CN112814828B - 一种波浪能动力机构成法及波浪能动力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波浪能动力机构成法及波浪能动力机。波浪能发电机的动力来自波浪，波力机将波浪能转化为转动动能，是波浪能发电机的前置机，其拾能系统常为水平式摆板系统，该系统的拾能头是浮子，浮子是整个波浪发电装置最前端的部件。但不少波浪能发电科研人员感到，浮子的结构太简单，难以在其上找出能吸引人们注意它的技术点。然，其品质与效能之好坏直接影响整个波浪能发电机的成败。长期以来，罕见关于波力机浮子的理论分析及设计之论文，本发明依波浪能动力机构成法发明了波力机的复合浮子。复合浮子很好地结合实际波浪特征遵从波高的等级实现了分级拾能，在一定程度上既平抑了波浪忽大忽小的波动性，又不漏能，提高了波力机的动力效率。

Description

一种波浪能动力机构成法及波浪能动力机

技术领域

本发明属于可再生能源利用——流体能量转换成电能的技术领域，具体说，是一种波浪能动力机构成法及波浪能动力机技术，在波浪能动力机构成法中包括浮子构成法，浮子构成法是一种捕捉波浪能量的拾能头的构成法。

背景技术

众所周知，人们试图将波浪能量转换成电能已经有多年历史了，譬如英国的一位物理教师发明的点头鸭波浪能发电机就是一例影响力很大的发明。还有利用水面上置放的摆板式捕捉波浪能的机构，因此说，点头鸭波浪能发电机中的点头鸭拾能头就是一种水平安置状态的摆板捕捉波浪能的机构。此外还有许多种类将波浪能量转换成电能的机器。在此就不一一列举了。但是，当前各种波浪能量转换成电能之机器的一些结构技术指标和运行技术指标不尽人意，尤其是整机机电学转换效率和装机容量年均利用率高都很低，其商业经济性不能满足市场要求。其原因有许多，其中浮子的设计是否科学合理是造成其效率低下，以及运行成本居高不下的主要原因之一。在当前关于浮子的研究阶段里，在功能相同的各种不同浮子之间就其性能、效率多项技术指标对比之下，其性能和效率都最好的浮子是复合浮子。

发明内容

为了解决上述问题，人们将波浪能动力机的结构与工艺分成“前端、中端和后端”三段来分析和设计，“前端”是指波浪能动力机中直接与波浪发生作用的零部件结构和运行工艺的；波浪能动力机“中端”机构负责将波浪能转换成单向转动的动能，并传送给“后端”的电气部分。若严格地从实质上说，“后端”的电气部分不是波浪能动力机所含的动力机的组成部分，故称无论怎么认为传能机构技术难度高，都难不过从稳定性极差的波浪中捕捉能量，因此说，从事波浪能发电机研发人员重点研发波浪能动力机的前端，即重点关注其前端的研制就是正道。本技术解决方案就是重点解决波浪能动力机的前端如何高效捕捉波浪能的拾能头，具体讲，就是如何设计一种高效捕捉波浪能的浮子之问题。

为了实现上述目的，提出将关于简称为波力机的波浪能动力机之构造法，就是将别称为浮子的拾能头与传能装置、配重装置、机械运动整流装置和转动能输出装置按照流体力学、机械学原理构成波浪能动力机的方法，针对不同水域里不同时段的波浪所具有的不同运动特征：具有不同波长、不同波高、不同功率密度以及不同纵横波成份比例的波浪，运用波浪能动力机构造法中组成部分之一，包括设计原则在内的浮子构成法以优化设计浮子的结构来确保其功能与性能之法，具体讲，运用置于水中的浮子随波运动的特征和原理，以及运用流体力学和机械学原理，将浮子随波运动所形成的直线运动之动能通过浮子力臂传送给机械运动整流装置和转动动能输出转轴，整流后的单向转动动能由输出转轴向发电机组输出。

