CN114658587B - 海洋水能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海洋水能发电装置，其包括发电机构、能量收集机构、储能机构和切换机构，发电机构用于将机械能转化为电能；能量收集机构包括浮动部件和转换机构，浮动部件能够随海水波动，转换机构与浮动部件传动连接用于将浮动部件的波动能转换为转动能；储能机构包括第一绕线线轴组、第二绕线线轴组和能够弹性拉伸和收缩的弹性线，弹性线的两端分别与第一绕线线轴组和第二绕线线轴组连接，并卷绕在第一绕线线轴组和/或第二绕线线轴组上；切换机构用于将第一绕线线轴组切换为与转换机构传动连接，或者将第一绕线线轴组切换为与发电机构传动连接。该海洋水能发电装置结构简单、易于布设且输出功率稳定。

Description

海洋水能发电装置
技术领域
本发明实施例涉及发电技术领域，尤其涉及一种海洋水能发电装置。
背景技术
在众多清洁能源中，水能资源因其巨大的储量和较好的稳定性而具有较好的开发前景。实际上，人类对于河流中的水能资源的开发利用技术已经较为成熟且较为普遍，但对于海洋能源的开发利用却极少且技术成熟度较差。
地球70％是海洋，广袤的海洋蕴藏着巨大的能量。目前，对海洋能源开发利用较为成熟的技术似乎只有潮汐能发电，而现有的潮汐能发电仍然采用与河流中的水利发电类似的发电原理。即，在潮差较大的海湾入口或河口修筑堤坝形成水库，在坝内或坝侧安装水轮发电机组，利用堤坝两侧潮汐涨落的水位差驱动水轮发电机组发电。这样的发电原理严重限制了潮汐能发电厂的应用场景，导致潮汐能发电厂通常只能布置在极少数的潮汐能较为丰富的海湾入口和河口处，致使目前所开发利用的海洋水能能只占极小一部分，但人类社会却又时刻处于能源短缺的境地，如果能够更多地开发利用海洋水能，不仅可以解决人类面临的能源危机问题，而且能够缓解碳排放问题。
发明内容
有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种海洋水能发电装置，该海洋水能发电装置结构简单、易于布设且输出功率稳定。
为解决上述问题，本发明实施例提供的技术方案是：
一种海洋水能发电装置，包括：
发电机构，其用于将机械能转化为电能；
能量收集机构，其包括浮动部件和转换机构，所述浮动部件能够随海水波动，所述转换机构与所述浮动部件传动连接用于将所述浮动部件的波动能转换为转动能；
储能机构，其包括第一绕线线轴组、第二绕线线轴组和能够弹性拉伸和收缩的弹性线，所述弹性线的两端分别与所述第一绕线线轴组和所述第二绕线线轴组连接，并卷绕在所述第一绕线线轴组和/或所述第二绕线线轴组上；
切换机构，其用于将所述第一绕线线轴组切换为与所述转换机构传动连接，或者将所述第一绕线线轴组切换为与所述发电机构传动连接；
其中，当所述第一绕线线轴组与所述转换机构传动连接时，所述第一绕线线轴组在所述转换机构的带动下向一个方向转动并卷绕所述弹性线，所述第二绕线线轴组释放所述弹性线，且所述第一绕线线轴组的绕线速度大于所述第二绕线线轴组的放线速度，以张紧所述弹性线，将所述转换机构的转动能转化为所述弹性线的弹性势能予以储存；
当所述第一绕线线轴组与所述发电机构传动连接时，所述弹性线收缩并带动所述第一绕线线轴组向相反的另一个方向转动，以将储存的弹性势能转换为转动能，并带动所述发电机构进行发电，所述第二绕线线轴组卷绕处于松弛状态的所述弹性线。
在一些实施例中，所述第一绕线线轴组包括第一线轮和锁定机构，所述第一线轮用于卷绕处于张紧状态的所述弹性线，所述锁定机构用于锁定所述第一线轮以限制所述第一线轮转动。
在一些实施例中，所述第二绕线线轴组包括：
第二线轮，其用于卷绕或释放处于松弛状态的所述弹性线；
驱动装置，其与所述第二线轮传动连接，用于驱动所述第二线轮转动，以卷绕处于松弛状态的所述弹性线；
限制机构，其与所述第二线轮连接，所述限制机构构造为：在所述弹性线拉伸所述第二线轮并使所述第二线轮产生的扭力大于第一扭力时，允许所述第二线轮转动并释放所述弹性线，在所述第二线轮产生的扭力小于所述第一扭力时，限制所述第二线轮转动。
