CN113915052B - 一种海岸波浪发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于波浪发电领域，具体涉及一种海岸波浪发电装置，包括立杆，所述立杆顶部设置有第一浮体，所述第一浮体通过第一发电机装置可上下滑动地连接所述立杆，所述发电装置设置在所述立杆顶部，所述第一发电机装置用于将所述第一浮体上下运动产生的机械能转化为电能，所述立杆的周向分布有若干倾斜设置的支撑组件，所述支撑组件顶部可转动地连接所述立杆侧面，所述支撑组件具有伸缩功能，所述立杆和所述支撑组件的底部分别通过万向支撑座设置在安装面上，以实现万向转动的功能，具有可以有效提高输出电能的有益效果。

Description

一种海岸波浪发电装置
技术领域
本发明属于波浪发电领域，具体涉及一种海岸波浪发电装置在结构上的改进。
背景技术
惯性波浪发电技术就是在现有利用海洋波浪能发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合，将广阔海岸取之不尽，用之不竭的波浪能低成本地转化为电能。
现有技术中的海岸波浪发电装置通常设置有浮体和支撑件，浮体通过发电机可上下滑动地连接支撑件，进而实现将波浪机械能转化为电能的作用，然而现有技术中的浮体只能上下运动，然而波浪漂浮物的运动轨迹为较为复杂的波浪形，大体可以为两个方向，一个为竖直方向，一个为水平方向，对于水平方向的推力，其不能完全利用，导致发电输出电能低。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效提高输出电能的一种海岸波浪发电装置，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种海岸波浪发电装置，包括立杆，所述立杆顶部设置有第一浮体，所述第一浮体通过第一发电机装置可上下滑动地连接所述立杆，所述发电装置设置在所述立杆顶部，所述第一发电机装置用于将所述第一浮体上下运动产生的机械能转化为电能，所述立杆的周向分布有若干倾斜设置的支撑组件，所述支撑组件顶部可转动地连接所述立杆侧面，所述支撑组件具有伸缩功能，所述立杆和所述支撑组件的底部分别通过万向支撑座设置在安装面上，以实现万向转动的功能。
进一步的，所述支撑组件包括倾斜设置的上斜杆和下斜杆，所述上斜杆设置在所述下斜杆上方，所述上斜杆顶部铰接所述立杆侧面，所述下斜杆底部连接所述万向支撑座，所述上斜杆与所述下斜杆之间通过第二发电机装置可滑动地连接，所述第二发电机装置用于将所述上斜杆和所述下斜杆之间相对运动产生的机械能转化为电能。
进一步的，所述第二发电机装置为第二直线发电机，其定子和动子分别连接所述上斜杆和所述下斜杆。
进一步的，还包括倾斜设置的连接杆，所述连接杆设置在所述下斜杆滑动方向上，所述连接杆上端设置有所述下斜杆适配的滑动腔，所述下斜杆底部可滑动地设置在所述滑动腔内，所述滑动腔内设置有复位弹簧，所述下斜杆底部抵接所述复位弹簧，所述连接杆底部连接所述万向支撑座。
进一步的，所述滑动腔内壁设置有限位槽，所述下斜杆侧面固定设置有与所述限位槽适配的限位块，所述限位块可滑动地设置在所述限位槽内。
进一步的，所述万向支撑座包括支撑球，所述支撑球可万向转动地设置在一壳体内，所述壳体设置在所述支撑球上方，所述立杆和所述支撑组件的底部均固定连接有所述壳体顶部，所述壳体底部设置有一开口，所述支撑球底部通过所述开口连接有设置在所述安装面上的底座。
进一步的，所述壳体包括半球壳，所述半球壳呈半球形状的碗状结构，且开口朝下，其下端面可拆卸地连接有一限位环，所述支撑球可万向转动地设置在所述半球壳内，所述限位环的内径小于所述支撑球的直径，以用于限位所述支撑球。
进一步的，所述支撑球上设置有若干螺纹孔，若干所述螺纹孔均匀分布在所述支撑球的球形面上；
还包括若干限位螺钉，若干所述限位螺钉螺纹连接所述螺纹孔，若干所述限位螺钉的高度一致，且沿着所述支撑球呈环形阵列分布，所述限位螺钉设置在所述壳体下方，以用于限位所述壳体转动幅度。
