱波力电站的研建过程中可以得到验证。

实质上波浪能是一种随机产生的能源，虽然单个波浪的波高，波长，周期，位置都随时间而不同，但是一定水域内的波浪能量随时间的变化是缓慢的，通过提高波浪能采集的覆盖率和进行能量聚集，就可以得到强大稳定的能量输出。

发明内容

1技术问题：纵观现已试验和应用的波能装置来看，主要存在下列需要解决的技术问题，结构复杂，制造成本高，现场施工困难，工程建设周期长，受地形、地质、海况、潮差影响大，能量采集率低，能量聚集困难，能量转换环节多，能量转换效率低，容量小，输出波动大，维护困难，运行环境适应性差，难以大规模应用，与现有技术、设备的通用性差等诸多问题。

2技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种采能单元，包括棘轮装置、滑轮、浮子、挠性传动件，其特征是：所述挠性传动件的一端固定在浮子的下部，另一端绕过固定安装的滑轮、棘轮装置，通过预紧装置固定在浮子的上部，形成一个闭合环形传力机构。

所述棘轮装置包括棘轮、棘轮座、棘爪、轴承、弹簧，所述棘轮座上安装一个或多个棘轮、各一个或多个棘爪用于限制棘轮在一个方向锁定而相反方向空转，所述棘轮内圆周有与棘爪配合的棘齿，外圆周有与挠性传动件配合的轮槽和/或轮齿，由轴承装于棘轮座上，所述滑轮包括定滑轮和/或动滑轮，所述挠性传动件包括传动带和/或绳和/或索和/或链，所述预紧装置包括弹簧预紧装置或重锤预紧装置。

当波浪和/或潮汐上升时，推动浮子向上运动，拉动通过预紧装置张紧在棘轮装置、滑轮上的挠性传动件而带动棘轮转动，在棘爪的单向作用下，棘轮与棘轮座锁定而带动安装棘轮座的轴转动输出能量，当浮子随波浪上升到最高峰，能量输出最大值，高峰过后，波浪回落，浮子跟随下降，带动通过预紧装置张紧在棘轮装置、滑轮上的挠性传动件而带动棘轮反转，因棘爪的单向作用，棘轮与棘轮座松开而浮子自由下落，值得指出的是，在浮子下降过程中，棘轮装置、滑轮对下降过程的阻力很小，浮子呈自由落体运动，同时由于液体表面的张力，下降的波浪对浮子产生一股向下的吸力，在此两股力量的共同作用下，浮子下降到波谷时并不会停留在波谷，而是向下冲入一定深度的水面，与浮子浮力达到平衡后停止，完成一个采能周期而预备下一波浪到来重复上述过程。

更优的是，采用一种储能棘轮，其包括棘轮、棘轮座、棘爪、弹簧、轴承，所述棘轮座上安装二个或多个同向的棘轮、各一个或多个棘爪用于限制棘轮座只向一个方向转动，所述棘轮座通过安装在棘轮座和轴之间的弹簧向轴传递动力、通过轴承安装于轴上，一棘轮内圆周有与棘爪配合的棘齿，外圆周有与挠性传动件配合的轮槽或轮齿，由轴承装于棘轮座上，而另一棘轮同样由轴承装于棘轮座上，其内圆周有与棘爪配合的棘齿，外圆周有铰耳，通过连接杆铰接于框架上或棘轮固定在棘轮座上而棘爪安装在框架上。

当波浪和/或潮汐上升时，推动浮子向上运动，拉动通过预紧装置张紧在所述带轮槽和/或轮齿的棘轮、滑轮上的挠性传动件而带动棘轮转动，在棘爪的单向作用下，棘轮与棘轮座锁定而把安装在棘轮座和轴之间的弹簧收紧而向轴输出转动力矩使轴转动输出能量，当浮子随波浪上升到最高峰，能量达到最大值，高峰过后，波浪回落，浮子跟随下降，带动通过预紧装置张紧在所述带轮槽和/或轮齿的棘轮、滑轮上的挠性传动件而带动棘轮反转，因棘爪的单向作用，棘轮与棘轮座松开而浮子自由下落，而所述棘轮座在所述浮子开始下降的瞬间在另一棘轮的单向作用下锁定停止转动，弹簧采得能量最大值而向轴弹性输出能量，值得指出的是，在浮子下降过程中，棘轮装置、滑轮对下降过程的阻力很小，浮子呈自由落体运动，同时由于液体表面的张力，下降的波浪对浮子产生一股向下的吸力，在此两股力量的共同作用下，浮子下降到波谷时并不会停留在波谷，而是向下冲入一定深度的水面，与浮子浮力达到平衡后停止，完成一个采能周期而预备下一波浪到来重复上述过程。

