CN105089917A - 推挽转动式海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预制的海洋平台上采用的推挽转动式海浪发电装置，所述推挽转动式海浪发电装置包括：浮于海面上随海浪上下起伏的浮体；与所述浮体相连的且被约束成仅随所述浮体作上下竖直运动的连接机构；将所述连接机构的上下运动转换成转动扭力的推挽式转动装置；与所述推挽式转动装置动力连接的惯性飞轮；以及由所述惯性飞轮驱动的发电机。本发明还涉及具有这种推挽转动式海浪发电装置的海洋平台。

Description

推挽转动式海浪发电装置

技术领域

本发明涉及一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预制海洋平台上采用的推挽转动式海浪发电装置。

背景技术

作为人类未来向海洋拓展生存空间的有利工具，混凝土预制海洋平台必将成为未来人类社会发展的重点(参见本申请人的申请号No.201210034805.9的题为“支撑海上风机、桥梁、海洋建筑物的浮力支撑固定平台”的在先申请及本申请人的申请号为No.201210104898.8的题为“海上风电、桥梁和海洋建筑物局部浮力海洋平台及施工方法”的在先申请中提到的海洋平台或其他形式的固定于海底的平台)。若此类混凝土预制海洋平台在海洋中大规模施工建设的话，每个海洋平台上的能源供应将会成为亟待解决的关键问题。

虽然能源供应可以采用多种手段解决，但是海浪发电作为一种可靠的、基本上不受天气阴晴影响的、安全清洁的发电手段非常适合于在海洋平台上采用。

利用海浪发电主要分为三种形式：第一种是利用海浪浪波产生流体介质(例如空气或水)的压力变化来进行发电，例如将空气或其他合适的介质以非固定容器的方式放置于海面上，利用大海波浪运动使得空气或所述介质压缩并利用此过程中的能量的吸收与释放转化为动力推动发电机发电；第二种是利用海浪浪波的横向运动来进行发电；第三种是利用海浪浪波的竖直上下运动来进行发电，例如采用由海浪推动的浮体作上下运动而驱动杆系、绳系、滑轮系等装置推动发电机发电。

从结构体积与造价、维护方面考虑，仅仅上述第三种形式的海浪发电最适合于在海洋平台中采用。这种机械式捕捉海浪的上下运动动能的装置需要有一固定点才能将每次浪的上下波动都转化为用于发电的机械能。对此，现有各种设计常用浮体浮于海上，其底部有绳缆等锚到海底，机械发电装置或安装在浮体内或安装在海底的锚箱内，这样应用及维修都不方便。为使波浪的上下波幅(浮体上下往复运动)都能发电——全波段发电，很多现有装置都是以某一种流体作媒介，间接推动发电机发电，以达到全波段发电。直接推动发电机的机械装置则以绳缆等柔性连接为主以改变往复运动其中一个运动的方向。也就是利用柔性连接作反相，以链系、绳系为主，在海洋各种恶劣环境中很容易发生链绳脱落，维修费用高。

发明内容

为了解决现有技术的海浪发电装置全波段发电能力不稳定、维护不便且维护成本高的问题，本发明提供了一种新颖的海浪发电装置，其特别适合用在混凝土预制海洋平台中。

根据本发明的一个方面，提供了一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预制的海洋平台上采用的推挽转动式海浪发电装置，所述推挽转动式海浪发电装置包括：

浮于海面上随海浪上下起伏的浮体；

与所述浮体相连的且被约束成仅随所述浮体作上下竖直运动的连接机构；

将所述连接机构的上下运动转换成转动扭力的推挽式转动装置；

与所述推挽式转动装置动力连接的惯性飞轮；以及

由所述惯性飞轮驱动的发电机。

优选地，在所述推挽式转动装置与所述惯性飞轮之间设置调速用变速箱、尤其自动变速箱、特别是无级变速箱。

优选地，所述变速箱的输出轴经由第一离合器与所述惯性飞轮相连。

优选地，所述惯性飞轮经由第二离合器与一恒速齿轮箱相连而驱动所述发电机发电。

优选地，所述推挽式转动装置包括与所述连接机构固定连接的齿板，所述齿板具有沿所述连接机构运动方向延伸的纵向中央开槽，两个齿条在所述槽的纵向相对内侧上彼此错开地设置，所述推挽式转动装置还包括一用于输出扭力的转动轴，在所述转动轴上设置两个驱动方向相同的单向齿轮，这两个单向齿轮分别与前述齿条啮合。