在一些实施例中，所述限制机构包括第一齿轮和弹性臂，所述第一齿轮与所述第二线轮传动连接，所述弹性臂的一端伸入所述第一齿轮的齿槽中；
所述弹性臂构造为：在所述第一齿轮产生的扭力大于第二扭力时发生形变并从所述第一齿轮的齿槽中脱出，以允许所述第一齿轮和所述第二线轮转动；在所述第一齿轮产生的扭力小于等于所述第二扭力时止挡所述第一齿轮，以限制所述第二线轮转动。
在一些实施例中，所述弹性臂构造为能够绕其另一端处的转动中心转动，所述弹性臂的转动路径上分别设置有第一止挡部件和第二止挡部件；
所述第一止挡部件位于所述弹性臂的一个转动方向上，用于限制所述弹性臂在该转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮释放所述弹性线并带动所述第一齿轮转动时，限制所述弹性臂从所述第一齿轮的齿槽中转出；
所述第二止挡部件位于所述弹性臂的另一个转动方向上，用于限制所述弹性臂在该另一个转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮卷绕所述弹性线并带动所述第一齿轮转动时，允许所述弹性臂从所述第一齿轮的齿槽中转出。
在一些实施例中，所述转换机构包括：
第一转轴，其通过所述切换机构与所述第一绕线线轴组传动连接；
第三线轮，其设置在所述第一转轴上，所述第三线轮构造为可绕所述第一转轴沿相反的两个转向转动且沿其中一个转向转动时能够向所述第一转轴传递动力，所述第三线轮上卷绕有第一牵拉绳并通过所述第一牵拉绳与所述浮动部件连接；
卷簧，其设置在所述第一转轴上，所述卷簧的两端分别与所述第一转轴和所述第三线轮连接；
当所述浮动部件波动，并通过所述第一牵拉绳拉动所述第三线轮沿该一个转向转动时，所述第三线轮带动所述卷簧收紧；当所述浮动部件的拉力消减时，所述卷簧释放并带动所述第三线轮沿相反的另一个转向转动，所述第三线轮卷绕所述第一牵拉绳。
在一些实施例中，所述浮动部件的一侧与所述第一牵拉绳连接，所述浮动部件的另一侧通过第二牵拉绳与海底连接；和/或
所述第三线轮通过单向棘轮与所述第一转轴传动连接，以使该第三线轮沿该一个转向转动时向所述第一转轴传递动力。
在一些实施例中，所述切换机构包括第一回转件、第二回转件、第三回转件和移动机构，所述第一回转件、所述第二回转件和所述第三回转件同轴布置且沿轴向依次间隔设置，所述第一回转件与所述转换机构传动连接，所述第二回转件与所述第一绕线线轴组传动连接，所述第三回转件与所述发电机构传动连接，所述第一回转件和所述第二回转件相对的端面上分别设有能够相互卡合的第一卡接结构，所述第二回转件和所述第三回转件相对的端面上分别设有能够相互卡合的第二卡接结构，所述移动机构用于驱动所述第二回转件沿轴向移动，以使所述第二回转件通过所述第一卡接结构与所述第一回转件卡合，或者使所述第二回转件通过所述第二卡接结构与所述第三回转件卡合。
在一些实施例中，所述转换机构与第一齿轮组传动连接，所述第一齿轮组能够通过所述切换机构与所述第一绕线线轴组传动连接；和/或
所述发电机构包括第二齿轮组、飞轮和发电机，所述第一绕线线轴组能够通过所述切换机构与所述第二齿轮组传动连接，所述第二齿轮组通过所述飞轮与所述发电机传动连接。
在一些实施例中，所述海洋水能发电装置包括多个所述储能机构，在一部分所述储能机构与所述转换机构传动连接进行储能时，另一部分所述储能机构与所述发电机构传动连接以驱动所述发电机构进行发电。
本发明实施例的海洋水能发电装置，通过切换机构切换第一绕线线轴组的传动关系，能够切换储能机构的储能过程和释能过程，在储能过程中，通过能量收集机构和储能机构互相配合，能够将海洋水能中分散的能量以弹性势能的形式富集到储能机构中，而且第一绕线线轴组和第二绕线线轴组所能够卷绕的弹性线的长度通常较长，且弹性线通常具有较大的拉伸比，所以该储能机构的储能容量较大；在释能过程中，通过第二绕线轮逐渐卷绕松弛状态的弹性线和第一绕线轮逐渐释放处于张紧状态的弹性线，弹性线收缩并带动第一绕线轮旋转，进而带动发电机构发电，在一定时间范围内能够带动发电装置持续且稳定的发电，输出功率稳定。
