CN212202335U - 一种浮子及包含该浮子的双体船式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种浮子及包含该浮子的双体船式波浪能发电装置。其中，浮子包括浮子本体、设置于浮子本体内的调节舱，调节舱含有水口和气口，水口与抽水/泵水装置连接。双体船式波浪能发电装置包含浮子、通过第一铰接组件与浮子铰接的船体、铰接于浮子及船体上的永磁发电机以及安装于船体上的蓄电池和负载控制器，蓄电池分别与永磁发电机和负载控制器连接，永磁发电机的转子通过第二铰接组件与船体铰接。本实用新型的浮子湿面积和重心可调控，对于包含该浮子的双体船式波浪能发电装置，可根据不同工作地点、不同浪况调整浮子湿面积、浮子重心位置、共振频率，具有俘获波浪能能力高、机动性强、对不同海域及浪况适应能力强、自供能能力强的特点。

Description

一种浮子及包含该浮子的双体船式波浪能发电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种浮子及包含该浮子的双体船式波浪能发电装置。

背景技术

众所周知，随着国家海洋战略的实施，海上用电需求日趋增加。同时化石能源的频繁使用所引起的环境问题也越发严重，这使得开发清洁新能源迫在眉睫。海洋波浪能作为绿色的可再生资源，具有储量大、分布广、能流密度高等优点，可以有效缓解世界范围内的能源紧张形势，改善环境问题，为海洋观测和开发提供清洁、持久的动力。

目前，永磁发电技术日趋完善，并且在中国、欧美等主流波浪能发电装置上得到了成功应用。例如，专利号CN103264765A公开了一种双体船用波浪能发电技术，发电装置左右对称分布于两个船体的尾部，利用螺栓将发电机和轴承架固定在船体上，球形浮子与摆杆相连组成浮体机构，球形浮子浮在水面上，收集波浪能；齿轮和齿轮组成齿轮机构，齿轮上有一个内棘轮，保证了发电机的单向运转，发电机发出的电能可以储存在蓄电池中，实现波浪能和电能的转化。

然而，现有的基于振荡浮子发电技术的双体船式波浪能装置无法调控浮子湿面积，更无法根据不同工作海域、浪况进行自我调控，一定程度上缩小了其适用的海域范围和波浪频谱宽度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浮子及包含该浮子的双体船式波浪能发电装置，该浮子的湿面积和重心位置可根据不同工作海域及浪况进行调控，能有效提高双体船式波浪能发电装置的波电转换效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，提供一种浮子，包括浮子本体、设置于所述浮子本体内的调节舱，以及抽水/泵水装置，所述调节舱具有水口和气口，所述水口与所述抽水/泵水装置连接。

作为浮子的一种优选技术方案，所述浮子本体内设有开口部向上的凹槽和用以封堵所述开口部的盖体，所述水口和气口位于所述盖体上。

作为浮子的一种优选技术方案，所述调节舱的数量若干，若干所述调节舱间隔均设于所述浮子本体内。

另一方面，提供一种双体船式波浪能发电装置，包含所述的浮子、通过第一铰接组件与所述浮子一侧铰接的船体、安装于所述浮子和所述船体上的永磁发电机、以及安装于所述船体上的蓄电池和负载控制器，所述蓄电池分别与所述永磁发电机和所述负载控制器连接，所述永磁发电机的转子通过第二铰接组件与所述船体铰接。

作为双体船式波浪能发电装置的一种优选方案，所述第一铰接组件还包括两个第一弧形连接部、两个第二弧形连接部以及一个铰接轴，两个所述第一弧形连接部间隔设于所述船体靠近所述浮子的一侧，两个所述第二弧形连接部间隔设于所述浮子靠近所述船体的一侧，两个所述第二弧形连接部分别邻近其中一个所述第一弧形连接部设置，所述第一弧形连接部与所述第二弧形连接部部分交叉，所述铰接轴穿过交叉部分上的铰接口以连接所述船体和所述浮子。