为了实现上述目的，采用了不同结构性能的浮子捕捉不同运动特征的波浪能，按照波浪能动力机构造法中的浮子构造法设计浮子，在不同水域捕捉不同运动特征的波浪能需要设计不同的浮子适应之；运用包括设计原则在内的浮子构成法从结构上确保优化其功能与性能地设计复合浮子，复合浮子包括针对微浪的小容积的小型浮子及配套的浮子力臂、针对中浪的中容积的中型浮子及配套的浮子力臂和针对大浪的大容积的大型浮子及配套的浮子力臂；按照统计学规律，将复合浮子中的小型浮子的独自运行中心位置设计在复合浮子整体上最靠近水面的位置上，体现出在微浪运行环境中运行时，复合浮子中的中型浮子和大型浮子均为悬置不动，只有小型浮子随着微波起伏，作相应幅度的运动，小型浮子的顶部与中型浮子的底部相对，且按技术要求预留一个小型浮子在微浪中的独自起伏运动的空间；在中浪运行环境中运行时，复合浮子中的大型浮子悬置不动，中浪将小型浮子推高于中型浮子，由小型浮子和中型浮子的连接器将两者连接在一起，此时小型浮子与中型浮子之连接体的独自运行中心位置高于小型浮子独自运行中心位置，连接体将随着中浪起伏，作中等幅度的起伏运动；小型浮子和中型浮子的连接体以中型浮子之顶部与大型浮子的底部相对，且按技术要求预留小型浮子和中型浮子的连接体在中浪中的独自起伏运动的空间，而大型浮子在中浪运行环境中悬置不动，只有小型浮子和中型浮子的连接体在中浪中的独自起伏运动；在大浪运行环境中运行时，在大浪的推动下，复合浮子中的小型浮子和中型浮子的连接体将通过连接器与大型浮子连接在一起，一起随着大浪起伏运动，如同完整的浮子一样，其中小型浮子与中型浮子和大型浮子依次相对接的部位之间分别采用一种具有注水锁定放水开锁功能的连接器，在不同的波浪等级过程中发挥针对连接对象的连接功能和释放功能；无论复合浮子中的小型浮子、中型浮子和大型浮子，每一个浮子都配有自己独立的浮子力臂和配重装置。

为了实现上述目的，采用的传能装置和配重装置将浮子与单向转轴运动的机械运动整流装置和转动动能输出装置连接起来，其中，本发明的传能装置是浮子力臂，浮子力臂的一端连接浮子，另一端通过单向转轴运动的机械运动整流器连接转动动能输出轴；牵引索的一端与在浮子、浮子力臂和机械运动整流器的整体之重心上所设置的起重环固定连接，牵引索的另一端穿过滑轮组之后与配重箱顶部的起重环固定连接，配重箱中的法码总重量是针对波浪的波高量相匹配的，按浮子的静态吃水线和浮子的波浪淹没线调整其配重箱中的法码总重量，配重箱功效、用途和运行要求与浮子的功效、用途和运行要求不同，因此配重箱的运动环境与浮子的运动环境也不同，它们被分别设置在两种不同粘滞系数的运动介质里运行；机械运动整流装置由单向转动的离合器担当，在离合器手册中各种类型的具有单向转动功能的速控离合装置中，按技术要求优选符合技术要求的离合装置将浮子力臂与转动动能输出转轴连接起来；本技术解决方案在各种类型中具有单向转动功能的速控离合装置中按技术要求选用的是速控超越离合器；采用浮子整体的等效密度小于水的密度之材料制成的不限几何形状的，但应根据实情的需要来确定浮子的空气动力学外形，本技术解决方案中选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种典型的外形，第一种是复合浮子中的小、中、大型浮子全部是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；第二种是复合浮子中的小型浮子与中型浮子是上凸下凹的几何形状作为连接面的外形，中型浮子与大型浮子之间连接平面是上平下凹对上凸下平的几何形状作为连接面的外形；第三种是复合浮子中的小、中、大型浮子是小型浮子与中型浮子不重叠，彼此分开分别与大型浮子的平面底部连接；按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子和中型浮子的连接体的体积；同法，在小型浮子和中型浮子的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定；波长长的波浪占比大的海域，浮子宽度宜宽，波长短的波浪占比大的海域，浮子宽度宜窄。

为了实现上述目的，在波浪中，复合浮子的前沿法线与波前法线平行，且在主体复合浮子的后方置于体量小一些的另一个复合浮子，捕捉主体复合浮子起伏运动所引起的后制浪，这是本技术解决方案中专门捕捉后制浪动能之法。