优选地，所述齿板的上升运动驱动所述两个单向齿轮中的第一单向齿轮与同其对应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第二单向齿轮空转，而所述齿板的下降运动驱动所述第二单向齿轮与同其对应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第一单向齿轮空转，以此推挽转动所述转动轴。

优选地，所述浮体经由万向铰与所述连接机构相连。

优选地，所述连接机构能够任意按需伸缩。

优选地，所述浮体为多个浮体，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距可按需设定、尤其以各所述浮体所处不同相位的推挽转动能够相互叠加的距离设定。

优选地，所述浮体为至少两个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/4。

优选地，所述浮体为至少四个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/8。

优选地，沿海浪行进的方向，先着海浪的浮体的体积最小，后着海浪的浮体的体积依次更大。

优选地，各所述推挽式转动装置共享同一转动轴。

优选地，各所述推挽式转动装置共享两个转动轴，且所述两个转动轴上各配置至少一个浮体，所述两个转动轴相互成一角度、优选90度的角度布置且经由附加的机械转换装置输出驱动所述惯性飞轮的扭力。

优选地，所述附加的机械转换装置是链轮结构或齿轮结构。

优选地，在所述惯性飞轮的转动将要大于所述变速箱的输出轴的转速时，所述惯性飞轮与所述变速箱的输出轴之间的第一离合器处于断开状态。

优选地，所述惯性飞轮与所述恒速齿轮箱之间的第二离合器根据需要开闭，以确保所述恒速齿轮箱输出稳定的扭力驱动所述发电机发电。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种海洋平台、尤其混凝土预制的海洋平台，其包括至少四个混凝土预制空心筒墩构成的支撑结构以及由梁板系组成的平台部分，在海洋平台上安装前述推挽转动式海浪发电装置，以使得所述推挽转动式海浪发电装置的转动轴位于所述平台部分内。

采用本发明的技术方案，由于海浪的上下波浪运动带动浮体上下运动而直接转化为机械动能，没有中间介质，例如水、空气等常用于海浪发电的中间介质，因此效率高而损失少。旋转动能则暂存在一飞轮，可以稳定地向发电机输出能量，保证发电机稳定发电，及输出电力质量佳。海洋平台的合适水深为5至50米，结合本发明的海浪发电装置，可令海洋平台更具价值。而本发明装置由于有海洋平台作支撑，造价可大幅降低，是发展海洋事业的一个重要的互补共生装置。

本发明以紧凑的齿轮及齿板组成的坚固机械装置，将浮体的竖直上下往复运动转为单向转动，推动发电机发电。根据本发明，所述推挽转动式发电装置在一个往复周期中，相反方向的海浪运动都能经齿轮齿板组合驱动输出轴以单一方向旋转，此装置非常适合海浪发电。根据本发明，利用浮于海面上的浮体传递上下运动。浮体通过杆系相连到此装置，而此装置则固定到海洋平台或类似海洋建筑物。浮体随海浪上下运动，无论向上或向下都可以驱动输出轴以同一方向旋转。根据本发明，转动轴的扭力经过一齿轮变速箱输出，优化地此齿轮变速箱为无级变速箱，所述变速箱输出端连接一离合器，离合器接一惯性飞轮，所述惯性飞轮用作储存输出轴输出的动能。所述变速箱保证输出轴输出的扭力经变速箱提速后令旋转中的惯性飞轮转得更快，即惯性飞轮不断吸收能量，直至变速箱再不能提升转速，到达极限为止。

本发明涉及的海洋平台为钢筋混凝土结构，平台理想尺寸是50米×50米，由至少四个大直径空心筒墩支撑，平台底部离水面约4至5米。空心筒墩固定到海床。所述平台可作多种不同用途，例如海洋观测站、补给站、深水码头、机动跑道、海洋城市等。海浪发电装置所发的电刚好有用户在附近，不需要经海底电缆传送回岸上。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本发明的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本发明的理解。在附图中：