附图说明
图1为本发明实施例的海洋水能发电装置的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的海洋水能发电装置的部分结构示意图；
图3为储能装置的部分结构示意图；
图4为限制机构的结构示意图；
图5为切换机构的结构示意图；
图6为第二回转件的结构示意图；
图7为本发明实施例的海洋水能发电装置的第二种实施例的结构示意图。
附图标记说明：
100-能量收集机构；101-浮动部件；102-转换机构；103-第一转轴；104-第三线轮；105-卷簧；106-第一牵拉绳；107-第二牵拉绳；108-第一齿轮组；
200-切换机构；201-第一回转件；202-第二回转件；203-第三回转件；204-移动机构；205-第三电机；206-丝杆；207-螺母；208-第一卡接结构；209-第二卡接结构；
300-储能机构；301-第一绕线线轴组；302-第一线轮；303-锁定机构；304-第一电机；305-伸缩杆；306-感应器；307-压板；308-第二绕线线轴组；309-第二线轮；310-第二电机；311-限制机构；312-第一齿轮；313-弹性臂；314-滚轮；315-第一止挡部件；316-第二止挡部件；317-弹性线；318-第一标识部；
400-发电机构；401-第二齿轮组；402-飞轮；403-第三齿轮组；404-发电机；
500-海水。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供了一种海洋水能发电装置，该海洋水能发电装置能够利用海洋水能所蕴含的能量进行发电。该海洋水能发电装置包括发电机构400、能量收集机构100、储能机构300和切换机构200。
发电机构400用于将机械能转化为电能。可选的，该发电机构400可包括直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机等多种类型的发电机404中的一种或多种，此处不对发电机404的具体类型进行限定，只要能够将机械能转化为电能即可。
能量收集机构100包括浮动部件101和转换机构102，所述浮动部件101能够随海水波动，所述转换机构102与所述浮动部件101传动连接用于将所述浮动部件101的波动能转换为转动能。可以理解的是，该浮动部件101随海水波动可理解为能够随海水500流动而摆动，也可理解为能够随水位变化而沿海水500的深度方向浮动，当然，也可包括例如转动等运动方式，此处并不限定浮动部件101的运动形式，只要能够带动转动机构102产生转动能即可。
储能机构300包括第一绕线线轴组301、第二绕线线轴组308和能够弹性拉伸和收缩的弹性线317，所述弹性线317的两端分别与所述第一绕线线轴组301和所述第二绕线线轴组308连接，并卷绕在所述第一绕线线轴组301和/或所述第二绕线线轴组308上。第一绕线线轴组301用于卷绕或释放处于张紧状态的弹性线317，第二绕线线轴组308用于卷绕或释放处于松弛状态的弹性线317，第一绕线线轴组301和第二绕线线轴组308中的一个卷绕弹性线317时，另一个释放弹性线317，通过配置第一绕线线轴组301和第二绕线线轴组308的绕线速度和放线速度，能够实现张紧弹性线317进行储能或使弹性线317收缩进行释能的目的。以弹性线317的拉伸比为N为例，则储能时第一绕线线轴组301的绕线速度可为第二绕线线轴组308的放线速度的N倍。可选的，第一绕线线轴组301和第二绕线线轴组308之间可设置一根弹性线317，也可并列设置多根弹性线317。
切换机构200用于将所述第一绕线线轴组301切换为与所述转换机构102传动连接，或者将所述第一绕线线轴组301切换为与所述发电机构400传动连接。使用时，可通过切换机构200切换第一绕线线轴组301的传动连接关系，来切换储能机构300的储能过程和释能过程。当然，切换机构200也可将第一绕线线轴组301切换为与转换机构102和发电机构400均断开连接，此时，储能机构300处于储能状态或待机状态。