进一步的，所述立杆包括固定杆，所述固定杆底部连接所述万向支撑座，所述固定杆上端设置有开口朝上的调节腔，所述调节腔内可滑动地设置有滑杆，且与所述滑杆过盈配合，所述滑杆顶部延伸出所述调节腔，且固定连接所述第一发电机装置固定端，所述第一浮体连接所述第一发电机装置活动端；
所述第一浮体的下方设置有第二浮体，所述第二浮体固定连接所述滑杆上端，所述第二浮体用于将所述第一发电机装置浮起，且使所述第一浮体与水面之间具有间隔。
进一步的，所述第一浮体呈圆环结构，所述第二浮体设置在所述第一浮体的内侧，所述调节腔内设置有支撑弹簧，其两端分别作用在所述调节腔底部和所述滑杆底部。
本发明具有以下有益效果：通过波浪推动第一浮体运动时，立杆以及支撑组件发生相应的转动，偏转，并且支撑组件产生相应的伸缩，以适配波浪的运动方向，进而使第一浮体发生倾斜，在波浪运动方向上可以受到更多的推动力，以让第一发电机装置的活动端产生更大的运动行程，最终使第一发电机装置输出更多电能，达到了有效提高输出电能的有益效果，并且在支撑组件伸缩时使第二发电机装置发电产生电能，进一步的提高了发电性能，第二浮体还可以调节第一浮体的高度，使其适应涨潮或退潮时的水面高度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中A处放大示意图；
图3为图1中B处放大示意图；
图4为图1中C处放大示意图；
图5为图1中D处放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1，一种海岸波浪发电装置，包括立杆，所述立杆顶部设置有第一浮体9，所述第一浮体9通过第一发电机装置可上下滑动地连接所述立杆，所述发电装置设置在所述立杆顶部，所述第一发电机装置用于将所述第一浮体9上下运动产生的机械能转化为电能，所述立杆的周向分布有若干倾斜设置的支撑组件，所述支撑组件顶部可转动地连接所述立杆侧面，所述支撑组件具有伸缩功能，所述立杆和所述支撑组件的底部分别通过万向支撑座8设置在安装面上，以实现万向转动的功能。
第一浮体9连接第一发电机装置的活动端，立杆竖直设置，第一发电机装置设置在立杆顶部，立杆连接第一发电机装置的固定端，在波浪的推动以及浮力的共同作用下，第一浮体9上下运动，使第一发电机装置的活动端与固定端之间产生相对运动，进而实现发电功能。
具体地，支撑组件围绕立杆呈环形阵列分布，其至少设置有三个，且分布为锥形状，上端面小，下端面大，安装面即为海底基础，万向支撑座8安装在海底基础上，进而起到安装固定整个装置的作用，万向支撑座8具有万向转动连接的作用，将万向支撑座8分别设置在立杆和支撑组件的底部，进而使支撑组件以及立杆可以万向转动，在波浪推动第一浮体9运动时，立杆以及支撑组件发生相应的转动，偏转，并且支撑组件产生相应的伸缩，以适配波浪的运动方向，进而使第一浮体9发生倾斜，在波浪运动方向上可以受到更多的推动力，以让第一发电机装置的活动端产生更大的运动行程，最终使第一发电机装置输出更多电能，达到了有效提高输出电能的有益效果。
此外，由于支撑组件的周向分布结构，本发明的第一浮体9还能应对波浪不同的运动方向，进而适配各类不同的安装位置和实际情况。
进一步的，所述支撑组件包括倾斜设置的上斜杆3和下斜杆4，所述上斜杆3设置在所述下斜杆4上方，所述上斜杆3顶部铰接所述立杆侧面，所述下斜杆4底部连接所述万向支撑座8，所述上斜杆3与所述下斜杆4之间通过第二发电机装置可滑动地连接，所述第二发电机装置用于将所述上斜杆3和所述下斜杆4之间相对运动产生的机械能转化为电能。
进一步的，所述第二发电机装置为第二直线发电机6，其定子和动子分别连接所述上斜杆3和所述下斜杆4。