图1示出了一种适于采用本发明的海浪发电装置的示意性混凝土预制海洋平台结构；

图2示出了在如图1所示的海洋平台结构上采用的根据本发明的海浪发电装置的主要组成部分的示意性放大侧视图；

图3A单独示意性示出了根据本发明的海浪发电装置；

图3B示意性示出了如图3A所示的海浪发电装置的浮体、伸缩臂以及齿板；

图4A至4D分别示意性示出了海浪发电装置的齿板与转动轴的操作性连接情况；

图5示意性示出了仅仅针对一个浮体而言，海浪变化与转动轴输出扭力图；

图6示意性示出了针对两个相互间距海浪1/4波长的浮体的转动轴输出扭力图；

图7示意性示出了针对四个彼此相互间距海浪1/8波长的浮体的转动轴输出扭力图；

图8示意性示出了根据本发明的应用示例一；并且

图9示意性示出了根据本发明的应用示例二。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

首先，需要指出的本申请文件中所提到的海洋平台是指背景技术部分中提到的属于本申请人的中国专利申请文献No.201210034805.9和No.201210104898.8中提到的海洋平台或类似海上平台建筑物。因此，以下仅仅出于示意性且非限制性的说明目的，采用海洋平台作为海浪发电装置的承载平台解释本发明的思路。但是，本领域技术人员应当清楚：根据本发明的这种海浪发电装置可以应用于任何类似的水上或海上平台中进行发电。

图1示出了一种适于采用本发明的海浪发电装置的示意性混凝土预制海洋平台结构，其主要包括至少四个混凝土预制空心筒墩21构成的支撑结构以及由梁板系组成的平台部分11，所述平台部分11的理想尺寸为50米×50米，所述空心筒墩21直径为8至10米或更大同时支撑于海床2上，且以重力式或群桩式基础的形式建设。所述平台部分11包括若干结构层，从最底层开始，底层距水面的理想高度为设计所考虑的最高海浪高度，约4至5米或更高。最底层为载荷转换层，将所述平台部分的载荷传至空心筒墩。所述转换层由梁板系组成，梁深约3.5米。转换层以上为工作层，可设计成实现不同的用途，在这种海洋平台用于建造海上城市时可作为商业、住房、厂房等使用。如图1所示，各空心筒墩21之间的间距约为30米。

图2示出了在如图1所示的海洋平台结构上采用的根据本发明的海浪发电装置的主要组成部分的示意性放大侧视图。本发明的海浪发电装置主要包括用于随海浪上下竖直运动的浮体31、与所述浮体31操作性相连的且将浮体31的上下运动能量转换为转轴机械动能的机械转换装置、与所述机械转换装置操作性相连的(蓄能)惯性飞轮、以及与所述惯性飞轮操作性相连的发电机。

如图2所示，本发明的浮体31采用直径约3米的空心饼的形式，可由钢或塑料或其它任何耐海水腐蚀材料制成。应当清楚，浮体31的直径或体积可以根据所需的浮力计算得出。浮体31相对于四根空心筒墩21更靠近平台部分11的中央布置。从图2中可以看出，浮体31由缆索22拖拽悬于海面上。当需要发电工作时，浮体31经由缆索22下放到海面上。当风暴潮来临时，可以方便地提升浮体31固定在平台部分11的底部中央处，这样在风暴潮时高于海洋平台的巨浪由平台抵挡，减少对浮体31的损害。

如图3A所示，浮体31经由一万向铰35与伸缩臂34相连，其中伸缩臂34一端与一齿板41固定相连。伸缩臂34和齿板41大体上垂直于平台部分11延伸，且一部分在平台部分11内受引导可以做上下竖直移动。伸缩臂34为一种长度可任意按需伸缩的机械结构，在所示的实施例中为钢管臂34，分数节且可按照需要逐节伸缩(类似于单筒望远镜的构造)，可部分地藏于平台部分11内。应当清楚，其它可以长度任意按需伸缩的杆臂结构均可以在本发明中用作为伸缩臂34。

如图3B所示，每个浮体31配备两个伸缩臂34，它们的一端与齿板41的两侧刚性相连，其中所述齿板41沿竖直方向受约束引导地在平台部分11中设置，从而齿板41除了可以作上下竖直运动以外，其它方向的移动或转动均被约束锁定。以此，齿板41在上升时可至少部分地进入到平台部分11内部，而下降时从平台部分11向下伸出。

