CN105257478A - 一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置及方法，包括中心连接支撑装置，若干个呈中心对称分布的发电装置；中心连接支撑装置包括主浮体、风能捕获板和连接在主浮体外周的多个水平连接杆，风能捕获板通过竖直支撑杆设置在主浮体上；发电装置包括副浮体、发电机支撑杆、发电机、滚轮，重物和拉绳；发电机通过发电机支撑杆设置在副浮体上，滚轮安装在发电机的转轴上，拉绳一端缠绕在滚轮上，拉绳的另一端连接重物；各副浮体通过水平连接杆，呈中心对称结构分布在主浮体的周围。本装置技术手段简便易行，构思巧妙，利用了非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的可控失稳性质，同时捕获多个方向的海浪和风的运动，并将其转换为电能。

Description

一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置及方法
技术领域
本发明涉及海上可再生能源领域，尤其涉及一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置及方法。
背景技术
海洋储存着巨大的可再生能源，随着人类开发海洋的活动进一步深入，人们越来越重视海洋能源的利用。目前大多海浪发电方式为海岸式，无法充分利用远洋的海洋能源。此外，目前大多浮标式海洋环境监测设备采用蓄电池及太阳能供电，续航能力不强从而需要及时更换供电设备，无法实现长期实时监测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置及方法。可自由漂浮在海面上，同时捕获风能和波浪能，利用远离近海的海洋能源，将风浪能转化为电能后可供附带的海洋监测设备使用。
本发明通过下述技术方案实现：
一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置，包括中心连接支撑装置，若干个呈中心对称分布的发电装置；
所述中心连接支撑装置，包括主浮体4、风能捕获板1和水平连接在主浮体4外周的多个水平连接杆3，所述风能捕获板1通过竖直支撑杆2设置在主浮体4上；
所述发电装置，包括副浮体5、发电机支撑杆7、发电机8、滚轮9，重物11和拉绳10；
所述发电机8通过发电机支撑杆7设置在副浮体5上，滚轮9安装在发电机8的转轴上，拉绳10一端缠绕在滚轮9上，拉绳10的另一端连接重物11；所述各副浮体5通过水平连接杆3，呈中心对称结构分布在主浮体4的周围。
所述发电机支撑杆7与副浮体5之间还设置有阻尼板6。所述主浮体4为圆柱体结构，圆柱体结构的直径由上至下逐渐变小。
采用非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进行发电的方法如下：
将非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的(较高)重心作用下，海浪的运动使非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进入失稳状态，主浮体4及副浮体5倾斜或上下振动，使重物11与滚轮9之间产生相对运动，重物11的重力使拉绳10张紧，拉绳10带动滚轮9使之产生旋转运动，滚轮9带动发电机转子旋转发电。
进一步的，当存在海风时，设置在竖直支撑杆2上的风能捕获板1受风，海风使主浮体4及副浮体5产生的不稳定运动得到放大，使得整个非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置同样进入失稳状态，在海浪与海风共同作用下，进一步提高非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置不稳定性；进而加剧了主浮体4及副浮体5的倾斜角度或上下振动次数，增加了重物11与滚轮9之间产生相对运动的次数，重物11的重力使拉绳10张紧，拉绳10带动滚轮9使之产生旋转运动，滚轮9带动发电机转子旋转发电。
当非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的倾斜角度超过安全倾斜角度时，阻尼板6与海水接触产生阻尼力，抑制非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进一步失稳，使其失稳状态保持在安全倾斜角度范围内。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的(较高)重心作用下，海浪的运动使非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进入失稳状态，主浮体4及副浮体5倾斜或上下振动，使重物11与滚轮9之间产生相对运动，重物11的重力使拉绳10张紧，拉绳10带动滚轮9使之产生旋转运动，滚轮9带动发电机转子旋转发电。
本发明，技术手段简便易行，构思巧妙，造价低廉，其利用了非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的可控失稳性质，使重物与发电装置产生相对运动，将海面风浪能转化为电能，充分利用可再生能源，所产生电能可用于附带海洋监测设备供电。
附图说明
图1为本发明非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置，包括中心连接支撑装置，若干个呈中心对称分布的发电装置；所述中心连接支撑装置，包括主浮体4、风能捕获板1和水平连接在主浮体4外周的多个水平连接杆3，所述风能捕获板1通过竖直支撑杆2设置在主浮体4上；所述发电装置，包括副浮体5、发电机支撑杆7、发电机8、滚轮9，重物11和拉绳10；
所述发电机8通过发电机支撑杆7设置在副浮体5上，滚轮9安装在发电机8的转轴上，拉绳10一端缠绕在滚轮9上，拉绳10的另一端连接重物11；所述发电机8的转轴与外界之间通过密封处理，防止海水浸蚀。
所述各副浮体5通过水平连接杆3，呈中心对称结构分布在主浮体4的周围。
