CN112555089B - 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置 - Google Patents

一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112555089B
CN112555089B CN202011386795.6A CN202011386795A CN112555089B CN 112555089 B CN112555089 B CN 112555089B CN 202011386795 A CN202011386795 A CN 202011386795A CN 112555089 B CN112555089 B CN 112555089B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
ocean buoy
base
shell
transmission mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011386795.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112555089A (zh
Inventor
毛昭勇
张金根
田文龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xingjigu (Xi'an) Intelligent Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202011386795.6A priority Critical patent/CN112555089B/zh
Publication of CN112555089A publication Critical patent/CN112555089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112555089B publication Critical patent/CN112555089B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

本发明提供了一种运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，包括固定装置、传动机构、发电机构以及捕能机构，捕能机构通过传动机构连接发电机构，传动机构通过固定装置安装在海洋浮标上；捕能机构的上下摆动带动发电机构的壳体摆动，通过传动机构的锥齿轮组转化为输出轴的转动，进而驱动发电机构工作，为海洋浮标提供电能。本发明结构简单紧凑，重量轻，能量转化效率高，在装置装配好后可将发电装置进行折叠，布放时再进行展开，可作为单独模块直接装载在海洋浮标上。

Description

一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及一种海洋浮标的发电装置，属于海洋能发电技术领域。
背景技术
众所周知，地球的71％的表面均被海水覆盖，其中，波浪能因其具有储量丰富、分布广泛、能流密度大、受时间限制较小、开发难度低等优势有着良好的开发利用前景。而海洋浮标是海洋研究中重要的水文气象数据收集设备，是海洋监测系统的重要环节。其中供电系统是海洋浮标的重要组成部分，大部分海洋浮标均采用自带电源的供电策略。然而电池能源有限，限制了海洋浮标的工作时长，如果能充分利用海洋中蕴藏的能量，解决海洋浮标的能源供给问题，将会是海洋浮标能源供给的重大突破。
目前关于波浪能发电装置国内外相关机构、学者开展了大量的研究工作，申请号为202010410961.5的发明专利申请“一种采用波浪能发电的多体浮式平台”以及申请号为201910984159.4的发明专利申请“一种深海波浪能发电装置”均为较大功率的波浪能发电装置，这些装置虽然能成功实现能量转换，但装置体积较大，使得在实施这些发明时布放困难，并不适用于小型浮标的供电。申请号为201710629172.9的发明专利申请“一种双浮筒、阻尼竖板波浪能发电装置”为小功率发电装置，但在实施发明的过程中存在不可折叠、发电效率较低等问题。综上所述，现有的波浪能发电装置大都为大功率发电装置，体积大，布放方式复杂，并不适用于小型浮标的供电。较适合于小型发电的方式有摆式、点吸式、振荡浮子式等，但同时存在着不可折叠，布放方式较为复杂，不可实现模块化设计等问题。因此研究一种运用于小型浮标的易布放模块化的波浪能发电装置具有很大的实用价值。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，能够保证海洋浮标长期、连续、全天候的工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，包括固定装置、传动机构、发电机构以及捕能机构。
所述的捕能机构通过传动机构连接发电机构，传动机构通过固定装置安装在海洋浮标上；所述的传动机构包括锥齿轮组、连接轴和输出轴，所述的连接轴与固定装置固连，输出轴与发电机构连接，锥齿轮组相互配合的两个锥齿轮分别固连在连接轴和输出轴上；所述的发电机构安装在封闭壳体中，一端固连捕能机构，另一端套装在传动机构的输出轴外；捕能机构的上下摆动带动发电机构的壳体摆动，通过锥齿轮组转化为输出轴的转动，进而驱动发电机构工作，为海洋浮标提供电能。
所述的海洋浮标外壁上沿圆周均布有若干个传动机构，分别连接一套捕能机构和发电机构。
所述的固定装置包括C型环、底座和固定支架，所述底座的一端为平面，用于安装固定支架，相对另一端为圆弧面，与海洋浮标外侧壁贴合；固定支架用于固连传动机构的连接轴；底座圆弧面的两侧安装有C型环，箍子穿过C型环，将底座固定在海洋浮标外侧壁上。
所述底座的圆弧面上沿圆弧方向设置有若干环形槽，用于安装防滑橡胶垫片增加底座与固定装置的摩擦力。
所述的固定装置还包括密封底座，设置在底座的平面一端；密封底座连接橡胶套，将传动机构和发电机构密封在橡胶套内。
所述的发电机构包括壳体、联轴器、减速器和电机，其中壳体包括联轴器壳和电机壳，联轴器壳与传动机构壳体固连，电机壳与联轴器壳固连，减速器固定在联轴器壳内，电机通过减速器和联轴器连接传动机构的输出轴。
所述的捕能机构包括L型板、垫板和平板，平板与L型板通过螺柱连接，在螺母与平板之间设置垫板，增大螺母的受力面积；L型板与电机壳固连。