上斜杆3和下斜杆4同心设置，二者相对滑动时的方向为其轴心方向，由于支撑组件随第一浮体9偏转的过程中，会产生相应的伸缩，第二直线发电机6不仅为上斜杆3和下斜杆4提供了相应的伸缩连接关系和伸缩行程，更重要的是，在支撑组件偏转且伸缩的过程中，上斜杆3和下斜杆4之间的相对运动为第二直线发电机6提供了发电所需行程，并且由于上斜杆3和下斜杆4之间始终为相对运动，所以其有效的提高了第二直线发电机6发电性能。
如图5，具体地，第二直线发电机6为现有技术，且为单边直线往复运动式，其包括壳体601，壳体601倾斜设置，其设置有开口朝向下斜杆4的发电腔，定子设置在壳体601内壁上，且设置有绕组603，动子可直线滑动地设置在定子内，且定子外侧面设置有永磁体604，动子底部延伸出发电腔，且固定连接下斜杆4顶部，壳体601顶部固定连接上斜杆3底部。
进一步的，还包括倾斜设置的连接杆5，所述连接杆5设置在所述下斜杆4滑动方向上，所述连接杆5上端设置有所述下斜杆4适配的滑动腔，所述下斜杆4底部可滑动地设置在所述滑动腔内，所述滑动腔内设置有复位弹簧13，所述下斜杆4底部抵接所述复位弹簧13，所述连接杆5底部连接所述万向支撑座8。
连接杆5、下斜杆4和上斜杆3三者同心设置，复位弹簧13将下斜杆4顶起以支撑，并且起到复位作用，在无浪环境时，若干支撑组件上的复位弹簧13共同支撑其相应的下斜杆4，进而使立杆保持竖直设置，呈图1中的状态，同时在支撑组件偏转时，复位弹簧13还具有减震作用。
进一步的，所述滑动腔内壁设置有限位槽，所述下斜杆4侧面固定设置有与所述限位槽适配的限位块14，所述限位块14可滑动地设置在所述限位槽内。
限位槽在下斜杆4的轴向上延伸，限位槽呈一凹槽状结构，限位块14运动至最大行程时，与限位槽内壁抵接，进而起到限位下斜杆4运动行程的作用，使下斜杆4不脱离滑动腔，且限位了第二直线发电机6动子的运动行程。
进一步的，所述万向支撑座8包括支撑球805，所述支撑球805可万向转动地设置在一壳体内，所述壳体设置在所述支撑球805上方，所述立杆和所述支撑组件的底部均固定连接有所述壳体顶部，所述壳体底部设置有一开口，所述支撑球805底部通过所述开口连接有设置在所述安装面上的底座808。
底座808即安装在海底基础上。
进一步的，所述壳体包括半球壳801，所述半球壳801呈半球形状的碗状结构，且开口朝下，其下端面可拆卸地连接有一限位环802，所述支撑球805可万向转动地设置在所述半球壳801内，所述限位环802的内径小于所述支撑球805的直径，以用于限位所述支撑球805。
如图2所示，半球壳801扣合在支撑球805上，其可以从支撑球805上取出，限位环802的内侧呈与所述支撑球805适配的弧形结构，用于限位支撑球805，以起到固定作用，具体地，限位环802的外侧面设置有呈环形结构的第二连接部804，半球壳801下端面外侧设置有呈环形结构的第一连接部803，第一连接部803和第二连接部804均围绕支撑球805一圈设置，且二者之间通过螺钉连接，进而使半球壳801具有可拆卸功能，便于安装于拆卸。
此外，固定杆1底部固定连接其下方对应的半球壳801上端，连接杆5底部固定连接其下方对应的半球壳801上端。
进一步的，所述支撑球805上设置有若干螺纹孔，若干所述螺纹孔均匀分布在所述支撑球805的球形面上；
还包括若干限位螺钉806，若干所述限位螺钉806螺纹连接所述螺纹孔，若干所述限位螺钉806的高度一致，且沿着所述支撑球805呈环形阵列分布，所述限位螺钉806设置在所述壳体下方，以用于限位所述壳体转动幅度。
如图2，螺纹孔围绕支撑球805的表面呈球形阵列地均匀分布，若干限位螺钉806设置在壳体下方，以支撑球805竖直径向为中心呈环形阵列分布，进而限位螺钉806起到限位作用，以约束壳体转动幅度，进而限位立柱和支撑组件的偏转幅度，以适配针对海浪的不同摆动频率。
进一步的，所述立杆包括固定杆1，所述固定杆1底部连接所述万向支撑座8，所述固定杆1上端设置有开口朝上的调节腔，所述调节腔内可滑动地设置有滑杆2，且与所述滑杆2过盈配合，所述滑杆2顶部延伸出所述调节腔，且固定连接所述第一发电机装置固定端，所述第一浮体9连接所述第一发电机装置活动端；