为了实现上述目的，按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即采用不同结构性能的浮子捕捉不同运动特征的波浪能，按照波浪能动力机构造法中的浮子构造法设计浮子，在不同水域捕捉不同运动特征的波浪能需要设计不同的浮子适应之；运用包括设计原则在内的浮子构成法从结构上确保优化其功能与性能地设计复合浮子，复合浮子包括针对微浪的小容积的小型浮子（1）及配套的浮子力臂（2）、针对中浪的中容积的中型浮子（3）及配套的浮子力臂（4）和针对大浪的大容积的大型浮子（5）及配套的浮子力臂（6）；按照统计学规律，将复合浮子中的小型浮子（1）的独自运行中心位置设计在复合浮子整体上最靠近水面的位置上，体现出在微浪运行环境中运行时，复合浮子中的中型浮子（3）和大型浮子（5）均为悬置不动，只有小型浮子（1）随着微波起伏，作相应幅度的运动，小型浮子（1）的顶部与中型浮子（3）的底部相对，且按技术要求预留一个小型浮子（1）在微浪中的独自起伏运动的空间在中浪运行环境中运行时，复合浮子中的大型浮子（5）悬置不动，中浪将小型浮子（1）推高于中型浮子（3），由小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接器（14，15，16，17）将两者连接在一起，此时小型浮子（1）与中型浮子（1）之连接体的独自运行中心位置高于小型浮子（1）独自运行中心位置，连接体将随着中浪起伏，作中等幅度的起伏运动；小型浮子（1）和中型浮子（1）的连接体以中型浮子（3）之顶部与大型浮子（5）的底部相对，且按技术要求预留小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的独自起伏运动的空间，而大型浮子（5）在中浪运行环境中悬置不动，只有小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的自行起伏运动；当在大浪运行环境中运行时，在大浪的推动下，小型浮子（1）与中型浮子（3）的连接体将与大型浮子（5）底部通过中型浮子（3）的顶部与大型浮子（5）的底部连接器（14，15，16，17）连接在一起，一起随着大浪上下起伏运动，如同完整的浮子一样，其中小型浮子（1）与中型浮子（3）之间，中型浮子（3）和大型浮子（5）之间均采用一种具有注水锁定放水开锁功能的连接器（14，15，16，17），在不同的波浪等级过程中发挥针对连接对象的连接功能和释放功能；无论复合浮子中的小型浮子（1）、中型浮子（3）和大型浮子（5），每一个浮子都配有自己独立的浮子力臂（2，4，6）和配重装置（11，12，13）；采用浮子整体的等效密度小于水的密度之材料制成的不限几何形状的；根据海域实况来确定浮子的空气动力学外形，本技术解决方案中选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种典型的外形，第一种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1，3，5）全部是上凸下凹的几何形状作为各自的和复合浮子的外形；第二种是复合浮子中的小型浮子（1）与中型浮子（3.1）是上凸下凹的几何形状作为连接面的外形，中型浮子（3.1）与大型浮子（5.1）之间连接平面是上平下凹对上凸下平的几何形状作为连接面的外形；第三种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1.2，3.2，5.2）是小型浮子（1.2）与中型浮子（3.2）在垂直方向上不重叠，彼此分开分别与大型浮子（5.2）的平面底部连接；按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积；同法，在小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子（1）体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定；波长长的波浪占比大的海域，浮子宽度宜宽，波长短的波浪占比大的海域，浮子宽度宜窄，具体数据必须根据海况中采集的数据进行现场调整。

为了实现上述目的，按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，采用的单向转动的机械运动整流装置（10），就是在各种类型的速控离合装置中按技术要求优选出来的，本发明的传能装置是浮子力臂（2，4，6）；各个浮子力臂（2，4，6）的一端分别连接自己对应的浮子，在浮子力臂（2，4，6）中，浮子力臂（6）的一端连接大型浮子（5）的顶端，另一端通过单向转轴运动的机械整流器连接转动动能输出轴；另一端通过单向转轴运动的机械运动整流器连接转动动能输出轴，即牵引索（7）的一端与在浮子（5）、浮子力臂（6）和机械运动整流器的整体之重心上所设置的起重环固定连接，牵引索（7）的另一端穿过滑轮组之后与配重箱顶部的起重环固定连接，配重箱（13）中的法码总重量是针对波浪的波高量相匹配的，按浮子的静态吃水线和浮子的波浪淹没线调整其配重箱（13）中的法码总重量，配重箱（13）功效、用途和运行要求与浮子（1，3，5）的功效、用途和运行要求不同，因此配重箱（13）的运动环境与浮子（1，3，5）的运动环境也不同，它们被分别设置在两种不同粘滞系数的运动介质里运动；机械运动整流装置（10）由单向转动的离合器担当，在离合器手册中各种类型的具有单向转动功能的速控离合装置中，按技术要求优选符合技术要求的离合装置将浮子力臂与转动动能输出转轴连接起来；本技术解决方案在各种类型中具有单向转动功能的速控离合装置中按技术要求选用的是速控超越离合器；采用浮子整体的等效密度小于水的密度之材料制成的不限几何形状的，但应根据实情的需要来确定浮子的空气动力学外形，本技术解决方案中选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种典型的外形，按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积；同法，在小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子（1）体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定；在波长长的波浪占比大的海域里工作时，浮子宽度宜宽，在波长短的波浪占比大的海域里工作时，浮子宽度宜窄。