应当清楚，伸缩臂34的数量可以随情况而定，例如每个浮体31可以配备单个或更多个伸缩臂34。在工作时，伸缩臂34的长度根据潮汐涨退调整，令浮体31总是浮于海面上。采用万向铰35消除了浮体31在海浪作用下所受到的弯矩，使得浮体31仅仅传递上下浮力。

在平台部分11内支承有一转动轴38，该转动轴38分别与用于两个浮体31的两个齿板41操作性连接。以下参照图4A至4D具体说明转轴38与齿板41之间的操作性连接情况。

如图4A所示，齿板41为一设有细长中央开口的矩形结构，具有一定厚度。在细长中央开口的纵向相对两内侧上分别设有彼此错开相对的齿条36A和36B。图4B和图4C分别为沿图4A中的剖切线1和2方向看过去的剖视图，分别示出了第一齿条36A和第二齿条36B。从图可以看出，这两个齿条36A和36B并不位于同一个平面内。在共用的转动轴38上安装有两个间隔开的单向齿轮37A和37B，这两个单向齿轮的驱动方向相同，且分别与齿条36A和36B单侧啮合(参见图4D)。应当清楚在本专利文件中，两个或多个单向齿轮的驱动方向相同指的是从转动轴的一端看过去，单向齿轮能够驱动转动轴旋转的方向是相同的。

单向齿轮37A和37B可以采用本领域技术人员任何熟知的单向传动机构方式来实现。例如，可以分别将两个齿轮经由单向轴承安装在转动轴38上来实现本发明的单向齿轮37A和37B。每个单向齿轮37A和37B设置成仅仅在各自的驱动方向与相应的齿条36A和36B啮合才能够被驱动旋转从而向转动轴38传递动力，否则的话沿与各自的驱动方向相反时仅能够空转而无法向转动轴38传递动力。这两个单向齿轮37A和37B传递的动力叠加在一起可以共同驱动转动轴38以单一方向旋转输出动力。

以下参照图5进一步详细说明单向齿轮、转动轴和齿板它们的工作原理。

首先，设定海浪以正弦波的方式出现，即

其中，H为随时间变化的距静止海平面的浪幅，H_m为最大浪幅，T为波浪的时间周期，t为时间。

仅仅针对一个浮体31而言，如图4A和4B所示，齿板41的左侧第一齿条36A与单向齿轮37A啮合从而单向驱动方向为顺时针方向。同时，如图4A和4C所示，齿板41的右侧第二齿条36B与单向齿轮37B啮合从而单向驱动方向也为顺时针方向。

如图5所示，当浮体31浮在海面上受海浪影响上升时、例如在时间从0变至T/4且浪幅从0变至+H_m时，齿板41被带动上升，在此过程中，左侧第一齿条36A驱动单向齿轮37A做顺时针转动从而驱动转动轴38做顺时针转动(此时转动轴38输出的扭力也符合正弦分布从0变至最大扭力M_m)；而在此过程中，由于右侧第二齿条36B与左侧第一齿条36A相对错置，所以右侧第二齿条36B仅仅驱动单向齿轮37B做逆时针转动从而无法驱动转动轴38呈空转状态。

接着，当浮体31浮在海面上受海浪影响下降时、例如在时间从T/4变至T/2且浪幅从+H_m变至0时，齿板41被带动下降，在此过程中，左侧第一齿条36A驱动单向齿轮37A做逆时针转动从而无法驱动转动轴38呈空转状态；而相反，右侧第二齿条36B驱动单向齿轮37B做顺时针转动从而驱动转动轴38做顺时针转动(此时转动轴38输出的扭力也符合正弦分布从最大扭力M_m变至0)。这样，在从0至T/2的时间段，转动轴38输出与正弦波的正半波幅相符的正扭力。

然后，在时间从T/2变至3T/4且浪幅从0变至-H_m时，齿板41被继续带动下降，在此过程中，单向齿轮37A继续呈空转状态；右侧第二齿条36B继续驱动单向齿轮37B做顺时针转动从而驱动转动轴38做顺时针转动(此时转动轴38输出的扭力也符合正弦分布从0变至最大扭力M_m)。