所述第一浮体9的下方设置有第二浮体10，所述第二浮体10固定连接所述滑杆2上端，所述第二浮体10用于将所述第一发电机装置浮起，且使所述第一浮体9与水面之间具有间隔。
具体地，滑杆2与固定杆1过盈配合的结构使滑杆2需要外力推动才能滑动，第二浮体10受到海水浮力作用下，其将第一发电机装置和滑杆2带动朝上运动，并且滑杆2此时缓慢的朝上滑动，而第一浮体9受到波浪的推动和浮力作用时，快速地朝上运动以发电，第二浮体10带动第一发电机装置和滑杆2朝上运动时不影响第一浮体9的发电运动，第一浮体9与水面之间的间隔可以提高其底部受到的波浪推力，并且可以快速下降，提高发电效率。
由于第二浮体10缓慢上升，在涨潮时，水面高度缓慢上升，第二浮体10的上升高度适配水平的上升高度，进而第二浮体10将第一浮体9、第一发电机装置和滑杆2上升至与水面适配的高度，防止第一浮体9被淹没导致失效，本发明通过第二浮体10的提升结构，第二浮体10不会被波浪提升的同同时，还可以在涨潮时可以适配不同的水面高度，提高了本发明的发电效能。
此外，滑杆2侧面为粗糙面，根据第二浮体10的浮力大小，以及涨潮时海水上升速度、滑杆2连接部件的重量，来综合计算以得出并设置粗糙面的粗糙程度。
第一发电机装置为现有技术中的第一直线发电机7，其设置在第一浮体9上方，如图3，其为双边直线往复运动式，具体地，其包括中空的第二壳体702，第二壳体702内壁设置有第二绕组704，第二绕组704滑动地套设在第二动子701上，第二动子701两端从第二壳体702的中空部分内延伸出，第二动子701外侧面设置有第二永磁体703，第一发电机装置的活动端即为第二动子701，固定端即为第二壳体702，第二壳体702外侧通过若干固定杆11固定连接第一浮体9上端，第二动子701竖直设置，其底部固定连接滑杆2顶部。
进一步的，所述第一浮体9呈圆环结构，所述第二浮体10设置在所述第一浮体9的内侧，所述调节腔内设置有支撑弹簧12，其两端分别作用在所述调节腔底部和所述滑杆2底部。
第一浮体9的圆环结构起到了适配不同波浪运动方向的作用，支撑弹簧12则起到了支撑作用，当退潮时，水面处于最低高度，此时支撑弹簧12将滑杆2支撑，且滑杆2处于受力平衡的状态，涨潮时，当水面上升至一定高度，弹簧12最终与滑杆2脱离。
此外，第一浮体9外侧面一圈设置有第一弧形部，且朝上延伸，以使提高波浪推动时的受力效果，第二浮体10上端面外侧一圈设置有第二弧形部，第二弧形部的弧心朝上设置，第二弧形部浮于水面上，进而波浪顺着第二弧形部给第二浮体10一个朝下的推力，以减少波浪冲击时第二浮体10对滑杆2的浮力作用，波浪顺着第二弧形部还会给第一浮体9一个朝上的推力，提高其朝上运动的行程。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种海岸波浪发电装置，其特征在于：包括立杆，所述立杆顶部设置有第一浮体(9)，所述第一浮体(9)通过第一发电机装置可上下滑动地连接所述立杆，所述第一发电机装置设置在所述立杆顶部，所述第一发电机装置用于将所述第一浮体(9)上下运动产生的机械能转化为电能，所述立杆的周向分布有若干倾斜设置的支撑组件，所述支撑组件顶部可转动地连接所述立杆侧面，所述支撑组件具有伸缩功能，所述立杆和所述支撑组件的底部分别通过万向支撑座(8)设置在安装面上，以实现万向转动的功能；
所述立杆包括固定杆(1)，所述固定杆(1)底部连接所述万向支撑座(8)，所述固定杆(1)上端设置有开口朝上的调节腔，所述调节腔内可滑动地设置有滑杆(2)，所述滑杆(2)顶部延伸出所述调节腔，且固定连接所述第一发电机装置固定端，所述第一浮体(9)连接所述第一发电机装置活动端；
所述第一浮体(9)的下方设置有第二浮体(10)，所述第二浮体(10)固定连接所述滑杆(2)上端，所述第二浮体(10)用于将所述第一发电机装置浮起，且使所述第一浮体(9)与水面之间具有间隔；