当所述第一绕线线轴组301与所述转换机构102传动连接时，储能机构300处于储能过程。所述第一绕线线轴组301在所述转换机构102的带动下向一个方向转动并卷绕所述弹性线317，所述第二绕线线轴组308释放所述弹性线317，且所述第一绕线线轴组301的绕线速度大于所述第二绕线线轴组308的放线速度，以张紧所述弹性线317，将所述转换机构102的转动能转化为所述弹性线317的弹性势能予以储存。
当所述第一绕线线轴组301与所述发电机构400传动连接时，储能机构300处于释能过程。所述弹性线317收缩并带动所述第一绕线线轴组301向相反的另一个方向转动，所述第二绕线线轴组308卷绕处于松弛状态的所述弹性线317，以将储存的弹性势能转换为转动能，并带动所述发电机构400进行发电。
本发明实施例的海洋水能发电装置，通过切换机构200切换第一绕线线轴组301的传动关系，能够切换储能机构300的储能过程和释能过程，在储能过程中，通过能量收集机构100和储能机构300互相配合，能够将海洋水能中分散的能量以弹性势能的形式富集到储能机构300中，而且第一绕线线轴组301和第二绕线线轴组308所能够卷绕的弹性线317的长度通常较长，且弹性线317通常具有较大的拉伸比，所以该储能机构300的储能量较大；在释能过程中，通过第二绕线线轴组308逐渐卷绕松弛状态的弹性线317和第一绕线线轴组301逐渐释放处于张紧状态的弹性线317，弹性线317收缩并带动第一绕线轮旋转，进而带动发电机构400发电，在一定时间范围内能够带动发电装置持续且稳定的发电，输出功率稳定。
配合图2和图3所示，在一些实施例中，所述第一绕线线轴组301包括第一线轮302和锁定机构303，所述第一线轮302用于卷绕处于张紧状态的所述弹性线317，所述锁定机构303用于锁定所述第一线轮302以限制所述第一线轮302转动。储能完成后，基本整根弹性线317均卷绕在第一线轮302上，之后，可通过锁定机构303锁定第一线轮302，避免第一线轮302在非受控的情况下释放弹性势能。当然，在储能过程中，如果出现无法继续储能的情况，也可通过该锁定机构303将第一线轮302锁定，避免弹性势能释放掉。
可选的，弹性线317靠近其与第二绕线线轴组308连接的一端处可设置有第一标识部318，锁定机构303可包括第一电机304、伸缩杆305和感应器306，感应器306设置在邻近第二绕线线轴组308处，用于在检测该第一标识部318所在线段从第二绕线线轴组308上释放之后，向第一电机304发送信号，伸缩杆305设置在邻近第一线轮302的轮缘的位置处，伸缩杆305的一端正对第一线轮302的轮缘，第一电机304与伸缩杆305传动连接，第一电机304接收到信号时控制伸缩杆305向第一线轮302的轮缘延伸并抵紧第一线轮302的轮缘，以锁定第一线轮302，限制第一线轮302转动。
可选的，伸缩杆305与所述第一线轮302相对的一端可设置有压板307，伸缩杆305可通过该压板307抵押第一线轮302的轮缘，该压板307的形状可与第一线轮302的轮缘的形状相对应，该压板307与第一线轮302的轮缘相接的一面还可设置有例如摩擦纹。
可选的，该第一标识部318可为不同颜色的标识线，感应器306可为例如图像采集装置，当图像采集装置识别到该标识线被第二线轮309释放，则向第一电机304发送信号。当然，该第一标识部318也可为例如磁性体或凸块等，相应的，感应器306可为例如霍尔感应器306或微动开关等。
需要说明的是，上述锁定机构303仅为一种示例性的实现方式，在具体实施例，也可通过例如与第一线轮302相互卡接或者抱死第一线轮302的方式实现锁定第一线轮302的目的。