此后，浮体31浮在海面上受海浪影响再次上升、例如时间从3T/4变至T且浪幅从-H_m变至0时，齿板41被带动上升，在此过程中，左侧第一齿条36A驱动单向齿轮37A做顺时针转动从而驱动转动轴38做顺时针转动(此时转动轴38输出的扭力也符合正弦分布从最大扭力M_m变至0)；而在此过程中，由于右侧第二齿条36B与左侧第一齿条36A相对错置，所以右侧第二齿条36B仅仅驱动单向齿轮37B做逆时针转动从而无法驱动转动轴38呈空转状态。这样，在从T/2至T的时间段，转动轴38也输出与正弦波的正半波幅相符的正扭力。

也就是说，采用这种单向齿轮、齿板与转动轴组合的结构，可以正好起到倒相的作用——将标准正弦扭力输出中的一个负半波的相位倒转过来。从输出扭力图可以看出，仅仅针对一个浮体31而言，转动轴38输出的扭力并不平滑，在一个周期内扭力从0变至M_m再变至0，虽然没有输出反向扭力，但是扭力的输出曲线并不平缓。

为了使得转动轴38输出更加平缓，可以想到将如图3A所示的两个浮体31(在图6中，第一浮体31由H1表示，第二浮体31由H2表示)相互间距海浪的1/4波长设置，这样每个浮体31在转动轴38上造成的扭力分布正好相位相差π/2，从而转动轴38可以输出如图6所示的扭力分布。可以想到将四个这种浮体两两沿大致垂直的两个方向分布，相互之间的间距为所在海域海浪的平均波长的1/4。这样对来自任一方向的海浪都可以有较为平缓的输出。

图7示出了另一较佳的实施例方案，其中四个浮体31(在图7中，第一浮体31由H1表示、第二浮体31由H2表示、第三浮体31由H3表示、第四浮体31由H4表示)分别相距海浪波长的1/8、即分别位于0、1/8、1/4、3/8波长位置，而各浮体31的体积设置成从最先着浪到最后着浪依次更大。这样做是因为波浪经过前一个浮体31时其能量会被该浮体31吸收一部分。若各个浮体31均做成同样大小，则越排后的浮体31经由波浪获得的能量将会越小，导致叠加后的扭力输出平稳性变差。因此，从海浪传播方向看，比较有利的是将最先着浪的浮体31的体积调整得小一些，以确保海浪由足够的空间补充其能力，使得随后的浮体31从海浪吸收的能量与前一浮体31相比不会存在太大落差，从而有利于转动轴38输出如图7所示的较为平缓分布的扭力。这样，海浪引起的上下往复运动都能够驱动转动轴38作同一方向的旋转，也就是说浮体31上升时，单向齿轮37A被驱动；浮体31下降时，单向齿轮37B被驱动，成一推挽作用。

采用本发明的上述技术手段，无论海浪的波长多大多小都能够驱动转动轴38转动，即假定以正弦波方式分布的海浪经过本发明的技术手段输出的转动扭力为全波形转换——这一点有些类似于电工技术中的全波整流器。为了促使输出扭力平缓，本发明的解决方案是采用多点布置的浮体，它们相互间距1/8至1/4海浪平均波长，从而叠加输出达到平稳性较佳的扭力。

基本上，上述齿板41、单向齿轮37A和37B以及转动轴38构成了本发明的海浪发电装置的用于将浮体31的上下运动能量转换为转轴机械动能的机械转换装置、即推挽式转动装置。应当清楚，这种机械转换装置并不限于说明书中具体介绍的齿板与单向齿轮组合的结构，本领域技术人员已知的任何可以实现单向传动功能的结构均可以在本发明中采用作为上述机械转换装置。例如，类似于钟表中的棘轮-棘爪结构也可以替代性地在转动轴38上采用将浮体31的上下运动转换为转动轴38的单向转动。

如图3所示，在转动轴38的输出端处设一齿轮42A，该齿轮42A与变速箱43的输入轴上的齿轮42B啮合。该变速箱43可以为本领域技术人员熟知的任何形式的变速箱、例如可以自动变换档位的变速箱、尤其无级变速箱，用于将直接由转动轴38输出的转动调速。