为了实现上述目的，按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即在波浪中，复合浮子的前沿法线与波前法线平行，且在主体复合浮子的后方置于体量小一些的另一个复合浮子，捕捉主体复合浮子起伏运动所引起的后制浪，这是本技术解决方案中专门捕捉后制浪动能之法。

为了实现上述目的，按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即具有注水锁定放水开锁功能的连接器包括固定连接在与大型浮子（5）底部的小型浮子（1）和中型浮子（3）之顶部的锁钩（14）和安装在大型浮子底部上相对位置上的锁舌（17）、支架（16）、限位桩和水斗（15），其中水斗（15）为开口向上且无盖，底部设有若干漏水孔；锁舌（17）上设有一个安装孔，将锁舌（17）安装在支架（16）上，锁舌（17）的另一端与水斗（15）的固定连接，以支架（16）转动动能中心，在水斗（15）空载情况下，锁舌（17）自然倾斜、下垂，令连接器（14，15，16，17）呈现开锁状态，只有在足够波高的波浪为其注满水之后，将锁舌（17）向下压，出现转动现象，锁舌（17）转动到限位桩限位时，使得锁舌（17）处于水平状态为止；当浮子顶部的锁钩（14）随着浮子被波浪作用而上升时，被锁舌（17）挂住，即将处于下方的浮子与处于上方的浮子连接在一起了；当波高不能够高的波浪无法将水体送到水斗（15）开口的高度时，水斗（15）里将没有补充的水，因其漏水而开始减少斗内的盛水量，水斗（15）里的水漏掉之后，在重力的作用下锁舌（17）反向转动，同步带动锁舌（17）下垂，进入开锁状态，即释放锁钩（14），解除处于下方的浮子与处于上方的浮子连接状态；同理，安装在浮子侧面的连接器的工作原理也是如此。

本发明的有益效果

按本发明的波浪能动力机构成法设计的波浪能动力机，与当前正在流行的波浪能发电法与波浪能发电机的功能、性能、效率、构造成本和运行成本多方面的要素相比，最重要的优势及优点是它具有比其它技术方案高许多倍的拾能效率，且带来高许多倍的发电效率，这是因为它比常见方式的更注重和尊重波浪的运动特征，更注重和尊重流体力学、机械学所揭示的自然规律。本项技术的推广应用，将获得多许多倍的可再生能量，特别是绝无环境污染问题。这就是本发明对社会的有益效果。

说明书附图说明

说明书附图是根据本发明波浪能动力机之结构及其工作原理之体现示意图，并非实际施工的加工图或装配图。具体讲，

附图1是按照波浪能动力机构成法设计的一种波浪能动力机复合浮子的侧面剖视图，它图示了从侧面观察波浪能动力机复合浮子的结构连接关系。

附图2是从复合浮子与连接器的结构图，它图示了从侧面观察复合浮子与连接器的关系，和连接器的结构及其连接时的动作过程。

附图3是从复合浮子连接部的外观结构图，它图示了从侧面观察复合浮子之间连接面的外观技术特征。

附图4是另一种从复合浮子连接部的外观结构图，它图示了从侧面观察复合浮子之间连接面的外观技术特征。

具体技术措施

高效的浮体拾能系统必须要将浮子静态吃水线（浮重平衡线）设计在科学合理的位置上。通常，浮子的静态吃水线设计得浅一些为宜。设计之后，下水试车和后续的运行，都需要根据实情调整到最适宜位置。这就是必须执行产品设计中的最适宜原则。若没有将浮子静态吃水线设计在科学合理的位置上，则是该设计中的第一个缺陷；若浮子静态吃水线在现场不具备调整功能的，则是该设计中的第二个缺陷；若所设计的包括浮子在内的拾能头不具备广谱拾能功能的，则是该设计中的第三个缺陷；若所设计的包括浮子在内的拾能头不具备分级拾能功能的，则是该设计中的第四个缺陷；若所设计的包括浮子在内的拾能头不具备针对后制浪拾能功能的，则是该设计中的第五个缺陷。这些设计缺陷均属于没有严格执行波力机拾能系统设计所涉及的最适宜原则所致。