一种波力发动机，包括框架、同步轴、轴承座，在所述框架上部或下部，通过轴承座安装同步轴，所述同步轴亦是动力输出轴，同步轴上安装一套或一套以上的采能单元，所述采能单元的挠性传动件通过安装在所述框架下部与上部的滑轮、浮子、预紧装置、所述同步轴上的棘轮装置组成闭合环形传力结构。

其动作过程和作用原理是，当波浪和/或潮汐上升时，由于浮子众多并跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或杂乱的抬起，拉动通过预紧装置张紧在所述带轮槽和/或轮齿的棘轮、滑轮上的挠性传动件而带动棘轮转动，在棘爪的单向作用下，棘轮与棘轮座锁定而把安装在棘轮座和同步轴之间的弹簧收紧而向轴输出转动力矩使轴转动输出能量，当浮子随波浪上升到最高峰，能量达到最大值，高峰过后，波浪回落，浮子跟随下降，带动通过预紧装置张紧在所述一棘轮装置，滑轮上的挠性传动件而带动棘轮反转，因棘爪的单向作用，棘轮与棘轮座松开而浮子自由下落，而所述棘轮座在所述浮子开始下降的瞬间在另一棘轮的单向作用下锁定停止转动，弹簧采得能量最大值而向轴弹性输出能量，值得指出的是，在浮子下降过程中，棘轮装置、滑轮对下降过程的阻力很小，浮子呈自由落体运动，同时由于液体表面的张力，下降的波浪对浮子产生一股向下的吸力，在此两股力量的共同作用下，浮子下降到波谷时并不会停留在波谷，而是向下冲入一定深度的水面，与浮子浮力达到平衡后停止，完成一个采能周期而预备下一波浪到来重复上述过程，各采能单元功能相同，各浮子上下互不干扰，各自采得能量最大值而共同催动同步轴朝一个方向连续转动。

所述框架为预制框架，由包括上纵梁、上横梁构成的上平台、立柱、下纵梁、下横梁构成的下平台组成，采用钢筋混凝土或金属材料或塑钢复合材料或其他材料在工场预制或连成一体；所述同步轴是由一个以上的轴段用联轴装置连接组成，具有同步的转动角速度，所述轴具有适于加工的长度和刚性，所述联轴装置包括联轴器和/或万向节和/或轴销、轴套和/或花键，同步轴亦是动力输出轴，通过联轴器和/或链轮和/或皮带轮和/或齿轮经变速器输出机械能或再由发电机输出电能。

3有益效果：与现有技术相比，本发明具有下列诸多有益效果，本发明是波浪机械能的直接利用，转换环节少，通过采用采能单元采集能量，通过预制框架、同步轴汇聚能量使整套装置结构简单，与海水接触元件少，制造、安装、维护简便快捷，运行安全可靠，设备生产、选用通用现有成熟技术，大部分采用耐蚀材料制造，可标准化大规模生产，建设周期短，生产及运行成本低，使用寿命长，投资少，见效快，随装随用，规模可逐渐扩大，可布设地点广泛；浮子紧随波浪运动，对来波方向无要求，对大浪小浪、波长、波浪频率无选择，能同时采集波浪能中的驻波、行波能量，潮汐能和部分风能，通过储能棘轮储能缓释，捕获能量最大值，多套采能单元共同作用于同步轴上，汇聚成巨大能量，起动快，效率高，功率大，运转平稳，通过采用挠性传动件传动，储能棘轮消除过载，系统无冲击，少磨损，抗灾害能力强，浮子能够在框架的上平台和下平台距间大范围内上下运动，可克服波浪大小、潮位高低的影响，在框架上部铺设平板，还可为太阳能发电，风力发电，海上旅游、生产生活提供平台，波力发动机的消波作用，可为海岸防护，海上设施，水产养殖等提供保护，波力发动机环岸设置，可为海防建设增加屏障。本发明是一种绿色，清洁的可再生能源利用，生产过程中不产生任何排放物和废弃物，不消耗任何物质资源。