作为双体船式波浪能发电装置的一种优选方案，两个所述第一弧形连接部分别邻近所述船体的两侧，两个所述第二弧形连接部分别邻近所述浮子的两侧。

作为双体船式波浪能发电装置的一种优选方案，所述第二铰接组件包括位于所述船体上方且邻近所述浮子设置的铰接支架和铰接键，所述铰接支架包括两个间隔固定于所述船体上方的立杆和与所述立杆上端固定连接的连接轴，所述转子通过所述铰接键与所述连接轴连接，所述浮子可带动所述转子绕所述连接轴转动。

作为双体船式波浪能发电装置的一种优选方案，所述铰接键包括枢接环和与所述枢接环的外周固定连接的螺杆，所述枢接环的轴向垂直于所述螺杆的长度方向，所述枢接环套设于所述连接轴上，所述螺杆与所述转子端部的螺孔螺纹旋接。

作为双体船式波浪能发电装置的一种优选方案，所述浮子上设有一安装底座，所述永磁发电机的定子固定于所述安装底座上。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过往浮子的调节舱内泵入或抽出不同体积的海水以调节浮子的重量，从而改变浮子的湿面积和重心；当水泵将调节舱内的海水抽出时，气体同时经气口流入调节舱内，当调节舱内的海水排空时，浮子的重量最轻。本实用新型的浮子作为波浪能发电装置的获能浮子时，可针对不同的海域、浪况调节浮子的重量、湿面积和重心，以使波浪能装置达到该浪况下的最佳发电效果。当调节舱排空之后，双体船式波浪能发电装置可根据需要在海面上快速航行。与现有技术相比，本实用新型的带有可调控湿面积和重心位置的浮子的双体船式波浪能发电装置具有机动性高、波能捕获效率高，能适应不同海域和浪况的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例所述的双体船式波浪能发电装置的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例所述的双体船式波浪能发电装置的侧视图。

图中：

10、浮子；11、浮子本体；12、调节舱；20、第一铰接组件；21、第一弧形连接部；22、第二弧形连接部；23、铰接轴；30、船体；40、永磁发电机；41、转子；42、定子；50、第二铰接组件；51、立杆；52、连接轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例的浮子和船体的形状和结构不限于附图，附图中的浮子10和船体30仅用于示意。

如图1和图2所示，本实施例中的浮子10包括浮子本体11、设置于所述浮子本体11内的调节舱12，以及抽水/泵水装置，所述调节舱12具有水口和气口，所述水口与所述抽水/泵水装置连接。其中，抽水/泵水装置、水口和气口在图中均未示出。

其中，抽水/泵水装置可以是例如CN207701389U公开的双向旋转的水泵，可以实现双向抽水，通过该水泵可以经水口往调节舱12内泵入不同体积的海水以调节浮子10的重量，从而改变浮子10的湿面积和重心；当水泵将调节舱12内的海水抽出时，气体经气口流入调节舱12内，当调节舱12内的海水排空时，浮子10的重量最轻，湿面积下降，重心上升。本实施例的浮子10作为波浪能发电装置的获能浮子时，可针对不同的浪况调节浮子10的重量以使浮子10达到该浪况下的最佳运动响应，从而获得最多电能输出。此外，当调节舱12排空之后，双体船式波浪能发电装置可根据需要在海面上快速航行。

其中，所述浮子本体11内设有开口部向上的凹槽和用以封堵所述开口部的盖体，所述水口和气口位于所述盖体上。浮子本体11可以为实心结构或者空心结构，浮子本体11为实心结构时，直接在浮子本体11上方挖槽，再采用一开有水口和气口的盖体封堵住水口即可；当浮子本体11为空心结构时，在浮子本体11内设置柱型围壁，柱型围壁与浮子本体11之间形成凹槽，浮子本体11位于凹槽的上方部分即盖体。

进一步地，所述调节舱12的数量若干，若干所述调节舱12间隔均设于所述浮子本体11内。设置若干个调节舱12的作用在于可以根据浪况调节不同位置的调节舱12内的海水体积，以使该浪况下的运动相应达到最佳，从而进一步获得波浪能的最佳能量吸收效率。调节舱12的数量不受限制，具体依据实际情况而定。

如图1所示，浮子本体11设有六个间隔设置的调节舱12。在作业时，可通过抽水/泵水装置往调节舱12的水口泵入或抽出不同体积的海水来改变调节舱12的重量，从而改变用于获能的浮子10的湿面积和重心(质心)。