弥补缺陷的六个措施：

措施一：在设计波力机拾能系统时就要考虑选用在统计学意义上的最适宜的结构。

措施二：在设计了统计学意义上的最适宜的结构之后，一定要设计在线调整机构。这也是产品设计中的应变原则之体现。

措施三：采用复合型浮子，即采用不同大小体积的浮子组成母子型浮子，感知和捕获不同等级的波浪能，自动释放与波浪波高相适应的浮子入水运行。

措施四：采用组合型团队浮子，即“母鸭带小鸭”由大到小排列的浮子拾能阵，能吸收主体复合浮子运动过程中产生的后制浪之动能。

措施五：浮子的吃水线合宜不合宜，由谁来调整，对于浮子拾能系统而言，比较简约而有效的结构是执行配平原则，这是一种成熟的配平技术系统。水平式摆板拾能系统怎样调整浮子静态吃水线的高低和浮子启动时的初始角，通过调整浮子的配重系统中的配重砣的重量来调整浮子静态吃水线的高低。

按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即采用不同结构性能的浮子捕捉不同运动特征的波浪能，按照波浪能动力机构造法中的浮子构造法设计浮子，在不同水域捕捉不同运动特征的波浪能需要设计不同的浮子适应之；运用包括设计原则在内的浮子构成法从结构上确保优化其功能与性能地设计复合浮子，复合浮子包括针对微浪的小容积的小型浮子（1）及配套的浮子力臂（2）、针对中浪的中容积的中型浮子（3）及配套的浮子力臂（4）和针对大浪的大容积的大型浮子（5）及配套的浮子力臂（6）；按照统计学规律，将复合浮子中的小型浮子（1）的独自运行中心位置设计在复合浮子整体上最靠近水面的位置上，体现出在微浪运行环境中运行时，复合浮子中的中型浮子（3）和大型浮子（5）均为悬置不动，只有小型浮子（1）随着微波起伏，作相应幅度的运动，小型浮子（1）的顶部与中型浮子（3）的底部相对，且按技术要求预留一个小型浮子（1）在微浪中的独自起伏运动的空间在中浪运行环境中运行时，复合浮子中的大型浮子（5）悬置不动，中浪将小型浮子（1）推高于中型浮子（3），由小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接器（14，15，16，17）将两者连接在一起，此时小型浮子（1）与中型浮子（1）之连接体的独自运行中心位置高于小型浮子（1）独自运行中心位置，连接体将随着中浪起伏，作中等幅度的起伏运动；小型浮子（1）和中型浮子（1）的连接体以中型浮子（3）之顶部与大型浮子（5）的底部相对，且按技术要求预留小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的独自起伏运动的空间，而大型浮子（5）在中浪运行环境中悬置不动，只有小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的自行起伏运动；当在大浪运行环境中运行时，在大浪的推动下，小型浮子（1）与中型浮子（3）的连接体将与大型浮子（5）底部通过中型浮子（3）的顶部与大型浮子（5）的底部连接器（14，15，16，17）连接在一起，一起随着大浪上下起伏运动，如同完整的浮子一样，其中小型浮子（1）与中型浮子（3）之间，中型浮子（3）和大型浮子（5）之间均采用一种具有注水锁定放水开锁功能的连接器（14，15，16，17），在不同的波浪等级过程中发挥针对连接对象的连接功能和释放功能；无论复合浮子中的小型浮子（1）、中型浮子（3）和大型浮子（5），每一个浮子都配有自己独立的浮子力臂（2，4，6）和配重装置（11，12，13）；采用浮子整体的等效密度小于水的密度之材料制成的不限几何形状的；根据海域实况来确定浮子的空气动力学外形，本技术解决方案中选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种典型的外形，第一种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1，3，5）全部是上凸下凹的几何形状作为各自的和复合浮子的外形；第二种是复合浮子中的小型浮子（1）与中型浮子（3.1）是上凸下凹的几何形状作为连接面的外形，中型浮子（3.1）与大型浮子（5.1）之间连接平面是上平下凹对上凸下平的几何形状作为连接面的外形；第三种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1.2，3.2，5.2）是小型浮子（1.2）与中型浮子（3.2）在垂直方向上不重叠，彼此分开分别与大型浮子（5.2）的平面底部连接；复合浮子的三种典型的外形，按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积；同法，在小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子（1）体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定；在波长长的波浪占比大的海域里工作时，浮子宽度宜宽，在波长短的波浪占比大的海域里工作时，浮子宽度宜窄，具体数据必须根据海况中采集的数据进行现场调整。

