CN208569960U - 水浪发电装置模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水浪发电装置模拟器，包括正六边形中心平台和与中心平台铰连的扇形浮台以及设于中心平台下方的扇形浮台支撑平板，各扇形浮台与扇形浮台支撑平板之间由对应的液压缸支撑，扇形浮台支撑平板上单向输出齿轮转换向箱与中心平台之间由圆周均布的三根支撑杆连接，扇形浮台支撑平板底部设有平衡浮筒，对应于各扇形浮台于平衡浮筒上设有模拟水浪带动扇形浮台作起伏运动的曲柄摇杆机构，驱动各曲柄摇杆机构的舵机通过对应线路连接Arduino控制器或单片机控制器；采用控制器上的MPU6050传感器可模拟水浪发电情况，采用单片机控制器可模拟海浪发电情况。本实用新型模拟的发电原理简单易懂，可应用于教学领域。

Description

水浪发电装置模拟器

技术领域

本实用新型涉及模拟教学仪器设备，具体为一种水浪发电装置模拟器。

背景技术

水浪发电技术一直是科研、教学人员密切关注和研究的领域，如本申请人单位的在先申请《基于stewart平台原理的下沉式水浪发电装置》，就是水浪发电技术的一种方案。

但由于水浪只有在水中或者海洋中产生，应用环境的特殊性限制了研究人员对水浪发电进行的一些关键测试，也给教学人员向学生直观演示发电过程带来了困难(水浪发电知识教学惯用视频播放教学，没有形象直观的小型结构)，也不便于向民众普及推广新能源知识。

实用新型内容

为解决现有技术的问题，本实用新型提出了一种水浪发电装置模拟器。

能够解决现有技术问题的水浪发电装置模拟器，其技术方案包括正六边形的中心平台和对应于中心平台各台边以合页机构连接的扇形浮台以及设于中心平台下方的扇形浮台支撑平板，各扇形浮台与扇形浮台支撑平板之间由对应的液压缸支撑，其支撑方式为各液压缸的缸体采用球铰结构连接扇形浮台支撑平板，液压缸的液压杆采用球铰结构连接在对应扇形浮台底部径向导轨的第一滑块上，所述扇形浮台支撑平板上设有单向输出齿轮转换向箱，所述单向输出齿轮转换箱上设置中心平台支撑板，所述中心平台与中心平台支撑板之间由圆周均布的三根支撑杆连接，单向输出齿轮转换向箱内设有对应于各液压缸的棘齿轮双输出液压马达，单向输出齿轮转换箱将由各液压缸对应驱动的棘齿轮双输出液压马达的动力集中并单向输送到输出轴，所述输出轴带动扇形浮台支撑平板底部平衡浮筒内的发电机发电，所不同的是对应于各扇形浮台于平衡浮筒上设有模拟水浪带动扇形浮台作起伏运动的曲柄摇杆机构，各曲柄摇杆机构包括相互铰连的曲柄和摇杆，所述曲柄安装在舵机的转动轴上，所述舵机安装于平衡浮筒圆周侧面的对应位置上，所述摇杆采用球铰结构连接在对应扇形浮台底部径向导轨的第二滑块上，各舵机通过对应的线路连接Arduino控制器或单片机控制器，所述Arduino控制器或单片机控制器通过相关线路连接MPU6050传感器。

为模拟各种水浪峰值，各扇形浮台的起伏角度设计为±45°。

所述第二滑块优选设于第一滑块的外侧。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型水浪发电装置模拟器可真实有效的模拟变幻无常的水浪波动，且在单片机控制器上可直观的模拟显示出发电量和水浪运动过程的变化，方便直观的观察及测算水浪发电过程。

2、本实用新型的形状可大可小，可用于科技玩具展览收藏。

3、本实用新型机构明了，形象直观，模拟的发电原理简单易懂，可应用于教学领域。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式的仰视图。

图3为图1、图2中各扇形浮台对应液压缸以及曲柄摇杆机构的连接关系图。

图号标识：1、中心平台；2、扇形浮台；3、扇形浮台支撑平板；4、液压缸；5、径向导轨；6、第一滑块；7、单向输出齿轮转换向箱；8、平衡浮筒；9、中心平台支撑板；10、支撑杆；11、曲柄；12、摇杆；13、舵机；14、第二滑块。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型水浪发电装置模拟器包括波浪能模拟机构、波浪能转化为机械能机构和机械能发电机构。

所述波浪能模拟机构包括stewart平台，所述stewart平台包括正六边形的中心平台1、扇形浮台2、中心平台支撑板9和扇形浮台支撑平台3。

六个扇形浮台2围绕中心平台1设置，各扇形浮台2与中心平台1的对应台边之间通过合页式铰连机构连接，各扇形浮台2底部的对称中心线上设有径向导轨5，各径向导轨5上滑动安装有第一滑块6；所述中心平台支撑板9设于中心平台1的下方，所述扇形浮台支撑平台3设于中心平台支撑板9下方，扇形浮台支撑平台3底部设有平衡浮筒8，中心平台1与中心平台支撑板9之间圆周均布有三根支撑杆10(均向外上方倾斜)，所述支撑杆10的上、下端均采用球铰机构连接安装在中心平台1底部和中心平台支撑板9的顶部，各扇形浮台2与扇形浮台支撑平台3之间对应设有液压缸4(均向外上方倾斜)，各液压缸4的缸体下端采用球铰机构安装在扇形浮台支撑平台3的对应位置上，液压缸4的液压杆上端采用球铰机构安装在对应扇形浮台2的第一滑块6上，如图1、图3所示。