变速箱43的输出轴50经由一离合器44与一惯性飞轮45相连。所述离合器44为本领域技术人员熟知的任何适合形式的离合器，用于实现扭力从输出轴50向惯性飞轮45传递的通断。惯性飞轮45为根据计算所设计的质量较大的转动体，其主要作用是蓄能以使得扭力传递变得更加平稳。如图3所示，惯性飞轮45经由另一离合器46与一恒速齿轮箱47连接。与离合器44相同，所述离合器46也为本领域技术人员熟知的任何适合形式的离合器，用于实现扭力从惯性飞轮45向恒速齿轮箱47的输入轴传递的通断。恒速齿轮箱47的输出轴与一发电机48相连。

在开始运行时，离合器44处于闭合状态，变速箱43在低档为开始运转，转动轴38的扭力经由变速箱43输出给惯性飞轮45，随着惯性飞轮45的转速增加，变速箱43增加档位加速惯性飞轮45的旋转。惯性飞轮45转动得越快，则其存储的能量就越大；也就是说，惯性飞轮45的质量越大，则其存储的能量就越大。当惯性飞轮45的转速超过变速箱43的输出轴所能加速的速度后，惯性飞轮45所能存储的能量达到饱和。此时，海浪的上下运动所产生的能量将不会再传递到惯性飞轮45，可以经由相应的电子控制设备将离合器44断开。

在离合器46处于闭合状态时，惯性飞轮45的能量经由恒速齿轮箱47调节输出为恒速的动能驱动发电机48发电，输出优质电力。同时，恒速齿轮箱47可以反馈信号给相应的电子控制设备来根据需要控制离合器46闭合的时间，从而进一步控制发电机的输入动能的恒定性。

以上仅仅示意性但非限制性地解释了本发明的基本思路，本领域技术人员在阅读说明书时应当清楚本发明中所采用的具体零部件绝不局限于以上所述的种种类型。例如，转动轴38与变速箱43之间的动力连接除了采用齿轮对42A和42B以外，还可以采用带轮或链轮的形式。再例如，如图4D所示的与每个浮体31对应的单向齿轮对37A和37B布置在同一转动轴38上，但是作为替代也可以将单向齿轮对37A和37B分别布置在两个平行隔开的转动轴上，这两个转动轴分别输出与各单向齿轮37A和37B的驱动方向相对应的单向扭力，然后再经由一组齿轮传动机构叠合输出到另一输出轴上，该输出轴因而可以与如图3所示的转动轴38类似地输出单向扭力。在这种情况下，齿板41作为替代地也可以不以如图4A至4D的形式设置，而是可以直接设置为一种两侧均设有齿条的直板结构来驱动单向齿轮。

以下针对本发明仅仅示意性地简单介绍两个应用示例。

应用示例一：

在水深约10米、海浪平均波长约65米的海域，建造如说明书的背景技术部分中所提及的海洋平台，在该海洋平台上布置本发明的推挽转动式海浪发电装置。如图8所示，浮体31及其相连的推挽转动装置作大致垂直的两个方向分别，成2×2矩阵样式，间距为海浪的1/4波长，即约16米。浮体31的直径为约4米。海浪发电装置采用两条转动轴，每个转动轴连接两个与浮体31对应的推挽转动装置。这两个转动轴可以采用本领域技术人员熟知的任何合适的机械传动装置例如伞形齿轮组连接至如图3所示的变速箱43，如上所述类似地推动惯性飞轮蓄能并驱动发电机发电。此应用示例适用于单个海域平台至数个海洋平台组合的孤独存在于海洋中，利用海浪发电供应海洋平台之用，例如海洋勘测站、补给站等。

应用示例二：

采用上述如说明书的背景技术部分中所提及的海洋平台在海上建造人工海洋城市，在周边连接海浪的平台，可沿边安装一系列的本发明的海浪装置。在连接海浪的方向安装4个发电装置，按1/8海浪波长作间距。沿海洋平台的周边安装成一条4列本发明的海浪装置(图9)。这4列浮体31的大小依次首先着浪的浮体31最小，最后着浪的浮体31最大。这个浮体31大小的关系，与每个浮体31可吸收的海浪能量多少有关，可通过实验寻找这个海浪能量吸收率。