按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，采用的单向转动的机械运动整流装置（10），就是在各种类型的速控离合装置中按技术要求优选出来的，本发明的传能装置是浮子力臂（2，4，6）；各个浮子力臂（2，4，6）的一端分别连接自己对应的浮子，在浮子力臂（2，4，6）中，浮子力臂（6）的一端连接大型浮子（5）的顶端，另一端通过单向转轴运动的机械整流器连接转动动能输出轴；另一端通过单向转轴运动的机械运动整流器连接转动动能输出轴，即牵引索（7）的一端与在浮子（5）、浮子力臂（6）和机械运动整流器的整体之重心上所设置的起重环固定连接，牵引索（7）的另一端穿过滑轮组之后与配重箱顶部的起重环固定连接，配重箱（13）中的法码总重量是针对波浪的波高量相匹配的，按浮子的静态吃水线和浮子的波浪淹没线调整其配重箱（13）中的法码总重量，配重箱（13）功效、用途和运行要求与浮子（1，3，5）的功效、用途和运行要求不同，因此配重箱（13）的运动环境与浮子（1，3，5）的运动环境也不同，它们被分别设置在两种不同粘滞系数的运动介质里运动；机械运动整流装置（10）由单向转动的离合器担当，在离合器手册中各种类型的具有单向转动功能的速控离合装置中，按技术要求优选符合技术要求的离合装置将浮子力臂与转动动能输出转轴连接起来；本技术解决方案在各种类型中具有单向转动功能的速控离合装置中按技术要求选用的是速控超越离合器；采用浮子整体的等效密度小于水的密度之材料制成的不限几何形状的，但应根据实情的需要来确定浮子的空气动力学外形，本技术解决方案中选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形。

按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即在波浪中，复合浮子的前沿法线与波前法线平行，且在主体复合浮子的后方置于体量小一些的另一个复合浮子，捕捉主体复合浮子起伏运动所引起的后制浪，这是本技术解决方案中专门捕捉后制浪动能之法。

按照波浪能动力机构造法设计波浪能动力机，即具有注水锁定放水开锁功能的连接器包括固定连接在与大型浮子（5）底部的小型浮子（1）和中型浮子（3）之顶部的锁钩（14）和安装在大型浮子底部上相对位置上的锁舌（17）、支架（16）、限位桩和水斗（15），其中水斗（15）为开口向上且无盖，底部设有若干漏水孔；锁舌（17）上设有一个安装孔，将锁舌（17）安装在支架（16）上，锁舌（17）的另一端与水斗（15）的固定连接，以支架（16）转动动能中心，在水斗（15）空载情况下，锁舌（17）自然倾斜、下垂，令连接器（14，15，16，17）呈现开锁状态，只有在足够波高的波浪为其注满水之后，将锁舌（17）向下压，出现转动现象，锁舌（17）转动到限位桩限位时，使得锁舌（17）处于水平状态为止；当浮子顶部的锁钩（14）随着浮子被波浪作用而上升时，被锁舌（17）挂住，即将处于下方的浮子与处于上方的浮子连接在一起了；当波高不能够高的波浪无法将水体送到水斗（15）开口的高度时，水斗（15）里将没有补充的水，因其漏水而开始减少斗内的盛水量，水斗（15）里的水漏掉之后，在重力的作用下锁舌（17）反向转动，同步带动锁舌（17）下垂，进入开锁状态，即释放锁钩（14），解除处于下方的浮子与处于上方的浮子连接状态；同理，安装在浮子侧面的连接器的工作原理也是如此。

本发明的主要原理

本发明所运用的主要原理有四：一是尊重和运行流体力学所揭示的原理；二是通过机械学所揭示的原理制成波浪能动力机来体现流体力学所揭示的原理；三是充分利用大自然本身具有的能量自动完成波浪能动力机运行中需要完成的动作；四是尊重和友好地利用不同运动特征的波浪，分级吸取其波浪能。

本发明的主要功能与性能

本发明的主要功能就是将取之不尽用之不竭的大自然的可再生能量变成电能。小浪、中浪和大浪和波浪能都能高效地不漏能地吸收。因此，本发明的主要性能就是比同类同功能的波浪发电机的工作效率高许多倍。

Claims (5)

