CN205478084U - 一种机械式“点头鸭”装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种能量收集装置，特指一种机械式“点头鸭”装置，包括主轴、水下附体与固定设于海底的多个沉块，主轴两端与水下附体对应连接，主轴上设有多个鸭体，主轴端部设有变速恒频能量转换系统，水下附体通过多条锚线分别连接于各个沉块。本实用新型将传统的液压鸭式波浪能量收集装置改为机械鸭式波浪能量收集装置，避免了液压油对海洋环境的污染，用简单地机械式能量转换结构代替传统的液压能量转换结构，解决装置过于复杂的问题，降低了装置成本，通过具有机械式蓄能装置的变速恒频能量转换系统为电网提供稳定的电能。

Description

一种机械式“点头鸭”装置
技术领域
本实用新型涉及一种能量收集装置，特指一种机械式“点头鸭”装置。
背景技术
海洋能量的开发利用已成为能源领域的研究热点，目前，能够有效地利用海洋波浪发电的技术主要有以下六种：振荡水柱式波浪能利用技术、振荡浮子式波浪能利用技术、筏式波浪能利用技术、收缩波道式波浪能利用技术、鸭式波浪能利用技术、摆式波浪能利用技术。其中，鸭式波浪能利用技术由于鸭体具有较大的吃水深度可有效减小透射能量损失及尾部圆弧不造波等特点，使其具有较高的能量转换效率。理想情况下一级能量转换效率可达90％以上。但因其内部液压元件较多，装置成本过高，致使其自LOCHNESS实验之后，发展基本停滞。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型提供了一种机械式“点头鸭”装置，基于四连杆传动原理，将传统的液压鸭式波浪能量收集装置改为机械鸭式波浪能量收集装置，避免了液压油对海洋环境的污染。用简单的机械式能量转换装置代替传统的液压式能量转换能量，降低装置成本，解决装置过于复杂的问题，提高其实用价值，通过设计的具有机械式蓄能装置的变速恒频能量转换系统为电网提供稳定的电能。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种机械式“点头鸭”装置，包括主轴、水下附体与固定设于海底的多个沉块，主轴两端与水下附体对应连接，主轴上设有多个鸭体，主轴端部设有变速恒频能量转换系统，水下附体通过多条锚线分别连接于各个沉块。
进一步而言，所述鸭体通过齿轮对应设于主轴上，齿轮通过键对应设于主轴上。
进一步而言，所述鸭体包括固定腔与转动腔，固定腔内设有主动齿轮，主动齿轮与齿轮啮合设置，固定腔通过传动装置连接于转动腔。
进一步而言，所述传动装置包括连杆、转杆与摇块，连杆一端与主动齿轮对应连接，连杆另一端与转杆对应连接，摇块设于固定腔上，转杆一端与连杆对应连接，转杆另一端穿于摇块连接于转动腔。
进一步而言，所述变速恒频能量转换系统包括增速齿轮箱、涡卷弹簧、超越离合器、永磁同步发电机、逆变器、电抗与电网，主轴通过增速齿轮箱、涡卷弹簧与超越离合器连接于永磁同步发电机，永磁同步发电机通过逆变器与电抗连接于电网。
进一步而言，所述水下附体上设有竖板与横板。
本实用新型有益效果：
本实用新型将传统的液压鸭式波浪能量收集装置改为机械鸭式波浪能量收集装置，避免了液压油对海洋环境的污染，用简单地机械式能量转换结构代替传统的液压能量转换结构，解决装置过于复杂的问题，降低了装置成本，通过具有机械式蓄能装置的变速恒频能量转换系统为电网提供稳定的电能。
附图说明
图1是本实用新型整体结构图；
图2是本实用新型主轴与齿轮连接图；
图3是本实用新型鸭体内部结构图；
图4是本实用新型变速恒频能量转换系统图；
图5是本实用新型水下附体结构图。
1、主轴；2、水下附体；3、锚线；4、鸭体；5、变速恒频能量转换系统；6、沉块；7、齿轮；8、固定腔；9、连杆；10、转杆；11、转动腔；12、摇块；13、主动齿轮；14、键；15、增速齿轮箱；16、涡卷弹簧；17、超越离合器；18、永磁同步发电机；19、逆变器；20、电抗；21、电网；22、竖板；23、横板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
如图1所示，本实用新型所述一种机械式“点头鸭”装置，包括主轴1、水下附体2与固定设于海底的多个沉块6，主轴1两端与水下附体2对应连接，主轴1上设有多个鸭体4，主轴1端部设有变速恒频能量转换系统5，水下附体2通过多条锚线3分别连接于各个沉块6。
以上构成本实用新型基本结构。
本实用新型采用这样的结构设置，将传统的液压鸭式波浪能量收集装置改为机械鸭式波浪能量收集装置，有效避免了液压油对海洋环境的污染，用简单地机械式能量转换结构代替传统的液压能量转换结构，解决装置过于复杂的问题，降低了装置成本，通过具有机械式蓄能装置的变速恒频能量转换系统5为电网21提供稳定的电能，其中锚线3与沉块6起到拉住本装置的作用。
