CN111997818A - 一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，涉及新能源装备领域，包括机座、旋摆驱动器、变速器、单向离合器、惯性盘和发电机，本发明利用摆杆和摆锤构成的质量块组成的惯性振子吸收推动船体摇摆的波浪能量，并通过单向轴承机构将其转换成单向旋转运动，进而通过变速器增速，最后形成惯性盘和发电机转子的单向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存机械能,同时发电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给船载电气负载设备供电。本发明具有结构简单、能量转换效率和体积功率密度高、工作可靠且成本低等优点。

Description

一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机
技术领域
本发明属于新能源装备领域，具体涉及一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机。
背景技术
诸如小游艇、渔船、交通艇之类的小型船舶即便在锚泊的时候也需要电源以提供照明、通讯和一些生活用电及小功率生产用电，目前一般利用蓄电池组将船舶的主动力装置发出的电存储起来作为供电电源。而诸如海上通信塔、航标灯、鱼塘和网箱增氧机之类的常设漂浮装置也需要用电，由于体积受限、成本和使用效率以及维护不便等因素，通常不方便配置燃油动力装置来发电解决电力供应问题，一般采用蓄电池供电并定期更换。
为降低动力消耗节省能源，也有船舶和漂浮装置采用风力或太阳电池作为锚泊备用电源或常设电源，但这类方式存在能量转换机构复杂、体积和重量大、单位体积对应的发电功率密度小、装设和维护成本高、装设位置高而抗风能力差等缺点，因而难以得到普及。实际上，在江河湖海中奔涌不息的波浪蕴含巨大的能量而且远比风力和太阳光的含能密度高，也有一些岸滩发电站采用海浪发电，但其机构相对复杂、难以做到体积和重量小型化、设计工作条件苛刻、成本高，所以难以移植应用到小型船舶和常设漂浮装置上。
因此，需要开发一种利用波浪蕴含的高密度能量、电能转换效率和功率密度高、体积和尺寸小、工作可靠且成本低廉、维护方便的小型波浪发电装置作为小型船舶的锚泊备用电源或漂浮装置的日常运行电源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，包括机座、旋摆驱动器、变速器、单向离合器、惯性盘和发电机；
所述旋摆驱动器、变速器、单向离合器和发电机均设于机座上，惯性盘嵌套设于发电机的主轴上，旋摆驱动器、变速器、单向离合器和发电机依次通过联轴器共轴连接，所述旋摆驱动器能够摆动并通过变速器、单向离合器将动力传递给发电机以驱动发电机工作。
优选的，所述旋摆驱动器包括旋摆驱动轴、驱动器轴承座、单向轴承、摆杆、摆锤和限位挡，旋摆驱动轴通过轴承贯通支撑于前后两只驱动器轴承座中间，单向轴承套设于旋摆驱动轴上，摆杆嵌套设于单向轴承的外环上，摆锤设于摆杆的下端，限位挡分左右两只分别设于摆锤两侧的机座的侧架上。
优选的，所述单向离合器包括离合输入端、离合单向轴承和离合芯轴，离合单向轴承的外环和内环分别嵌合于离合输入端的内壁和离合芯轴外缘。
优选的，所述发电机定子的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
优选的，所述发电机7可采用直流或交流发电机。
本发明还公开了一种船舶，其应用了上述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机。
本发明的优点在于：本发明利用摆杆和摆锤构成的质量块组成的惯性振子吸收推动船体摇摆的波浪能量，并通过单向轴承机构将其转换成单向旋转运动，进而通过变速器增速，最后形成惯性盘和发电机转子的单向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存机械能,同时发电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给船载电气负载设备供电。本发明具有结构简单、能量转换效率和体积功率密度高、工作可靠且成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的实施例的总体构造示意图。
图2是图1中沿A-A方向的剖视图。
图3是本发明的电气原理示意图。
图4为本发明的应用案例示意图。
图中，机座1，旋摆驱动器2，联轴器3，变速器4，单向离合器5，惯性盘6，发电机7；
旋摆驱动轴20，驱动器轴承座21，单向轴承22，摆杆23，摆锤24，限位挡25；
离合输入端51，离合单向轴承52，离合芯轴53；
船体1000。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参阅图1至图3，本实施例公开了一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，包括机座1、旋摆驱动器2、变速器4、单向离合器5、惯性盘6和发电机7；
所述旋摆驱动器2、变速器4、单向离合器5和发电机7均设于机座1上，惯性盘6嵌套设于发电机7的主轴上，旋摆驱动器2、变速器4、单向离合器5和发电机7依次通过联轴器3共轴连接，所述旋摆驱动器2能够摆动并通过变速器4、单向离合器5将动力传递给发电机7以驱动发电机7工作。