1.一种波浪能动力机构造法，其特征是采用了不同结构性能的浮子捕捉不同运动特征的波浪能，按照波浪能动力机构造法中的浮子构造法设计浮子，在不同水域捕捉不同运动特征的波浪能需要设计不同的浮子适应之；复合浮子包括针对微浪的小容积的小型浮子及配套的浮子力臂、针对中浪的中容积的中型浮子及配套的浮子力臂和针对大浪的大容积的大型浮子及配套的浮子力臂；将复合浮子中的小型浮子的独自运行中心位置设计在复合浮子整体上最靠近水面的位置上，体现出在微浪运行环境中运行时，复合浮子中的中型浮子和大型浮子均为悬置不动，只有小型浮子随着微波起伏，作相应幅度的运动，小型浮子的顶部与中型浮子的底部相对，预留一个小型浮子在微浪中的独自起伏运动的空间；在中浪运行环境中运行时，复合浮子中的大型浮子悬置不动，中浪将小型浮子推高于中型浮子，由小型浮子和中型浮子的连接器将两者连接在一起，此时小型浮子与中型浮子之连接体的独自运行中心位置高于小型浮子独自运行中心位置，连接体将随着中浪起伏，作中等幅度的起伏运动；小型浮子和中型浮子的连接体以中型浮子之顶部与大型浮子的底部相对，预留小型浮子和中型浮子的连接体在中浪中的独自起伏运动的空间，而大型浮子在中浪运行环境中悬置不动，只有小型浮子和中型浮子的连接体在中浪中的独自起伏运动；在大浪运行环境中运行时，在大浪的推动下，复合浮子中的小型浮子和中型浮子的连接体将通过连接器与大型浮子连接在一起，一起随着大浪起伏运动，如同完整的浮子一样，其中小型浮子与中型浮子和大型浮子依次相对接的部位之间分别采用一种具有注水锁定放水开锁功能的连接器，在不同的波浪等级过程中发挥针对连接对象的连接功能和释放功能；无论复合浮子中的小型浮子、中型浮子和大型浮子，每一个浮子都配有自己独立的浮子力臂和配重装置。

2.根据权利要求1所述的波浪能动力机构造法，其特征是所采用的传能装置和配重装置将浮子与单向转轴运动的机械运动整流装置和转动动能输出装置连接起来，传能装置是浮子力臂，浮子力臂的一端连接浮子，另一端通过单向转轴运动的机械运动整流器连接转动动能输出轴；牵引索的一端与在浮子、浮子力臂和机械运动整流器的整体之重心上所设置的起重环固定连接，牵引索的另一端穿过滑轮组之后与配重箱顶部的起重环固定连接，配重箱中的法码总重量是针对波浪的波高量相匹配的，离合装置将浮子力臂与转动动能输出转轴连接起来；选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种外形，第一种是复合浮子中的小、中、大型浮子全部是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；第二种是复合浮子中的小型浮子与中型浮子是上凸下凹的几何形状作为连接面的外形，中型浮子与大型浮子之间连接平面是上平下凹对上凸下平的几何形状作为连接面的外形；第三种是复合浮子中的小、中、大型浮子是小型浮子与中型浮子不重叠，彼此分开分别与大型浮子的平面底部连接；按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子和中型浮子的连接体的体积；同法，在小型浮子和中型浮子的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定。