如图2所示，所述鸭体4通过齿轮7对应设于主轴1上，齿轮7通过键14对应设于主轴1上。采用这样的结构设置，鸭体4转动时将动力传递到齿轮7，齿轮7再将动力传递主轴1上，其中键14起到固定连接作用。
如图3所示，所述鸭体4包括固定腔8与转动腔11，固定腔8内设有主动齿轮13，主动齿轮13与齿轮7啮合设置，固定腔8通过传动装置连接于转动腔11。采用这样的结构设置，当鸭体4绕主轴1转动时，转动腔11通过传动装置相对固定腔8也发生转动。
更具体而言，所述传动装置包括连杆9、转杆10与摇块12，连杆9一端与主动齿轮13对应连接，连杆9另一端与转杆10对应连接，摇块12设于固定腔8上，转杆10一端与连杆9对应连接，转杆10另一端穿于摇块12连接于转动腔11。采用这样的结构设置，转动腔11通过转杆10与连杆9将动力传递至主动齿轮13，其中摇块12起到对转杆10限位作用。
如图4所示，所述变速恒频能量转换系统5包括增速齿轮箱15、涡卷弹簧16、超越离合器17、永磁同步发电机18、逆变器19、电抗20与电网21，主轴1通过增速齿轮箱15、涡卷弹簧16与超越离合器17连接于永磁同步发电机18，永磁同步发电机18通过逆变器19与电抗20连接于电网21。采用这样的结构设置，可通过变速恒频能量转换系统5为电网提供稳定的电能，其中涡卷弹簧16起到蓄能作用，超越离合器17在海浪力非常小时起保护永磁同步发电机18的作用，逆变器19与电抗20共同作用下，可为电网21提供频率稳定的电压。
如图5所示，所述水下附体2上设有竖板22与横板23。竖板22可起到降低装置的横荡作用，横板23可起到降低装置的垂荡作用，采用这样的结构设置，有效避免横荡和垂荡对机械鸭式能量收集装置的能量俘获效率的影响。
本实用新型工作流程：
正常工作状态下，海浪来临时，海浪的运动会推动鸭体4绕主轴1转动，由于转动腔11与固定腔8的转动惯量不同，因此转动腔11相对固定腔8会发生转动。转杆10一端与转动腔11连接，另一端穿过固定腔8上的摇块12与连杆9连接，连杆9连接于主动齿轮13，主动齿轮13与齿轮7啮合设置，从而转杆10推动连杆9运动，再通过主动齿轮13将动力传递至齿轮7。而齿轮7又通过键14与主轴1连接，进而将动力传递至主轴1。主轴1在一定波浪频率范围内能持续向单一方向转动。主轴1通过增速齿轮箱15、涡卷弹簧16、超越离合器17与永磁同步发电机18连接，永磁同步发电机18通过逆变器19与电抗20连接于电网21。主轴1由于收到的动力是随机的，因此切割发电机的磁感线速度也不同，产生的感应电动势也有所不同，在逆变器19与电抗20的共同作用下，可为电网21提供频率稳定的电压。
当海浪较小时，涡卷弹簧16起到蓄能作用，鸭体4向下的势能转化为涡卷弹簧16的势能，在鸭体向上运动时，涡卷弹簧16释放势能，辅助主轴转动。
当海浪非常小时，主动齿轮13可能会出现顺时针转半圈，逆时针转动半圈的情况。此时，在超越离合器17的作用下，避免了主轴1在一个工作周期内既顺时针切割永磁同步发电机18磁感线，又逆时针切割永磁同步发电机18磁感线的情况，有效降低了对永磁同步发电机18的伤害。
以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种机械式“点头鸭”装置，包括主轴(1)、水下附体(2)与固定设于海底的多个沉块(6)，其特征在于：所述主轴(1)两端与水下附体(2)对应连接，所述主轴(1)上设有多个鸭体(4)，所述主轴(1)端部设有变速恒频能量转换系统(5)，所述水下附体(2)通过多条锚线(3)分别连接于各个沉块(6)。
2.根据权利要求1所述一种机械式“点头鸭”装置，其特征在于：所述鸭体(4)通过齿轮(7)对应设于主轴(1)上，所述齿轮(7)通过键(14)对应设于主轴(1)上。
3.根据权利要求2所述一种机械式“点头鸭”装置，其特征在于：所述鸭体(4)包括固定腔(8)与转动腔(11)，所述固定腔(8)内设有主动齿轮(13)，所述主动齿轮(13)与齿轮(7)啮合设置，所述固定腔(8)通过传动装置连接于转动腔(11)。
4.根据权利要求3所述一种机械式“点头鸭”装置，其特征在于：所述传动装置包括连杆(9)、转杆(10)与摇块(12)，所述连杆(9)一端与主动齿轮(13)对应连接，所述连杆(9)另一端与转杆(10)对应连接，所述摇块(12)设于固定腔(8)上，所述转杆(10)一端与连杆(9)对应连接，所述转杆(10)另一端穿于摇块(12)连接于转动腔(11)。
5.根据权利要求1所述一种机械式“点头鸭”装置，其特征在于：所述变速恒频能量转换系统(5)包括增速齿轮箱(15)、涡卷弹簧(16)、超越离合器(17)、永磁同步发电机(18)、逆变器(19)、电抗(20)与电网(21)，所述主轴(1)通过增速齿轮箱(15)、涡卷弹簧(16)与超越离合器(17)连接于永磁同步发电机(18)，所述永磁同步发电机(18)通过逆变器(19)与电抗(20)连接于电网(21)。
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