采用本发明的推挽转动式发电装置，提高了利用海浪全波段发电的能力、维护方便、建造成本低廉，同时由于不再需要任何中间介质例如水或空气作为载体而是直接以机械结构捕获海浪能力用于发电，因此发电效率高且损耗少。另外，本发明创造性地采用惯性飞轮来暂时存储旋转动能，可以稳定地向发电机输出能量，保证发电机稳定发电及输出电力质量佳。海洋平台的合适水深为5-50米，结合本发明的海浪发电装置，可令海洋平台更具价值。而本发明装置由于有海洋平台作支撑，造价可大幅降低，是发展海洋事业的一个重要的互补共生装置。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (18)

1.一种推挽转动式海浪发电装置、尤其在混凝土预制的海洋平台上采用的推挽转动式海浪发电装置，所述推挽转动式海浪发电装置包括：

浮于海面上随海浪上下起伏的浮体；

与所述浮体相连的且被约束成仅随所述浮体作上下竖直运动的连接机构；

将所述连接机构的上下运动转换成转动扭力的推挽式转动装置；

与所述推挽式转动装置动力连接的惯性飞轮；以及

由所述惯性飞轮驱动的发电机。

2.根据权利要求1所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，在所述推挽式转动装置与所述惯性飞轮之间设置调速用变速箱、尤其自动变速箱、特别是无级变速箱。

3.根据权利要求2所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述变速箱的输出轴经由第一离合器与所述惯性飞轮相连。

4.根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述惯性飞轮经由第二离合器与一恒速齿轮箱相连而驱动所述发电机发电。

5.根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述推挽式转动装置包括与所述连接机构固定连接的齿板，所述齿板具有沿所述连接机构运动方向延伸的纵向中央开槽，两个齿条在所述槽的纵向相对内侧上彼此错开地设置，所述推挽式转动装置还包括一用于输出扭力的转动轴，在所述转动轴上设置两个驱动方向相同的单向齿轮，这两个单向齿轮分别与前述齿条啮合。

6.根据权利要求5所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述齿板的上升运动驱动所述两个单向齿轮中的第一单向齿轮与同其对应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第二单向齿轮空转，而所述齿板的下降运动驱动所述第二单向齿轮与同其对应的齿条啮合而驱动所述转动轴转动、同时第一单向齿轮空转，以此推挽转动所述转动轴。

7.根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述浮体经由万向铰与所述连接机构相连。

8.根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述连接机构能够任意按需伸缩。

9.根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述浮体为多个浮体，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距可按需设定、尤其以各所述浮体所处不同相位的推挽转动能够相互叠加的距离设定。

10.根据权利要求9所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述浮体为至少两个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/4。

11.根据权利要求9所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述浮体为至少四个，且各配备一个推挽式转动装置，所述浮体之间的间距约为所述推挽转动式海浪发电装置所处海域的海浪的平均波长的1/8。

12.根据权利要求9至11任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，沿海浪行进的方向，先着海浪的浮体的体积最小，后着海浪的浮体的体积依次更大。

13.根据权利要求9至11任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，各所述推挽式转动装置共享同一转动轴。

14.根据权利要求9至11任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，各所述推挽式转动装置共享两个转动轴，且所述两个转动轴上各配置至少一个浮体，所述两个转动轴相互成一角度、优选90度的角度布置且经由附加的机械转换装置输出驱动所述惯性飞轮的扭力。

15.根据权利要求14所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述附加的机械转换装置是链轮结构或齿轮结构。

16.根据权利要求3至15任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，在所述惯性飞轮的转动将要大于所述变速箱的输出轴的转速时，所述惯性飞轮与所述变速箱的输出轴之间的第一离合器处于断开状态。

17.根据权利要求4至16任一所述的推挽转动式海浪发电装置，其特征在于，所述惯性飞轮与所述恒速齿轮箱之间的第二离合器根据需要开闭，以确保所述恒速齿轮箱输出稳定的扭力驱动所述发电机发电。

18.一种海洋平台、尤其混凝土预制的海洋平台，其包括至少四个混凝土预制空心筒墩构成的支撑结构以及由梁板系组成的平台部分，在海洋平台上安装根据前述权利要求任一所述的推挽转动式海浪发电装置，以使得所述推挽转动式海浪发电装置的转动轴位于所述平台部分内。