附图说明

图1是一种波力发动机的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是采用弹簧预紧的采能单元示意图；

图4是采用重锤装置预紧的采能单元示意图；

图5显示了采能单元一种棘轮装置的结构示意图；

图6是沿图5中D-D剖视图；

图7显示了采能单元另一种棘轮装置的结构示意图；

图8是沿图7中A-A剖视图，虚线显示与框架的一种连接方式；

图9是沿图7中B-B剖视图；

图10是沿图7中C-C剖视图；

图11显示了采能单元棘轮装置的又一种结构示意图；

图12是图11的侧视图，虚线显示棘轮与框架的另一种作用及连接方式；

图13是一种输出电能的波力发动机；

图14是图13的侧视图；

图15是一种输出液压能的波力发动机；

图16是图15的侧视图；

图17是一种同步带传动示意图；

图18是一种弹簧预紧装置和浮子的结构示意图；

图19是另一种弹簧预紧装置和浮子的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：参见图1本发明一种波力发动机由框架5、同步轴2、轴承座3、采能单元1组成，所述同步轴2亦是动力输出轴；图2示出所述框架5包括由上纵梁501、上横梁502构成的上平台，立柱503，下纵梁504、下横梁505构成的下平台组成，所述框架5采用钢筋混凝土预制，也可采用金属材料(如钢材)或塑钢复合材料或其他材料制造，在工场预制或连成一体，通过桩台(桩基平台)固定安装在波能丰富的江河、湖泊或海洋中，框架5高度和桩台高度根据所在地最大波高和最大潮差而定，应保证在当地最高波峰和最高潮位时浮子不与上平台相撞；在最低波谷和最低潮位时浮子不与下平台相撞；在所述框架5上部，通过轴承座3(包括轴承)水平安装同步轴2。所述同步轴2由适于加工的轴段用连轴器4连接组成，同理可采用轴销、轴套和/或万向节和/或花键连接组成，具有同步的转动角速度；同步轴2上相互间隔一定距离安装多套采能单元1，为图面简洁本图仅画8套，优选采用更多，如40套、60套或更多，使得总是至少有一套、两套或更多采能单元1同时把能量传到同步轴2上，参见图3、图4，所述采能单元1包括棘轮装置101、滑轮103、浮子104、挠性传动件102及预紧装置105组成；所述滑轮103包括定滑轮和动滑轮，定滑轮用于配置在所述框架5的由上纵梁501、上横梁502构成的上平台，下纵梁504、下横梁505构成的下平台上的相应位置，动滑轮用于配置在所述重锤装置105f上；所述浮子104采用泡沫塑料制成，同样可采用其他轻质材料或中空容器；呈具有园弧底面和顶面的直径大于其高度的柱状，也可以是方饼状；所述挠性传动件102采用传动皮带，皮带和相应的棘轮101a表面包覆橡胶或聚胺脂以增加皮带与棘轮101a的摩擦力，同样也可以采用钢丝绳或链条，参见图17，优选一种同步带102b可以保证更高的传输效率，更可以将传动带做成两段式，其一段做成同步带102b而另一段做成光带，这样既保证最高的传输效率又可以简化机械结构；参见图18，图19，所述预紧装置105采用弹簧预紧装置，其设置方式又分为压缩弹簧105a或拉伸弹簧105b，所述压缩弹簧105a外套有套管105c，套管105c的下端连接皮带的一端，弹簧105a的一端抵在套管105c内的上端，一中心轴105d的下端抽抵弹簧105a的另一端，中心轴105d的上端穿过套管105c上端与皮带的另一端连接，浮子104固定安装在套管105c上，中心轴105d上制有螺纹，用螺母105e可把弹簧105a的预紧力调节到适宜。也可以将套管105c与浮子104做成一体，弹簧105b的一端连接在浮子104中心套管105c的底部再连接皮带的一端，弹簧105b的另一端在套管105c内可自由伸缩并连接在皮带的另一端，通过皮带的长度可调节弹簧105b的预紧力到适宜。当浮子104受到波浪横向推力和/或风力偏离垂直位置时，弹簧被压缩或拉伸，等于传动皮带被延长，而浮子104所受浮力不变，此时传动皮带所受拉力等于浮子104浮力与横向力的合力，从而增加了能量的输出；当波浪上升，浮子104拉动传动皮带而带动棘轮101a转动时，皮带存在被拉长的倾向，此时预紧弹簧又可消除这种倾向而增加皮带和棘轮101a的附着力，保证皮带与滑轮103、棘轮101a的导向，缓冲恶劣环境对系统的冲击。参见图5、图6，所述棘轮装置101类似自行车棘轮，包括棘轮101a、棘轮座101b、棘爪101c、轴承101h、弹簧101d；棘轮座101b固定安装在同步轴2上，棘轮座101b上装有一个或多个棘爪101c、通过轴承101h安装棘轮101a，所述棘轮101a内圆周有与棘爪101c配合的棘齿，外圆周有与传动皮带配合的轮槽和/或轮齿，棘爪101c在弹簧101d的弹力作用下靠向棘齿，用于限制棘轮101a在一个方向锁定而相反方向空转。参见图13、图14、图15、图16，本发明属于波浪机械能的直接利用，具有转换环节少，转换效率高，可进行能量聚集，应用范围广等诸多优点，可直接输出机械能，也可转换成液压能或电能用于并网或制氢或制淡等诸多方面；就转换成电能或液压能而言，可在同步轴2上装设传输动力的大带轮6，大带轮6通过皮带7、小带轮8增速使发电机9或液压泵11转动输出电能或液压能；同样所述发电机9或液压泵11可以设多个，或通过变速器10、连轴器4或齿轮或链条连接到同步轴2上；为了使输出更加的平稳，还可以在变速器10输出端增设飞轮，因这些都属现有成熟技术，在此仅作粗略介绍。其动作过程和作用原理是，通过桩台固定框架5于水中，桩台属于现有成熟技术，在现代桥梁、海上风电和各种水工建筑中具有普遍的应用。框架5下平台置于水中而上平台始终处于水面之上，浮子104能在上平台和下平台距间上下运动并且在最大波幅和最大潮差时都不与上平台或下平台相撞，当波浪和/或潮汐涌来，由于浮子104众多并跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或杂乱的抬起，拉动通过预紧弹簧张紧在同步轴2上的棘轮101a、下平台与上平台上的滑轮103上的传动皮带而带动棘轮101a转动，在棘爪101c的单向作用下，棘轮101a与棘轮座101b锁定而带动安装棘轮座101b的轴2转动输出能量，当浮子104随波浪上升到最高峰，能量输出最大值，高峰过后，波浪回落，浮子104跟随下降，带动通过预紧弹簧张紧在棘轮101a、滑轮103上的传动皮带而带动棘轮101a反转，因棘爪101c的单向作用，棘轮101a与棘轮座101b松开而浮子104自由下落，值得指出的是，在浮子104下降过程中，棘轮101a、滑轮103对下降过程的阻力很小，浮子104呈自由落体运动，同时由于液体表面的张力，下降的波浪对浮子104产生一股向下的吸力，在此两股力量的共同作用下，浮子104下降到波谷时并不会停留在波谷，而是向下冲入一定深度的水面，与浮子104浮力达到平衡而停止，完成一个采能周期而预备下一波浪到来重复上述过程；因各采能单元1功能相同，各浮子104上下互不干扰，依次催动同步轴2朝一个方向连续转动，可得到连续稳定的能量并具有较快的转速。应当理解，当浮子104数量选用较少时，在同步轴2上增设一止退棘轮也是较好的选择。