本发明的有益效果是：当海洋浮标随着波浪处于状态上下浮动时，捕能机构随着浮标上下运动，由于二者的惯性大小不同，浮标与捕能机构存在着相对运动。捕能机构将相对摆动这一运动传递到传动机构处，传动机构通过其内部的锥齿轮组，将摆动转换为垂直轴的转动，并通过输出轴输出。输出轴输出的转动通过联轴器传递到减速器，在减速器的增速下，带动电机轴转动，使发电机线圈切割磁感线，从而产生感应电动势，并将电流通过电线输入到浮标内部，达到为海洋浮标供电的目的。
本装置采用的是摆动式波浪能发电方式，通过波浪作用下发电装置和浮标主体产生相对摆动的机械能转化成电能进而对浮标进行供电。整个装置采用2A12-T4铝合金材料，重量38kg，装置的布放仅需用小型吊放装置进行吊装布放。固定在浮标周围的波浪能发电装置采用锥齿轮组、联轴器、电机的顺序进行机械传动，相对于浮标可产生相对转动，在装置装配好后可将发电装置进行折叠，布放时再进行展开，节省装置占用空间。均匀布放在浮标周围的3组波浪能发电装置可以获取不同方向上的波浪能，因此可在不同波况下最大可能的吸收尽可能多的波浪能，工作效率高。
本装置通过将波浪作用下产生的机械能转化为电能，从根本上解决了海洋浮标的能源供给问题。而且本装置的结构简单紧凑，能量转化效率高，并可作为单独模块直接装载在海洋浮标上。
附图说明
图1是本发明总体装配结构示意图
图2是本发明发电装置结构示意图
图3是本发明固定装置结构示意图
图4是本发明传动机构和发电机构结构示意图
图5是本发明捕能机构结构示意图
图中：1-浮标，2-波浪能发电装置，3-箍子，4-固定装置，5-橡胶套，6-捕能机构，7-传动机构，8-发电机构，9-C型环，10-底座，11-环形槽，12-密封底座，13-密封盖板，14-固定支架，15-固定支架端盖，16-锥齿轮组，17-连接轴，18-外壳，19-联轴器壳，20-电机壳，21-输出轴，22-联轴器，23-减速器，24-电机，25-L型板，26垫板， 27-平板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供一种波浪能随体发电装置，包括固定装置、传动机构、发电机构以及捕能机构。发电装置通过固定装置安装在海洋浮标上。该波浪能发电装置，采用模块化设计，外挂在海洋浮标的周围，不破坏海洋浮标的原有结构，且增加了海洋浮标的稳定性。且摆臂可折叠，使得浮标布放更加简便。
所述波浪能随体发电装置，通过C型环和箍将固定装置安装在海洋浮标外。发电机构与传动机构相连安装在固定装置上。捕能机构与发电机构相连。
固定装置包括C型环、底座、密封底座、密封盖板、固定支架及固定支架端盖构成。由于海洋浮标为回转体，为了使发电装置更贴合与海洋浮标，底座的设计为一端为平面一端为圆弧面，且在圆弧面上均匀分布是两个环形槽，用于安装防滑橡胶垫片增加底座与固定装置的摩擦力。在底座侧面有两个方形台，中间为通孔，将C型环通过螺柱固定在底座上。其中，C型环上下两端开设通孔，用于穿过螺柱。底座四边分布十个螺纹孔，用于固定密封底座与密封盖板。底座中间分布四个螺纹孔，用于安装两个固定支架。每个固定支架两端有两个通孔，用于连接底座和固定支架端盖。
传动机构包括锥齿轮组、连接轴、外壳和输出轴。传动机构整体通过连接轴固定在固定支架两端的凹槽中，其中连接轴的两端侧壁铣成平面，用于防止连接轴的转动。传动机构通过锥齿轮组，将捕能机构的上下摆动，转换为用于发电的垂直于连接轴的转动。锥齿轮组的减速比设置为1:1，两个锥齿轮通过平键分别固定在连接轴与输出轴上，与轴体均不存在相对的转动。
发电机构由联轴器壳、电机壳、联轴器、减速器和电机构成。其中联轴器壳与传动机构壳体通过螺柱连接。减速器与电机连接，固定在联轴器壳上，减速器轴与传动机构输出轴通过联轴器连接。电机壳通过螺柱，与联轴器壳相连。连接线及电源线通过电机壳末端处的阶梯孔导出，并进行密封处理。
捕能机构由L型板、垫板和平板组成。电机壳末端设有四个螺纹孔，用于与L型板连接。平板与L型板通过螺柱连接，在螺母与平板之间增加垫板，用于增大螺母的受力面积，使得连接更为紧靠。
发电装置的密封采用静密封的方式，橡胶套的两端分别固定在固定装置中的密封底座上，另一端固定在发电机构的电机壳上，并进行硫化处理。
本发明的实施例如图1、图2所示，用于海洋浮标1的波浪能随体发电装置2主要由固定装置3、捕能机构5、传动机构6以及发电机构7组成。发电装置通过固定装置安装在海洋浮标上。该波浪能发电装置，采用模块化设计，外挂在海洋浮标的周围，不破坏海洋浮标的原有结构，增加了海洋浮标的稳定性。
如图1所示，所述波浪能随体发电装置，通过C型环9和箍子3将固定装置4安装在海洋浮标1外。传动机构7与发电机构8相连安装在固定装置上。捕能机构6与发电机构8相连。
如图4所示，固定装置4包括C型环9、底座10、密封底座12、密封盖板13、固定支架14及固定支架端盖15构成。由于海洋浮标为回转体，为了使发电装置更贴合与海洋浮标，底座的设计为一端为平面一端为圆弧面，且在圆弧面上均匀分布是两个环形槽，用于安装防滑橡胶垫片增加底座10与固定装置4之间的摩擦力。在底座 10侧面有两个方形台，中间为通孔，将C型环9通过螺柱固定在底座10上。其中，C型环9上下两端开设通孔，用于穿过螺柱。底座10四边分布十个螺纹孔，用于固定密封底座12与密封盖板13。底座10中间分布四个螺纹孔，用于安装两个固定支架14。每个固定支架14两端有两个通孔，用于连接底座10和固定支架端盖15。
如图5所示，传动机构包括锥齿轮组16、连接轴17、外壳18和输出轴21。传动机构7整体通过连接轴17固定在固定支架14两端的凹槽中，其中连接轴17的两侧圆柱面铣成可以和固定支架14凹槽配合的平面，用于防止连接轴17的转动。传动机构 7将捕能机构6的上下摆动通过固定了连接轴17的锥齿轮组16转化为用于发电的输出轴21的转动。锥齿轮组16的减速比设置为1:1，两个锥齿轮通过平键分别固定在连接轴17与输出轴21上，与轴体均不存在相对的转动。输出轴21的转动垂直于连接轴 17的轴线。
如图5所示，发电机构8由联轴器壳19、电机壳20、联轴器22、减速器23和电机24构成。其中联轴器壳22与传动机构7壳体通过螺柱连接。减速器23与电机24 连接，固定在联轴器壳19上，减速器轴与传动机构输出轴通过联轴器22连接。电机壳20通过螺柱，与联轴器壳19相连。连接线及电源线通过电机壳20末端处的阶梯孔导出，并进行密封处理。
如图5所示，捕能机构由L型板24，垫板25和平板26组成。电机壳19末端设有四个螺纹孔，用于与L型板24连接。平板27与L型板25通过螺柱连接，在螺母与平板之间增加垫板26，用于增大螺母的受力面积，使得连接更为紧靠。本发明的平板27尺寸形状以及材料还可以采用其他形式，不限于本文所示结构。
如图2所示，发电装置的密封采用静密封的方式，橡胶套5的两端分别固定在固定装置4中的密封底座12上，另一端固定在发电机构的电机壳20上，并进行硫化处理。