配合图2所示，在一些实施例中，所述第二绕线线轴组308可包括第二线轮309、驱动装置和限制机构311，第二线轮309用于卷绕或释放处于松弛状态的所述弹性线317；驱动装置可包括例如第二电机310，第二电机310可与所述第二线轮309传动连接，用于驱动所述第二线轮309转动，以卷绕处于松弛状态的所述弹性线317；限制机构311与所述第二线轮309连接，所述限制机构311构造为：在所述第二线轮309产生的扭力大于第一扭力时，允许所述第二线轮309转动并释放所述弹性线317，在所述第二线轮309产生的扭力小于所述第一扭力时，限制所述第二线轮309转动。
在储能过程中，第一绕线线轴组301卷绕弹性线317，弹性线317逐渐从松弛状态拉伸至张紧状态，这个过程中弹性线317施加给第二线轮309的拉力逐渐增加，第二线轮309产生的扭力也逐渐增加，当第二线轮309产生的扭力小于第一扭力时，则表明弹性线317尚未完全拉伸至张紧状态，通过限制机构311限制第二线轮309转动，使得第一绕线线轴组301继续拉伸弹性线317进行储能，当第二线轮309产生的扭力大于第一扭力时，则表明弹性线317已经拉伸至张紧状态，继续拉伸可能超越弹性线317的承受极限，解除限制机构311对第二线轮309的限制，允许第二线轮309转动并释放弹性线317。之后，弹性线317对第二线轮309施加的拉力降低，限制机构311可能重新限制第二线轮309转动。
如此，在储能过程中，能够实现第一绕线线轴组301的绕线速度大于第二绕线线轴组308的放线速度，拉伸弹性线317，从而实现将第一绕线线轴组301的转动能转化为弹性线317的弹性势能予以储存的目的。
可选的，第一线轮302和第二线轮309的尺寸可相同，也可不同，第一线轮302和第二线轮309的轴心可互相平行的布置，当然，第一线轮302和第二线轮309的轴心也可互相不平行。
配合图4所示，在一些实施例中，所述限制机构311包括第一齿轮312和弹性臂313，所述第一齿轮312与所述第二线轮309传动连接，所述弹性臂313的一端伸入所述第一齿轮312的齿槽中；所述弹性臂313构造为：在所述第一齿轮312产生的扭力大于第二扭力时发生形变并从所述第一齿轮312的齿槽中脱出，以允许所述第一齿轮312和所述第二线轮309转动；在所述第一齿轮312产生的扭力小于等于所述第二扭力时止挡所述第一齿轮312，以限制所述第二线轮309转动。
可选的，第一齿轮312可与第二线轮309同轴布置，弹性臂313可沿第一齿轮312的半径方向布置，弹性臂313的一端可伸入到第一齿轮312的轮槽中，弹性臂313的另一端可固定在例如海洋水能发电装置的机体或支架上，弹性臂313的另一端也可转动地连接在海洋水能发电装置的机体或支架上。
在储能过程中，随着弹性线317逐渐张紧，第二线轮309产生的扭力逐渐增大，与之传动连接的第一齿轮312产生的扭力也逐渐增加，第一齿轮312施加给弹性臂313的一端的顶推力逐渐增加，弹性臂313的形变量逐渐增大，直至因形变量过大导致弹性臂313的另一端从第一齿轮312的齿槽中脱出，解除对第一齿轮312和第二线轮309的限制，第二线轮309开始放线。当第一齿轮312转过一定角度后，弹性臂313复位，其一端重新伸入到第一齿轮312的轮槽中。可选的，该弹性臂313可为一弹片，该弹性臂313的一端处可设置滚轮314，以利于弹性臂313的一端从第一齿轮312的轮槽中滑出，避免弹性臂313和第一齿轮312互相卡死。
在一些实施例中，所述弹性臂313构造为能够绕其另一端处的转动中心转动，所述弹性臂313的转动路径上分别设置有第一止挡部件315和第二止挡部件316；所述第一止挡部件315位于所述弹性臂313的一个转动方向上，用于限制所述弹性臂313在该转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮309释放所述弹性线317并带动所述第一齿轮312转动时，限制所述弹性臂313从所述第一齿轮312的齿槽中转出；所述第二止挡部件316位于所述弹性臂313的另一个转动方向上，用于限制所述弹性臂313在该另一个转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮309卷绕所述弹性线317并带动所述第一齿轮312转动时，允许所述弹性臂313从所述第一齿轮312的齿槽中转出。