实施例二：本例具有和实施例一相同的框架5、同步轴2、轴承座3，同步轴2亦是动力输出轴等结构和布置方式以及描述，为节省篇幅在此不再重复叙述，不同点在于采能单元1，严格说只在于棘轮装置101的不同；参见图7、图8、图9、图10，更优的采用一种储能棘轮，所述储能棘轮包括棘轮101a、101f、棘轮座101b、棘爪101c、弹簧101d，101e、轴承101h，101g，所述棘轮座101b上安装二个同向的棘轮101a、101f，各一个或多个棘爪101c用于限制棘轮座101b只向一个方向转动，所述棘轮座101b通过安装在棘轮座101b与同步轴2之间的弹簧101e(亦称发条)向同步轴2传递动力，通过轴承101g安装于同步轴2上，一棘轮101a内圆周有与棘爪101c配合的棘齿，外圆周有与传动皮带配合的轮槽和/或轮齿，由轴承101h安装于棘轮座101b上；而另一棘轮101f同样由轴承101h安装于棘轮座101b上，其内圆周有与棘爪101c配合的棘齿，外圆周有铰耳，通过连接杆101i铰接于框架5上；图7示出，所述棘轮座101b为组合棘轮座，可采用螺纹连接成一体，也可采用螺栓连接成一体。参见图11是储能棘轮的其他结构形式之一，图12是图11的侧视图，其另一棘轮101f固定在棘轮座101b上或与棘轮座101b一体制成，而棘爪101c安装在框架5上。其动作过程和作用原理是，通过桩台固定框架5于水中，框架5由下纵梁504、下横梁505构成的下平台置于水中而由上纵梁501、上横梁502构成的上平台始终处于水面之上，浮子104能在上平台和下平台距间上下运动并且在最大波幅和最大潮差时都不与上平台或下平台相撞，当波浪和/或潮汐涌来，由于浮子104众多并跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或杂乱的抬起，拉动通过预紧弹簧张紧在所述带轮槽和/或轮齿的棘轮101a，滑轮103上的传动皮带而带动棘轮101a转动，在棘爪101c的单向作用下，棘轮101a与棘轮座101b锁定而把安装在棘轮座101b和同步轴2之间的弹簧101e收紧而向同步轴2输出转动力矩使同步轴2转动输出能量，当浮子104随波浪上升到最高峰，能量达到最大值，高峰过后，波浪回落，浮子104跟随下降，带动通过预紧弹簧张紧在所述带轮槽和/或轮齿的棘轮101a、滑轮103上的传动带而带动棘轮101a反转，因棘爪101c的单向作用，棘轮101a与棘轮座101b松开而浮子104自由下落，而所述棘轮座101b在所述浮子104开始下降的瞬间在另一棘轮101f的单向作用下锁定停止转动，弹簧101e采得能量最大值而向同步轴2弹性输出能量，值得指出的是，在浮子104下降过程中，棘轮101a、滑轮103对下降过程的阻力很小，浮子104呈自由落体运动，同时由于液体表面的张力，下降的波浪对浮子104产生一股向下的吸力，在此两股力量的共同作用下，浮子104下降到波谷时并不会停留在波谷，而是向下冲入一定深度的水面，与浮子104浮力达到平衡后停止，完成一个采能周期而预备下一波浪到来重复上述过程；因各采能单元1功能相同，各浮子104上下互不干扰，各自采得能量最大值而共同催动同步轴2朝一个方向连续转动，可得到连续稳定的强大能量并且系统没有冲击。