本实施例还提供一种双体船式波浪能发电装置，包含上述实施例所述的浮子10、通过第一铰接组件20与所述浮子10一侧铰接的船体30、安装于所述浮子10及船体30上的永磁发电机40、以及安装于所述船体30上的蓄电池和负载控制器，所述蓄电池分别与所述永磁发电机40和所述负载控制器连接，所述永磁发电机40的转子41通过第二铰接组件50与所述船体30铰接。其中，蓄电池和负载控制器在图中未示出。船体30和浮子10通过第一铰接组件20铰接之后可以同时转动，船体30和浮子10转动时，可以带动永磁发电机40的转子41相对定子42转动，从而将波浪能转化成电能储存在蓄电池中。本实施例的双体船式波浪能发电装置带有可调节的获能浮子，在保证高机动性的前提下可以根据不同海域的浪况调节浮子10的湿面积和重心以获得最佳能量捕获能力，可快速驶往新的工作海域或者驶回港口躲避极端浪况，从而适用于不同海域作业，有效解决了传统的波浪能双体船式波浪能发电装置因无法调控浮子10湿面积和重心从而存在对不同工况适应能力不足的问题。

进一步地，所述第一铰接组件20还包括两个第一弧形连接部21、两个第二弧形连接部22以及一个铰接轴23，两个第一弧形连接部21间隔设于所述船体30靠近所述浮子10的一侧，两个第二弧形连接部22间隔设于所述浮子10靠近所述船体30的一侧，两个所述第二弧形连接部22分别邻近其中一个所述第一弧形连接部21设置，所述第一弧形连接部21与所述第二弧形连接部22部分交叉，所述铰接轴23穿过交叉部分上的铰接口以连接所述船体30和所述浮子10。船体30和浮子10在海浪的作用下分别绕铰接轴23转动。具体地，当船体30绕铰接轴23逆时针转动时，浮子10绕铰接轴23顺时针转动或者当船体30绕铰接轴23顺时针转动时，浮子10绕铰接轴23逆时针转动，同时转子41相对定子42沿定子42的长度方向移动，从而将波浪能转化为电能。

第一弧形连接部21和第二弧形连接部22的结构简单，安装方便。

进一步地，为了防止船体30和浮子10在绕铰接轴23转动的过程中铰接轴23与铰接口分离，铰接轴23穿过两个铰接口之后，在铰接轴23的两端分别设有一个限位销钉(图中未示出)。

进一步地，两个所述第一弧形连接部21分别邻近所述船体30的两侧，两个所述第二弧形连接部22分别邻近所述浮子10的两侧，提高了铰接口与铰接轴23之间的连接稳定性。

进一步地，所述第二铰接组件50包括位于所述船体30上方且邻近所述浮子10设置的铰接支架和铰接键，所述铰接支架包括两个间隔固定于所述船体30上方的立杆51和与所述立杆51上端固定连接的连接轴52，所述转子41通过所述铰接键与所述连接轴52连接，所述浮子10可带动所述转子41绕所述连接轴52转动。本实施例将连接轴52设置在船体30邻近浮子10的位置，可以有效缩短传动路径，提高运动响应效率。

具体地，所述铰接键包括枢接环和与所述枢接环的外周固定连接的螺杆，所述枢接环的轴向垂直于所述螺杆的长度方向，所述枢接环套设于所述连接轴52上，所述螺杆与所述转子41端部的螺孔螺纹旋接。本实施例中，铰接键在图中未示出。

本实施例中，所述浮子10上设有一安装底座60，所述永磁发电机40的定子42固定于所述安装底座60上。其中，安装底座60邻近船体30固定于浮子10上，便于固定永磁发电机40。

在本实用新型的另一实施例中，其与上述实施例基本相同(参考上述实施例中的附图，且相同的部件名称可以沿用相同的附图标记)，区别在于第一铰接组件20的结构。具体地，第一铰接组件20包括两个第一连接耳板、两个第二连接耳板和一个铰接轴23，两个第一连接耳板间隔设于所述船体30靠近所述浮子10的一侧，两个第二连接耳板间隔设于所述浮子10靠近所述船体30的一侧，且两个第二连接耳板分别邻近其中一个第一连接耳板，第一连接耳板上设有第一通孔，第二连接耳板上设有第二通孔，第一连接耳板和第二连接耳板部分重叠使第一通孔和第二通孔完全重合，铰接轴23分别与第一通孔和第二通孔铰接。