在储能过程中，第一止挡部件315能够限制弹性臂313向该一个转动方向转动，使得弹性臂313能够限制第二线轮309的转速，实现拉伸弹性线317进行储能的目的，在释能过程中，第二止挡部件316允许弹性臂313在一定的旋转角度范围内向该另一个转动方向转动，避免限制第二线轮309转动同时，还能够避免弹性臂313过度转离第一齿轮312。
需要说明的是，上述限制机构311仅为示例性的实现方式，在具体实施时，也可通过例如阻尼或扭力检测等方式来限制第二线轮309的放线速度，以实现张紧弹性线317进行储能的目的。
继续配合图2所示，在一些实施例中，所述转换机构102可包括第一转轴103、第三线轮104和卷簧105，第一转轴103通过所述切换机构200与所述第一绕线线轴组301传动连接；第三线轮104设置在所述第一转轴103上，所述第三线轮104构造为可绕所述第一转轴103沿相反的两个转向转动且沿其中一个转向转动时能够向所述第一转轴103传递动力，所述第三线轮104上卷绕有第一牵拉绳106并通过所述第一牵拉绳106与所述浮动部件101连接；卷簧105设置在所述第一转轴103上，所述卷簧105的两端分别与所述第一转轴103和所述第三线轮104连接。
当所述浮动部件101波动，并通过所述第一牵拉绳106拉动所述第三线轮104沿该一个转向转动时，向第一转轴103传递动力，并通过第一转轴103带动第一绕线线轴组301卷绕弹性线317，以进行储能，与此同时，所述第三线轮104还带动所述卷簧105收紧。
当所述浮动部件101的拉力消减时，所述卷簧105释放并带动所述第三线轮104沿相反的另一个转向转动，所述第三线轮104卷绕所述第一牵拉绳106，以实现回收第一牵拉绳106的目的，而且第三线轮104在该另一个转向上转动时并不会向第一转轴103传递动力，也不会带动第一绕线线轴组301转动，避免导致第一绕线线轴组301逆转。
可选的，所述浮动部件101的顶部与所述第一牵拉绳106连接，所述浮动部件101的底部通过第二牵拉绳107与海底连接。例如，可在海底设置基座或锚部件，该浮动部件101的底部可通过第二牵拉绳107与该基座或锚部件连接，以避免浮动部件101随意摆动，使得浮动部件101在受控的情况下能够高效的收集海洋水能中所蕴含的能量。
可选的，所述第三线轮104通过单向棘轮与所述第一转轴103传动连接，以通过所述单向棘轮单一转向的向所述第一转轴103传递动力。可选的，第三线轮104的内轮缘上可设置有棘轮，第一转轴103上可设置有棘爪，当第三线轮104沿着该一个转向转动时，棘爪与棘轮相互卡合，第三线轮104带动第一转轴103转动，当第三线轮104沿着另一个转向转动时，第三线轮104无法通过棘轮和棘爪带动第一转轴103转动。
需要说明的是，上述转换机构102仅为示例性，在具体实施时，浮动部件101也可通过例如齿轮齿条传动机构或其他类型的传动机构，将浮动部件101的摆动或浮动转化为旋转运动，从而带动第一绕线线轴组301转动，以实现富集能量的目的。
配合图5和图6所示，在一些实施例中，所述切换机构200包括第一回转件201、第二回转件202、第三回转件203和移动机构204。所述第一回转件201、所述第二回转件202和所述第三回转件203同轴布置且沿轴向依次间隔设置，所述第一回转件201与所述转换机构102传动连接，所述第二回转件202与所述第一绕线线轴组301传动连接，所述第三回转件203与所述发电机构400传动连接，所述第一回转件201和所述第二回转件202相对的端面上分别设有能够相互卡合的第一卡接结构208，所述第二回转件202和所述第三回转件203相对的端面上分别设有能够相互卡合的第二卡接结构209。
在需要储能时，可通过所述移动机构204驱动所述第二回转件202沿轴向向一个方向移动，所述第二回转件202通过所述第一卡接结构208与所述第一回转件201卡合，如此，转换机构102通过该第一回转件201和第二回转件202能够带动第一绕线线轴组301转动，以卷绕弹性线317。