在本实施例中，所述旋摆驱动器2包括旋摆驱动轴20、驱动器轴承座21、单向轴承22、摆杆23、摆锤24和限位挡25，旋摆驱动轴20通过轴承贯通支撑于前后两只驱动器轴承座21中间，单向轴承22套设于旋摆驱动轴20上，摆杆23嵌套设于单向轴承22的外环上，摆锤24设于摆杆23的下端，限位挡25分左右两只分别设于摆锤24两侧的机座1的侧架上。
在本实施例中，所述单向离合器5包括离合输入端51、离合单向轴承52和离合芯轴53，离合单向轴承52的外环和内环分别嵌合于离合输入端51的内壁和离合芯轴53外缘。
在本实施例中，所述发电机定子24的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
在本实施例中，所述发电机7可采用直流或交流发电机。
在本实施例中，机座1和惯性盘6采用金属材料制作，联轴器3、变速器4和发电机7采用标准件或定制件；旋摆驱动器2的限位挡25主材采用耐冲击橡胶材料，单向轴承22和离合单向轴承52采用标准件或定制件，其余零部件采用金属材料制作；电气系统的零件和组件可采用现有技术定制。
本实施例的工作过程如下：
本实施例的典型应用案例如图4所示，只需将本实施例安装于小型船舶的船体底部的动力仓中并将其电力输出端与用电负载连接。在船舶锚泊或航行的过程中，船体会随着波浪的起伏而左右摇摆，因此本发明的机座1也随船体左右摇摆，而摆杆23和摆锤24构成的惯性质量整体由于惯性而趋向保持自己原来的位置。当船舶随波浪向左摆动时，摆杆23和摆锤24相对机座向左摆动，于是摆杆23通过单向轴承22(此时其处于锁止状态)驱使变速器4作正向旋转并且经其转速放大后进而通过单向离合器5(此时其离合单向轴承52处于锁止状态)驱动惯性盘6、与其同轴连接的单向离合器5和依次连接的发电机7的转子作正向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存部分机械能。当摆锤24摆动到极限位置时停止运动，此时变速器4也停止旋转，而惯性盘6和发电机7的转子由于惯性而继续作正向旋转而不受单向离合器5的离合单向轴承52的约束(此时其处于解锁状态)，于是发电机的定子线圈与转子的磁极产生的磁场的耦合而产生脉动感应电势,后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将波浪引起的船舶摇摆蕴含的机械能转换成电压稳定的电能并给船载电气负载设备供电。
而当船舶随波浪向右摆动时，摆杆23和摆锤24相对机座向左摆动，在此过程中由于单向轴承22和离合单向轴承52均处于解锁状态，所以此时变速器4不会阻碍摆杆23和摆锤24的回摆，也不会阻碍惯性盘6和发电机7的转子的旋转，惯性盘6和发电机7的转子由于惯性仍然保持的正向旋转，因此发电机7的转子连同与其刚连的惯性盘6储存的旋转惯性能仍然在转换成电能而持续给船载电气负载设备供电。
随着船舶的左右摇摆，上述过程反复进行，因此本发明能够让船舶在锚泊或航行的过程中将波浪引起的船舶摇摆蕴含的机械能转化成电能并给船载电气负载设备持续供电。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：包括机座(1)、旋摆驱动器(2)、变速器(4)、单向离合器(5)、惯性盘(6)和发电机(7)；
所述旋摆驱动器(2)、变速器(4)、单向离合器(5)和发电机(7)均设于机座(1)上，惯性盘(6)嵌套设于发电机(7)的主轴上，旋摆驱动器(2)、变速器(4)、单向离合器(5)和发电机(7)依次通过联轴器(3)共轴连接，所述旋摆驱动器(2)能够摆动并通过变速器(4)、单向离合器(5)将动力传递给发电机(7)以驱动发电机(7)工作。
2.根据权利要求1所述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述旋摆驱动器(2)包括旋摆驱动轴(20)、驱动器轴承座(21)、单向轴承(22)、摆杆(23)、摆锤(24)和限位挡(25)，旋摆驱动轴(20)通过轴承贯通支撑于前后两只驱动器轴承座(21)中间，单向轴承(22)套设于旋摆驱动轴(20)上，摆杆(23)嵌套设于单向轴承(22)的外环上，摆锤(24)设于摆杆(23)的下端，限位挡(25)分左右两只分别设于摆锤(24)两侧的机座(1)的侧架上。
3.根据权利要求1所述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述单向离合器(5)包括离合输入端(51)、离合单向轴承(52)和离合芯轴(53)，离合单向轴承(52)的外环和内环分别嵌合于离合输入端(51)的内壁和离合芯轴(53)外缘。
4.根据权利要求1所述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机定子(24)的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
5.根据权利要求1所述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机7可采用直流或交流发电机。
6.一种船舶，其特征在于：其应用了上述权利要求1-5中任一项所述的船载旋摆式摇摆驱动波浪发电机。
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