实施例三：本例具有和实施例一或实施例二相同的框架5、同步轴2、轴承座3，同步轴2亦是动力输出轴等结构和布置方式以及描述，为节省篇幅在此不再重复叙述，不同点在于采能单元1，重点在于预紧装置105的不同；参见图4，本例采能单元1由棘轮装置101、滑轮103、浮子104、传动链、重锤装置105f组成，所述重锤装置105f由重锤和滑轮103组成，在框架5上部滑轮103与棘轮101a之间的传动链上通过滑轮103悬挂一组重锤块也可起到与预紧弹簧一样的效果，并且可有更大的作用距离；传动链的一端固定在浮子104的下部，另一端绕过滑轮103，在滑轮103和棘轮101a之间的重锤，棘轮101a后固定在浮子104的上部，形成一个闭合环形传力结构，棘轮装置101采用实施例1所述棘轮或实施例2所述储能棘轮；其动作过程和作用原理与实施例1或实施例2相仿，为节省篇幅在此不再重复叙述。

实施例四：本例具有和实施例一或实施例二相同的采能单元1、同步轴2、轴承座3、动力输出等结构和布置方式，为节省篇幅在此不再重复叙述，不同点在于框架5，严格说在于波力发动机的布设地点和方式的不同而对框架5作适应性的改变；参见图15本发明一种波力发动机由框架5、同步轴2、轴承座3、采能单元1组成，同步轴2亦是动力输出轴；图16示出所述框架5包括由上纵梁501、上横梁502构成的上平台，立柱503，下纵梁504、下横梁505构成的下平台组成，其中框架5的立柱503和/或下纵梁504、下横梁505构成的下平台做成中空结构，整个框架5构成一个半潜平台；所述框架5采用钢筋混凝土预制或采用金属材料或塑钢复合材料制造，在工场预制或连成一体；在所述构成半潜平台的框架内配置配重506，可灵活调节框架5浸没深度；框架5高度不用考虑潮汐影响，比固定式设置稍矮，但应保证在最大波浪范围即使暴风期间浮子104在框架5上下距间内自由浮动而不与框架5相撞。框架5通过锚链锚固在波能丰富的江河、湖泊或海洋中。其动作过程和作用原理与实施例1或实施例2相同，在此不再重复叙述。