在需要释能时，可通过移动机构204驱动第二回转件202或者使所述第二回转件202沿轴向向另一个方向移动，所述第二回转件202通过所述第二卡接结构209与所述第三回转件203卡合，如此，第一绕线线轴组301能够带动发电机构400运转，以将弹性势能转化为电能。
可选的，该移动机构204可包括例如第三电机205和丝杆206，第二回转件202上可设置有螺母207，该丝杆206与螺母207螺纹连接，第三电机205与丝杆206传动连接。可选的，第一卡接结构208可包括凸设在第二回转件202的端面上的卡块，以及设置在第一回转件201的端面上的卡槽，第二卡接结构209可包括凸设在第二回转件202相对的另一端面上的卡块，以及设置在第三回转件204的端面上的卡槽。以该第二回转件202为滚珠轴承为例，滚珠轴承的外圈上可设置有螺母207，滚珠轴承的内圈上可设置有卡块，如图6所示。
需要说明的是，该切换机构200可采用多种离合式结构来实现，不仅限于上述示例中的具体结构。
在一些实施例中，所述转换机构102与第一齿轮组108传动连接，所述第一齿轮组108能够通过所述切换机构200与所述第一绕线线轴组301传动连接。通过第一齿轮组108能够调整传动比，提高传动效率。
配合图7所示，在一些实施例中，所述发电机构400包括第二齿轮组401、飞轮402、第三齿轮组403和发电机404，所述第一绕线线轴组301能够通过所述切换机构200与所述第二齿轮组401传动连接，所述第二齿轮组401通过所述飞轮402与所述第三齿轮组403传动连接，所述第三齿轮组403与所述发电机404传动连接。飞轮402能够储存惯性势能，确保发电机404平稳运行，进而确保发电机404的输出功率稳定。
在具体实施时，可根据实际需要选择设置一组齿轮组或多组齿轮组，例如，可仅设置第二齿轮组401，或者在设置第二齿轮组401和第三齿轮组403的基础上，还可设置其他齿轮组。
配合图7所示，在一些实施例中，所述海洋水能发电装置包括多个所述储能机构300，在一部分所述储能机构300与所述转换机构102传动连接进行储能时，另一部分所述储能机构300与所述发电机构400传动连接以驱动所述发电机构400进行发电。如此，能够确保发电机404连续稳定的运行。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种海洋水能发电装置，其特征在于，包括：
发电机构，其用于将机械能转化为电能；
能量收集机构，其包括浮动部件和转换机构，所述浮动部件能够随海水波动，所述转换机构与所述浮动部件传动连接用于将所述浮动部件的波动能转换为转动能；
储能机构，其包括第一绕线线轴组、第二绕线线轴组和能够弹性拉伸和收缩的弹性线，所述弹性线的两端分别与所述第一绕线线轴组和所述第二绕线线轴组连接，并卷绕在所述第一绕线线轴组和/或所述第二绕线线轴组上；
切换机构，其用于将所述第一绕线线轴组切换为与所述转换机构传动连接，或者将所述第一绕线线轴组切换为与所述发电机构传动连接；
其中，当所述第一绕线线轴组与所述转换机构传动连接时，所述第一绕线线轴组在所述转换机构的带动下向一个方向转动并卷绕所述弹性线，所述第二绕线线轴组释放所述弹性线，且所述第一绕线线轴组的绕线速度大于所述第二绕线线轴组的放线速度，以张紧所述弹性线，将所述转换机构的转动能转化为所述弹性线的弹性势能予以储存；
当所述第一绕线线轴组与所述发电机构传动连接时，所述弹性线收缩并带动所述第一绕线线轴组向相反的另一个方向转动，以将储存的弹性势能转换为转动能，并带动所述发电机构进行发电，所述第二绕线线轴组卷绕处于松弛状态的所述弹性线；
所述第一绕线线轴组包括第一线轮和锁定机构，所述第一线轮用于卷绕处于张紧状态的所述弹性线，所述锁定机构用于锁定所述第一线轮以限制所述第一线轮转动；
所述第二绕线线轴组包括：
第二线轮，其用于卷绕或释放处于松弛状态的所述弹性线；