Claims (7)

1.一种运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，包括固定装置、传动机构、发电机构以及捕能机构，其特征在于，所述的捕能机构与发电机构相连，发电机构与传动机构相连并通过固定装置安装在海洋浮标上；所述的传动机构包括锥齿轮组、连接轴和输出轴，所述的连接轴与固定装置固连，输出轴与发电机构连接，锥齿轮组相互配合的两个锥齿轮分别固连在连接轴和输出轴上；所述的发电机构安装在封闭壳体中，发电机构的一端固连捕能机构，发电机构的另一端套装在传动机构的输出轴外；捕能机构的上下摆动带动发电机构的壳体摆动，通过锥齿轮组转化为输出轴的转动，进而驱动发电机构工作，为海洋浮标提供电能。
2.根据权利要求1所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述的海洋浮标外壁上沿圆周均布有若干个传动机构，分别连接一套捕能机构和发电机构。
3.根据权利要求1所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述的固定装置包括C型环、底座和固定支架，所述底座的一端为平面，用于安装固定支架，相对另一端为圆弧面，与海洋浮标外侧壁贴合；固定支架用于固连传动机构的连接轴；底座圆弧面的两侧安装有C型环，箍子穿过C型环，将底座固定在海洋浮标外侧壁上。
4.根据权利要求3所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述底座的圆弧面上沿圆弧方向设置有若干环形槽，用于安装防滑橡胶垫片增加底座与海洋浮标的摩擦力。
5.根据权利要求3所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述的固定装置还包括密封底座，设置在底座的平面一端；密封底座连接橡胶套，将传动机构和发电机构密封在橡胶套内。
6.根据权利要求1所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述的发电机构包括壳体、联轴器、减速器和电机，其中壳体包括联轴器壳和电机壳，联轴器壳与传动机构壳体固连，电机壳与联轴器壳固连，减速器固定在联轴器壳内，电机通过减速器和联轴器连接传动机构的输出轴。
7.根据权利要求1所述的运用于小型海洋浮标的波浪能发电装置，其特征在于，所述的捕能机构包括L型板、垫板和平板，平板与L型板通过螺柱连接，在螺母与平板之间设置垫板，增大螺母的受力面积；L型板与电机壳固连。
CN202011386795.6A 2020-12-01 2020-12-01 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置 Active CN112555089B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011386795.6A CN112555089B (zh) 2020-12-01 2020-12-01 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011386795.6A CN112555089B (zh) 2020-12-01 2020-12-01 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112555089A CN112555089A (zh) 2021-03-26
CN112555089B true CN112555089B (zh) 2022-08-02