所述发电机支撑杆7与副浮体5之间还设置有阻尼板6。
所述主浮体4为圆柱体结构，圆柱体结构的直径由上至下逐渐变小。提高整个非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的重心，从而使其处于不稳定的状态。
采用非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进行发电的方法如下：
将非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置漂浮于海面上，重物11沉入海水中；在非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的(较高)重心作用下，海浪的运动使非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进入失稳状态，主浮体4及副浮体5倾斜或上下振动，使重物11与滚轮9之间产生相对运动，重物11的重力使拉绳10张紧，拉绳10带动滚轮9使之产生旋转运动，滚轮9带动发电机转子旋转发电。
当存在海风时，由于竖直支撑杆2的长度远高于主浮体4，使设置在竖直支撑杆2上的风能捕获板1受风，海风使主浮体4及副浮体5产生的不稳定运动得到放大，使得整个非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置同样进入失稳状态，在海浪与海风共同作用下，进一步提高非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置不稳定性；进而加剧了主浮体4及副浮体5的倾斜角度或上下振动次数，增加了重物11与滚轮9之间产生相对运动的次数，重物11的重力使拉绳10张紧，拉绳10带动滚轮9使之产生旋转运动，滚轮9带动发电机转子旋转发电。
当非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的倾斜角度超过安全倾斜角度时，阻尼板6与海水接触产生阻尼力，抑制非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进一步失稳，使其失稳状态保持在安全倾斜角度范围内。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置，其特征在于：包括中心连接支撑装置，若干个呈中心对称分布的发电装置；
所述中心连接支撑装置，包括主浮体(4)、风能捕获板(1)和水平连接在主浮体(4)外周的多个水平连接杆(3)，所述风能捕获板(1)通过竖直支撑杆(2)设置在主浮体(4)上；
所述发电装置，包括副浮体(5)、发电机支撑杆(7)、发电机(8)、滚轮(9)，重物(11)和拉绳(10)；
所述发电机(8)通过发电机支撑杆(7)设置在副浮体(5)上，滚轮(9)安装在发电机(8)的转轴上，拉绳(10)一端缠绕在滚轮(9)上，拉绳(10)的另一端连接重物(11)；
所述各副浮体(5)通过水平连接杆(3)，呈中心对称结构分布在主浮体(4)的周围。
2.根据权利要求1所述的非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置，其特征在于：所述发电机支撑杆(7)与副浮体(5)之间还设置有阻尼板(6)。
3.根据权利要求2所述的非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置，其特征在于：所述主浮体(4)为圆柱体结构，圆柱体结构的直径由上至下逐渐变小。
4.采用权利要求1至3中任一项所述非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进行发电的方法，其特征在于包括如下步骤：
将非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置漂浮于海面上，重物(11)沉入海水中；在非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的重心作用下，海浪的运动使非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进入失稳状态，主浮体(4)及副浮体(5)倾斜或上下振动，使重物(11)与滚轮(9)之间产生相对运动，重物(11)的重力使拉绳(10)张紧，拉绳(10)带动滚轮(9)使之产生旋转运动，滚轮(9)带动发电机转子旋转发电。
5.根据权利要求4所述的非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进行发电的方法，其特征在于：当存在海风时，设置在竖直支撑杆(2)上的风能捕获板(1)受风，海风使主浮体(4)及副浮体(5)产生的不稳定运动得到放大，使得整个非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置同样进入失稳状态，在海浪与海风共同作用下，进一步提高非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置不稳定性；进而加剧了主浮体(4)及副浮体(5)的倾斜角度或上下振动次数，增加了重物(11)与滚轮(9)之间产生相对运动的次数，重物(11)的重力使拉绳(10)张紧，拉绳(10)带动滚轮(9)使之产生旋转运动，滚轮(9)带动发电机转子旋转发电。
6.根据权利要求4所述的非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进行发电的方法，其特征在于：当非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置的倾斜角度超过安全倾斜角度时，阻尼板(6)与海水接触产生阻尼力，抑制非稳态复合型海上漂浮能量捕获装置进一步失稳，使其失稳状态保持在安全倾斜角度范围内。
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