驱动装置，其与所述第二线轮传动连接，用于驱动所述第二线轮转动，以卷绕处于松弛状态的所述弹性线；
限制机构，其与所述第二线轮连接，所述限制机构构造为：在所述弹性线拉伸所述第二线轮并使所述第二线轮产生的扭力大于第一扭力时，允许所述第二线轮转动并释放所述弹性线，在所述第二线轮产生的扭力小于所述第一扭力时，限制所述第二线轮转动；
所述限制机构包括第一齿轮和弹性臂，所述第一齿轮与所述第二线轮传动连接，所述弹性臂的一端伸入所述第一齿轮的齿槽中；
所述弹性臂构造为：在所述第一齿轮产生的扭力大于第二扭力时发生形变并从所述第一齿轮的齿槽中脱出，以允许所述第一齿轮和所述第二线轮转动；在所述第一齿轮产生的扭力小于等于所述第二扭力时止挡所述第一齿轮，以限制所述第二线轮转动；
所述弹性臂构造为能够绕其另一端处的转动中心转动，所述弹性臂的转动路径上分别设置有第一止挡部件和第二止挡部件；
所述第一止挡部件位于所述弹性臂的一个转动方向上，用于限制所述弹性臂在该转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮释放所述弹性线并带动所述第一齿轮转动时，限制所述弹性臂从所述第一齿轮的齿槽中转出；
所述第二止挡部件位于所述弹性臂的另一个转动方向上，用于限制所述弹性臂在该另一个转动方向上的旋转角度，以在所述第二线轮卷绕所述弹性线并带动所述第一齿轮转动时，允许所述弹性臂从所述第一齿轮的齿槽中转出。
2.根据权利要求1所述的海洋水能发电装置，其特征在于，所述转换机构包括：
第一转轴，其通过所述切换机构与所述第一绕线线轴组传动连接；
第三线轮，其设置在所述第一转轴上，所述第三线轮构造为可绕所述第一转轴沿相反的两个转向转动且沿其中一个转向转动时能够向所述第一转轴传递动力，所述第三线轮上卷绕有第一牵拉绳并通过所述第一牵拉绳与所述浮动部件连接；
卷簧，其设置在所述第一转轴上，所述卷簧的两端分别与所述第一转轴和所述第三线轮连接；
当所述浮动部件波动，并通过所述第一牵拉绳拉动所述第三线轮沿该一个转向转动时，所述第三线轮带动所述卷簧收紧；当所述浮动部件的拉力消减时，所述卷簧释放并带动所述第三线轮沿相反的另一个转向转动，所述第三线轮卷绕所述第一牵拉绳。
3.根据权利要求2所述的海洋水能发电装置，其特征在于，所述浮动部件的一侧与所述第一牵拉绳连接，所述浮动部件的另一侧通过第二牵拉绳与海底连接；和/或
所述第三线轮通过单向棘轮与所述第一转轴传动连接，以使该第三线轮沿该一个转向转动时向所述第一转轴传递动力。
4.根据权利要求1所述的海洋水能发电装置，其特征在于，所述切换机构包括第一回转件、第二回转件、第三回转件和移动机构，所述第一回转件、所述第二回转件和所述第三回转件同轴布置且沿轴向依次间隔设置，所述第一回转件与所述转换机构传动连接，所述第二回转件与所述第一绕线线轴组传动连接，所述第三回转件与所述发电机构传动连接，所述第一回转件和所述第二回转件相对的端面上分别设有能够相互卡合的第一卡接结构，所述第二回转件和所述第三回转件相对的端面上分别设有能够相互卡合的第二卡接结构，所述移动机构用于驱动所述第二回转件沿轴向移动，以使所述第二回转件通过所述第一卡接结构与所述第一回转件卡合，或者使所述第二回转件通过所述第二卡接结构与所述第三回转件卡合。
5.根据权利要求4所述的海洋水能发电装置，其特征在于，所述转换机构与第一齿轮组传动连接，所述第一齿轮组能够通过所述切换机构与所述第一绕线线轴组传动连接；和/或
所述发电机构包括第二齿轮组、飞轮和发电机，所述第一绕线线轴组能够通过所述切换机构与所述第二齿轮组传动连接，所述第二齿轮组通过所述飞轮与所述发电机传动连接。
6.根据权利要求1所述的海洋水能发电装置，其特征在于，所述海洋水能发电装置包括多个所述储能机构，在一部分所述储能机构与所述转换机构传动连接进行储能时，另一部分所述储能机构与所述发电机构传动连接以驱动所述发电机构进行发电。
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