3.一种实施权利要求1所述的波浪能动力机构造法之波浪能动力机，其特征是采用了不同结构性能的浮子捕捉不同运动特征的波浪能，按照波浪能动力机构造法中的浮子构造法设计浮子，在不同水域捕捉不同运动特征的波浪能需要设计不同的浮子适应之；复合浮子包括针对微浪的小容积的小型浮子（1）及配套的浮子力臂（2）、针对中浪的中容积的中型浮子（3）及配套的浮子力臂（4）和针对大浪的大容积的大型浮子（5）及配套的浮子力臂（6）；将复合浮子中的小型浮子（1）的独自运行中心位置设计在复合浮子整体上最靠近水面的位置上，体现出在微浪运行环境中运行时，复合浮子中的中型浮子（3）和大型浮子（5）均为悬置不动，只有小型浮子（1）随着微波起伏，作相应幅度的运动，小型浮子（1）的顶部与中型浮子（3）的底部相对，预留一个小型浮子（1）在微浪中的独自起伏运动的空间在中浪运行环境中运行时，复合浮子中的大型浮子（5）悬置不动，中浪将小型浮子（1）推高于中型浮子（3），由小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接器（14，15，16，17）将两者连接在一起，此时小型浮子（1）与中型浮子（1）之连接体的独自运行中心位置高于小型浮子（1）独自运行中心位置，连接体将随着中浪起伏，作中等幅度的起伏运动；小型浮子（1）和中型浮子（1）的连接体以中型浮子（3）之顶部与大型浮子（5）的底部相对，预留小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的独自起伏运动的空间，而大型浮子（5）在中浪运行环境中悬置不动，只有小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体在中浪中的自行起伏运动；当在大浪运行环境中运行时，在大浪的推动下，小型浮子（1）与中型浮子（3）的连接体将与大型浮子（5）底部通过中型浮子（3）的顶部与大型浮子（5）的底部连接器（14，15，16，17）连接在一起，一起随着大浪上下起伏运动，如同完整的浮子一样，其中小型浮子（1）与中型浮子（3）之间，中型浮子（3）和大型浮子（5）之间均采用一种具有注水锁定放水开锁功能的连接器（14，15，16，17），在不同的波浪等级过程中发挥针对连接对象的连接功能和释放功能；无论复合浮子中的小型浮子（1）、中型浮子（3）和大型浮子（5），每一个浮子都配有自己独立的浮子力臂（2，4，6）和配重装置（11，12，13），选用的是上凸下凹的几何形状作为复合浮子的外形；复合浮子的三种的外形，第一种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1，3，5）全部是上凸下凹的几何形状作为各自的和复合浮子的外形；第二种是复合浮子中的小型浮子（1）与中型浮子（3）是上凸下凹的几何形状作为连接面的外形，中型浮子（3）与大型浮子（5）之间连接平面是上平下凹对上凸下平的几何形状作为连接面的外形；第三种是复合浮子中的小、中、大型浮子（1，3，5）是小型浮子（1）与中型浮子（3）在垂直方向上不重叠，彼此分开分别与大型浮子（5）的平面底部连接；复合浮子的三种的外形，按照黄金分割原理在复合浮子的总体积中，以水面为基准向上分割出0.382的体积作为小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积；同法，在小型浮子（1）和中型浮子（3）的连接体的体积为分割对象分割出0.382的体积作为小型浮子（1）体积；复合浮子的宽度以全年波浪波长分布为依据确定。

4.根据权利要求3所述的波浪能动力机，其特征是所采用的单向转动的机械运动整流装置（10），传能装置是浮子力臂（2，4，6）；各个浮子力臂（2，4，6）的一端分别连接自己对应的浮子，在浮子力臂（2，4，6）中，浮子力臂（6）的一端连接大型浮子（5）的顶端，另一端通过单向转轴运动的机械整流器连接转动动能输出轴；牵引索（7）的一端与在浮子（5）、浮子力臂（6）和机械运动整流器的整体之重心上所设置的起重环固定连接，牵引索（7）的另一端穿过滑轮组之后与配重箱顶部的起重环固定连接，配重箱（13）中的法码总重量是针对波浪的波高量相匹配的，机械运动整流装置（10）由单向转动的离合器担当。

5.根据权利要求3所述的波浪能动力机，其特征是具有注水锁定放水开锁功能的连接器包括固定连接在与大型浮子（5）底部的小型浮子（1）和中型浮子（3）之顶部的锁钩（14）和安装在大型浮子底部上相对位置上的锁舌（17）、支架（16）、限位桩和水斗（15），其中水斗（15）为开口向上且无盖，底部设有若干漏水孔；锁舌（17）上设有一个安装孔，将锁舌（17）安装在支架（16）上，锁舌（17）的另一端与水斗（15）的固定连接，以支架（16）转动动能中心，在水斗（15）空载情况下，锁舌（17）自然倾斜、下垂，令连接器（14，15，16，17）呈现开锁状态，只有在足够波高的波浪为其注满水之后，将锁舌（17）向下压，出现转动现象，锁舌（17）转动到限位桩限位时，使得锁舌（17）处于水平状态为止；当浮子顶部的锁钩（14）随着浮子被波浪作用而上升时，被锁舌（17）挂住，即将处于下方的浮子与处于上方的浮子连接在一起了；当波高不能够高的波浪无法将水体送到水斗（15）开口的高度时，水斗（15）里将没有补充的水，因其漏水而开始减少斗内的盛水量，水斗（15）里的水漏掉之后，在重力的作用下锁舌（17）反向转动，同步带动锁舌（17）下垂，进入开锁状态，即释放锁钩（14），解除处于下方的浮子与处于上方的浮子连接状态。

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