对应于各扇形浮台2于平衡浮筒8上设有模拟水浪带动扇形浮台2作起伏运动(起伏角度为±45°)的曲柄摇杆机构，各曲柄摇杆机构包括相互铰连的曲柄11和摇杆12，所述曲柄11安装在舵机13的转动轴上，所述舵机13安装于平衡浮筒8圆周侧面的对应位置上，所述摇杆12采用球铰结构连接在对应扇形浮台2底部径向导轨5的第二滑块14(处于第一滑块6外侧)上，各舵机13通过对应的线路连接Arduino控制器或单片机控制器，所述Arduino控制器或单片机控制器通过相关线路连接MPU6050传感器(6轴运动处理组件)。

所述波浪能转化为机械能机构包括单向输出齿轮转换向箱7和棘齿轮双输出液压马达，所述单向输出齿轮转换向箱7设于中心平台支撑板9与扇形浮台支撑平台3之间，六个棘齿轮双输出液压马达于单向输出齿轮转换向箱7的箱体内圆周均布竖向设置，单向输出齿轮转换箱7将由各液压缸4对应驱动的棘齿轮双输出液压马达的动力集中并单向输送到输出轴，如图1所示。

所述机械能发电机构包括发电机和蓄电池，所述发电机安装于扇形浮台支撑平台3底部的平衡浮筒8内部，所述发电机通过电路连接平衡浮筒8内安装的蓄电池，发电机的输入轴向上连接单向输出齿轮转换向箱5伸出的输出轴，所述平衡浮筒8上设有将蓄电池电能向外输出的电路接口，如图1所示。

采用Arduino控制器或单片机控制器上的MPU6050传感器模拟水浪发电的方法为：

手动倾斜或翻转操作MPU6050传感器，Arduino控制器或单片机控制器的6个PWM接口分别通过线路连接和驱动6个舵机13，各舵机13分别通过各自的曲柄摇杆机构带动对应的扇形浮台2作上、下起伏动作，各扇形浮台2的上、下起伏带动对应的液压杆做往复运动从而在液压缸4内产生高压液压油，从而带动水浪发电装置模拟器工作而模拟水浪发电。

使用MPU6050传感器模拟的是内陆淡水湖泊无规则、无周期性的水浪驱动发电情况，此种情况下各扇形浮台2无规律且重复的做上、下起伏运动，其中，模拟器装置的六个扇形浮台2中的两个向下摆动，两个向上摆动，两个做平移运动(舵机13带动曲柄11转动到最高点时，扇形浮台2的微量起伏可以看作是静止不动，可以看作是做平面上的小幅度移动，反映的是内陆淡水湖泊水浪密度较小，扇形浮台2从水平到起伏的过渡情况)，当频繁的往不同方向倾斜翻转MPU6050传感器时即可模拟出水浪发电装置在杂乱且无周期规律的水浪中的发电情形。

采用单片机控制器模拟水浪发电的方法为：

利用单片机控制器上的程序让水浪发电模拟器自动循环运行，当使用预先载入单片机控制器上的程序控制时，模拟的是海浪发电的情形，海浪不同于水浪，它相对水浪的落差大，蕴藏的能量高，传递过程相对平缓，因此操作时控制模拟装置上的六个扇形浮台2以三个为一组，交替循环做起伏运动，真实可靠的模拟出水浪发电装置在海浪情形下的发电情况。

Claims (3)

1.水浪发电装置模拟器，包括正六边形的中心平台(1)和对应于中心平台(1)各台边以合页机构连接的扇形浮台(2)以及设于中心平台(1)下方的扇形浮台支撑平板(3)，各扇形浮台(2)与扇形浮台支撑平板(3)之间由对应的液压缸(4)支撑，其支撑方式为各液压缸(4)的缸体采用球铰结构连接扇形浮台支撑平板(3)，液压缸(4)的液压杆采用球铰结构连接在对应扇形浮台(2)底部径向导轨(5)的第一滑块(6)上，所述扇形浮台支撑平板(3)上设有单向输出齿轮转换向箱(7)，所述单向输出齿轮转换箱(7)上设置中心平台支撑板(9)，所述中心平台(1)与中心平台支撑板(9)之间由圆周均布的三根支撑杆(10)连接，单向输出齿轮转换向箱(7)内设有对应于各液压缸(4)的棘齿轮双输出液压马达，单向输出齿轮转换箱(7)将由各液压缸(4)对应驱动的棘齿轮双输出液压马达的动力集中并单向输送到输出轴，所述输出轴带动扇形浮台支撑平板底部平衡浮筒(8)内的发电机发电，其特征在于：对应于各扇形浮台(2)于平衡浮筒(8)上设有模拟水浪带动扇形浮台(2)作起伏运动的曲柄摇杆机构，各曲柄摇杆机构包括相互铰连的曲柄(11)和摇杆(12)，所述曲柄(11)安装在舵机(13)的转动轴上，所述舵机(13)安装于平衡浮筒(8)圆周侧面的对应位置上，所述摇杆(12)采用球铰结构连接在对应扇形浮台(2)底部径向导轨(5)的第二滑块(14)上，各舵机(13)通过对应的线路连接Arduino控制器或单片机控制器，所述Arduino控制器或单片机控制器通过相关线路连接MPU6050传感器。

2.根据权利要求1所述的水浪发电装置模拟器，其特征在于：各扇形浮台(2)的起伏角度为±45°。

3.根据权利要求1所述的水浪发电装置模拟器，其特征在于：所述第二滑块(14)处于第一滑块(6)的外侧。