最后应当说明的是，以上所述仅用以说明本发明的较佳实施方式，而并非用于限定本发明的保护范围，凡本领域的普通技术人员应当理解，在本发明的精神和原则范围内；还可作出多种等同变换方案；如上述实施例中的部件互换或混合使用，棘轮装置101等同单向离合器等同超越离合器；储能棘轮不但适合与皮带的回转结构，同样适合与杠杆、浮子连接的摆动结构；同步轴2设置在由下纵梁504、下横梁505构成的下平台上；材料的替换等，只要是在本发明设计理念范围内所做的任何修改、等同替换、改劣发明等，均应涵盖在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种采能单元，包括棘轮装置、滑轮、浮子、挠性传动件，其特征是：所述挠性传动件的一端固定在浮子的下部，另一端绕过滑轮、棘轮装置，通过预紧装置固定在浮子的上部，形成一个闭合环形传力机构。

2.根据权利要求1的一种采能单元，其特征在于，所述预紧装置为压缩弹簧预紧装置，弹簧外有套管，套管的下端连接挠性传动件的一端，弹簧的一端抵在套管内的上端，一中心轴的下端抽抵弹簧的另一端，中心轴的上端与挠性传动件的另一端连接，浮子固定安装在套管上，中心轴上制有螺纹，用螺母可把弹簧的预紧力调节到适宜。

3.根据权利要求1的一种采能单元，其特征在于，所述预紧装置为拉伸弹簧预紧装置，弹簧外有套管，套管与浮子制成一体，弹簧的一端连接在浮子中心套管的底部再连接挠性传动件的一端，弹簧的另一端在套管内可自由伸缩并连接在挠性传动件的另一端，通过挠性传动件的长度可调节弹簧的预紧力到适宜。

4.一种储能棘轮，包括棘轮、棘轮座、棘爪、弹簧、轴承，其特征是：所述棘轮座上安装二个同向的棘轮、各一个或多个棘爪用于限制棘轮座只向一个方向转动，所述棘轮座通过安装在棘轮座和轴之间的弹簧向轴传递动力、通过轴承安装于轴上，一棘轮内圆周有与棘爪配合的棘齿，外圆周有与挠性传动件配合的轮槽或轮齿，由轴承装于棘轮座上，而另一棘轮同样由轴承装于棘轮座上，其内圆周有与棘爪配合的棘齿，外圆周有铰耳，通过连接杆铰接于框架上。

5.根据权利要求4的一种储能棘轮，其特征在于，所述棘轮座为组合棘轮座，通过螺纹连接或螺栓连接成一体。

6.根据权利要求4的一种储能棘轮，.其特征在于，所述另一棘轮固定在棘轮座上或与棘轮座一体制成而棘爪安装在框架上。

7.一种波力发动机，包括框架，同步轴，轴承座，其特征是：在所述框架上部或下部，通过轴承座安装同步轴，所述同步轴亦是动力输出轴，同步轴上安装一套或一套以上的采能单元，所述采能单元的挠性传动件通过安装在所述框架下部与上部的滑轮，浮子，预紧装置，所述同步轴上的棘轮装置组成闭合环形传力结构。

8.根据权利要求7的一种波力发动机，其特征在于，所述框架为预制框架，由包括上纵梁、上横梁构成的上平台，立柱，下纵梁、下横梁构成的下平台组成，采用钢筋混凝土或金属材料或塑钢复合材料在工场预制或连成一体。

9.根据权利要求7的一种波力发动机，其特征在于，所述框架包括由上纵梁、上横梁构成的上平台，立柱，下纵梁、下横梁构成的下平台组成，其中框架的立柱和/或下纵梁、下横梁构成的下平台做成中空结构，整个框架构成一个半潜平台。

10.根据权利要求9的一种波力发动机，其特征在于，在所述构成半潜平台的框架内配置配重，可灵活调节框架浸没深度。

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