本实施例中的双体船式波浪能发电装置在发电作业时，船体30和浮子10随波浪运动做以铰接轴23为轴的旋转运动，当船体30绕铰接轴23逆时针旋转时，浮子10绕铰接轴23顺时针转动，此时永磁发电机40的定子42的运动状态与浮子10相同，而转子41的运动状态受船体30影响绕连接轴52转动，船体30和浮子10随波浪的运动转换成永磁发电机40的转子41与定子42沿定子42长度方向的相对运动，从而发电。

传统的双体船式波浪能发电装置无法像双体阀式装置一样随波浪起伏运动，在较大浪况时容易被拉离和撞回海面，损害其装置稳定性和使用寿命。本实用新型的双体船式波浪能发电装置采用双体铰接的方式，双体船中的浮子10的湿面积和重心可调控，具有更高的捕获宽度比，与传统的双体船铰接方式相比具有更高的转换效率。本实用新型的双体船式波浪能发电装置可为离网海岛及沿海区域供水供电，且具有机动性高、波能捕获效率高，以及适用于不同海域、浪况的特点。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种浮子，其特征在于，包括浮子本体、设置于所述浮子本体内的调节舱，以及抽水/泵水装置，所述调节舱具有水口和气口，所述水口与所述抽水/泵水装置连接。

2.根据权利要求1所述的浮子，其特征在于，所述浮子本体内设有开口部向上的凹槽和用以封堵所述开口部的盖体，所述水口和气口位于所述盖体上。

3.根据权利要求1所述的浮子，其特征在于，所述调节舱的数量若干，若干所述调节舱间隔设于所述浮子本体内。

4.一种双体船式波浪能发电装置，其特征在于，包含权利要求1至3任一项所述的浮子、通过第一铰接组件与所述浮子铰接的船体、安装于所述浮子和所述船体上的永磁发电机、以及安装于所述船体上的蓄电池和负载控制器，所述蓄电池分别与所述永磁发电机和所述负载控制器连接，所述永磁发电机的转子通过第二铰接组件与所述船体铰接。

5.根据权利要求4所述的双体船式波浪能发电装置，其特征在于，所述第一铰接组件还包括两个第一弧形连接部、两个第二弧形连接部以及一个铰接轴，两个所述第一弧形连接部间隔设于所述船体靠近所述浮子的一侧，两个所述第二弧形连接部间隔设于所述浮子靠近所述船体的一侧，两个所述第二弧形连接部分别邻近其中一个所述第一弧形连接部设置，所述第一弧形连接部与所述第二弧形连接部部分交叉，所述铰接轴穿过交叉部分上的铰接口以连接所述船体和所述浮子。

6.根据权利要求5所述的双体船式波浪能发电装置，其特征在于，两个所述第一弧形连接部分别邻近所述船体的两侧，两个所述第二弧形连接部分别邻近所述浮子的两侧。

7.根据权利要求4所述的双体船式波浪能发电装置，其特征在于，所述第二铰接组件包括位于所述船体上方且邻近所述浮子设置的铰接支架和铰接键，所述铰接支架包括两个间隔固定于所述船体上方的立杆和与所述立杆上端固定连接的连接轴，所述转子通过所述铰接键与所述连接轴连接，所述浮子可带动所述转子绕所述连接轴转动。

8.根据权利要求7所述的双体船式波浪能发电装置，其特征在于，所述铰接键包括枢接环和与所述枢接环的外周固定连接的螺杆，所述枢接环的轴向垂直于所述螺杆的长度方向，所述枢接环套设于所述连接轴上，所述螺杆与所述转子端部的螺孔螺纹旋接。

9.根据权利要求4所述的双体船式波浪能发电装置，其特征在于，所述浮子上设有一安装底座，所述永磁发电机的定子固定于所述安装底座上。

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