所述第一浮体(9)呈圆环结构，所述第二浮体(10)设置在所述第一浮体(9)的内侧，所述调节腔内设置有支撑弹簧(12)，其两端分别作用在所述调节腔底部和所述滑杆(2)底部；
滑杆(2)需要外力推动才能滑动，第二浮体(10)受到海水浮力作用下，其将第一发电机装置和滑杆(2)带动朝上运动，并且滑杆(2)此时缓慢的朝上滑动，而第一浮体(9)受到波浪的推动和浮力作用时，快速地朝上运动以发电，第二浮体(10)带动第一发电机装置和滑杆(2)朝上运动时不影响第一浮体(9)的发电运动；
涨潮时，第二浮体(10)将第一浮体(9)、第一发电机装置和滑杆(2)上升至与水面适配的高度，防止第一浮体(9)被淹没导致失效；
滑杆(2)侧面为粗糙面，根据第二浮体(10)的浮力大小，以及涨潮时海水上升速度、滑杆(2)的重量，来计算得出并设置粗糙面的粗糙程度。
2.根据权利要求1所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述支撑组件包括倾斜设置的上斜杆(3)和下斜杆(4)，所述上斜杆(3)设置在所述下斜杆(4)上方，所述上斜杆(3)顶部铰接所述立杆侧面，所述下斜杆(4)底部连接所述万向支撑座(8)，所述上斜杆(3)与所述下斜杆(4)之间通过第二发电机装置可滑动地连接，所述第二发电机装置用于将所述上斜杆(3)和所述下斜杆(4)之间相对运动产生的机械能转化为电能。
3.根据权利要求2所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述第二发电机装置为第二直线发电机(6)，其定子和动子分别连接所述上斜杆(3)和所述下斜杆(4)。
4.根据权利要求2所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：还包括倾斜设置的连接杆(5)，所述连接杆(5)设置在所述下斜杆(4)滑动方向上，所述连接杆(5)上端设置有所述下斜杆(4)适配的滑动腔，所述下斜杆(4)底部可滑动地设置在所述滑动腔内，所述滑动腔内设置有复位弹簧(13)，所述下斜杆(4)底部抵接所述复位弹簧(13)，所述连接杆(5)底部连接所述万向支撑座(8)。
5.根据权利要求4所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述滑动腔内壁设置有限位槽，所述下斜杆(4)侧面固定设置有与所述限位槽适配的限位块(14)，所述限位块(14)可滑动地设置在所述限位槽内。
6.根据权利要求1所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述万向支撑座(8)包括支撑球(805)，所述支撑球(805)可万向转动地设置在一壳体内，所述壳体设置在所述支撑球(805)上方，所述立杆和所述支撑组件的底部均固定连接有所述壳体顶部，所述壳体底部设置有一开口，所述支撑球(805)底部通过所述开口连接有设置在所述安装面上的底座(808)。
7.根据权利要求6所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述壳体包括半球壳(801)，所述半球壳(801)呈半球形状的碗状结构，且开口朝下，其下端面可拆卸地连接有一限位环(802)，所述支撑球(805)可万向转动地设置在所述半球壳(801)内，以用于限位所述支撑球(805)。
8.根据权利要求6所述的一种海岸波浪发电装置，其特征在于：所述支撑球(805)上设置有若干螺纹孔，若干所述螺纹孔均匀分布在所述支撑球(805)的球形面上；
还包括若干限位螺钉(806)，若干所述限位螺钉(806)螺纹连接所述螺纹孔，若干所述限位螺钉(806)的高度一致，且沿着所述支撑球(805)呈环形阵列分布，所述限位螺钉(806)设置在所述壳体下方，以用于限位所述壳体转动幅度。
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