Family

ID=75047217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011386795.6A Active CN112555089B (zh) 2020-12-01 2020-12-01 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112555089B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB297720A (en) * 1927-06-20 1928-09-20 Osborne Havelock Parsons An improved apparatus for generating electrical energy from wave movement of the sea
JP4810662B2 (ja) * 2006-05-25 2011-11-09 国立大学法人神戸大学 波力発電システム及び波力発電プラント
GB2444656B (en) * 2008-02-11 2009-11-04 Witt Limited Device for converting a bidirectional rotation motion around two shafts into an unidirectional rotation motion around a single shaft, and power production
KR20120038862A (ko) * 2010-10-14 2012-04-24 문상필 원웨이 베어링이 내장된 원웨이 베벨,마이터 기어박스 및 이를 이용한 파력 발전 장치
DE102015012187A1 (de) * 2015-09-17 2017-03-23 Rüdiger Ufermann Energieauskopplung aus Meereswellen und Wind
US11708812B2 (en) * 2016-05-17 2023-07-25 Sacheth SATHYANARAYANAN Energy harvesting device converting multiaxial translational and rotational motion to unidirectional rotational motion
WO2018225092A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 THUMBAR, Rahul Sea wave energy converter
CN109268195B (zh) * 2018-08-05 2020-06-19 东北石油大学 海洋钻井平台的海浪摆叶式水力发电装置
CN110219766B (zh) * 2019-05-24 2020-05-19 华中科技大学 一种行星轮传动的波浪能发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112555089A (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110219766B (zh) 一种行星轮传动的波浪能发电装置
CN109026542A (zh) 漂浮式风能-波浪能联合发电系统
CN108825427B (zh) 机械整流式海浪吸能发电装置
CN204357630U (zh) 一种桩基立轴直驱式潮流能发电装置
WO2013013534A1 (zh) 漂浮式水浪能量采集转换系统
CN201786545U (zh) 漂浮式棘轮波浪能发电装置
CN105781899A (zh) 海上风力波浪一体化发电厂
CN202991334U (zh) 洋流发电装置
CN106712387A (zh) 一种牵引式单立柱涡激振动海流能发电装置
CN114294149B (zh) 一种球形多维度运动波浪能发电装置及其发电方法
CN113217259B (zh) 一种波浪能浮力摆式发电装置
CN111706457B (zh) 一种与近海风机结合的海洋能发电装置
CN112555089B (zh) 一种应用于小型海洋浮标的波浪能发电装置
CN108223255B (zh) 一种波浪和洋流发电装置
CN216077397U (zh) 一种三维网状消浪发电系统
CN215333233U (zh) 一种联合风能和点阵式波浪能发电的浮式平台
CN214577506U (zh) 一种双向换能机构
CN115247623A (zh) 一种双向自适应多浮体横摇式波浪能发电装置
CN114087115A (zh) 一种多豚头全周向振荡浮子式波浪能发电装置及其使用方法
CN213892828U (zh) 一种新型高效多点吸收波浪能发电装置
CN216077398U (zh) 一种集发电功能的新型消浪装置
CN205592061U (zh) 一种波浪能转化为电能的装置
CN217632765U (zh) 一种清洁的发电装置
CN219317093U (zh) 一种波浪能量捕获装置
CN214616855U (zh) 一种新型海上消浪发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230808

Address after: Room 4502, Building B, 4th Floor, Innovation Building, West Polytechnic University, No. 127 Youyi West Road, Beilin District, Xi'an City, Shaanxi Province, 710072

Patentee after: Xingjigu (Xi'an) Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 710072 No. 127 Youyi West Road, Shaanxi, Xi'an

Patentee before: Northwestern Polytechnical University

TR01 Transfer of patent right