CN220890422U - 一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，包括发电机、机座，机座固连在船体上，发电机安装在机座或船体上，机座上装有一个活动构件，所述活动构件包括间隔枢接在机座上的两根转轴，两根转轴中心轴线相重叠，两根转轴相对一端各固连一根拐臂一端，两根拐臂相互平行，两根拐臂另一端之间固连一根支撑轴，支撑轴中心轴线与任一根转轴中心轴线的夹角小于45°；一个圆环内周面通过多个支持臂固连在支撑轴中部，圆环外周面连接一个限位机构，限位机构限制圆环晃动位置使得两根所述转轴只能沿同一方向转动，至少有一根转轴带动一个发电机转子转动实现发电。本实用新型在船体摇摆机械能较小情况下也能发电，较好适用于无人船的储能供电。

Description

一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置制造技术领域，尤其是一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置。

背景技术

目前，无人船的推进器都是采用电驱动，无人船的控制系统也都需要电能供应。现有无人船的供电主要靠蓄电池，而蓄电池电能主要是通过把太阳能和风能转换成电能进行存储的，当缺少阳光和风量较少时，蓄电池的电量难以获得补充，这样就会影响无人船的续航里程和控制。

而当无人船在海洋中航行时，船体周围有较大的波浪能资源，波浪会驱动船体进行摇摆，因此如何把船体摇摆产生的机械能进行发电，人们已开始设计相应装置来利用船体摇摆进行发电。如2020年06月23日就公开一项申请号为202010273685.2、名称为“一种利用船舶摇摆运动的发电装置”的发明申请。该装置主要包括底座、偏心轮、立轴、轴承、配重箱、配重块、偏心轮内齿、发电机、发电机齿轮、传动轴。该发电装置固定在船舶上，能够和船舶一起移动。船舶不论是发生纵摇还是横摇，甚至是艏摇，本发明都能利用船舶在这些摇摆运动中产生的机械能，通过偏心轮、发电机齿轮等将这些巨大的能量转化为电能，实现船舶航行中对波浪能的间接有效利用，为船舶的航行提供部分动力，大大降低了船舶的能耗，实现了船舶的节能减排，该发电装置充分利用了船舶多自由度运动中蕴含的机械能，能够产生更多的电能。但该装置利用偏心轮、配重箱、配重块及齿轮传动，需要较大的摇摆机械能才能驱动，一般应用于较大船舶，对于摇摆机械能较小场合难于发挥作用，无法应用于无人船这样较小船舶的摇摆发电。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其在船体摇摆机械能较小情况下也能发电，较好适用于无人船的储能供电。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，包括发电机、机座，机座固连在船体上，发电机安装在机座或船体上，机座上装有活动构件，所述活动构件包括间隔枢接在机座上的两根转轴，两根转轴中心轴线相重叠，两根转轴相对一端各固连一根拐臂一端，两根拐臂相互平行，两根拐臂另一端之间固连一根支撑轴，支撑轴中心轴线与任一根转轴中心轴线的夹角小于45°；一个圆环内周面通过多个支持臂固连在支撑轴中部，圆环外周面连接一个限位机构，限位机构限制圆环晃动位置使得两根所述转轴只能沿同一方向转动，至少有一根转轴带动一个发电机转子转动实现发电。

进一步改进，带动发电机转子转动的所述转轴先连接一个减速器输入轴，减速器输出轴再连接发电机转子。这样通过减速器可增大扭矩，更好带动发电机转子转动。

再进一步，带动发电机转子转动的所述转轴一端与减速器输入轴通过第一联轴器相连接，减速器输出轴与发电机转子通过第二联轴器相连接。以便于连接。

进一步改进，所述支撑轴中部为圆柱体，圆柱体左右侧各形成一个圆锥台体，圆锥台体的直径从支撑轴中部向端部逐渐变小，每个圆锥台体的小端部再形成一连接部，连接部与一根拐臂另一端固连。这种结构更便于圆环晃动，更有利于吸收船体摇摆产生的机械能。

优选每个所述支持臂形状和长度相同，相邻两个所述支持臂之间夹角相同；优选每根所述转轴与一根所述拐臂连成一体。

进一步优选所述支持臂有四个，相邻两个所述支持臂之间夹角为90°，所述圆环通过四个所述支持臂与所述支撑轴连成一体。

每根所述转轴通过单向轴承枢接在机座上。这样可以防止转轴反转，确保发电效率。

作为一种优选，所述限位机构包括一个球体，球体与所述圆环外周面之间通过一个连杆相固连，机座上设有一圆弧槽，圆弧槽处于所述圆环下面，圆弧槽的圆弧底面的中心轴线与所述转轴的中心轴线相垂直，圆弧槽的两个内侧面相平行且与所述转轴的中心轴线相平行，圆弧槽的两个内侧面共同限制球体的移位方向。这种限位机构通过球体来回摆动进一步带动圆环晃动，使得两根转轴更可靠沿同一方向转动，提升发电效率。

作为另一种优选，所述限位机构包括限位圆环体，限位圆环体外周面前后侧沿径向各连接一根第一支撑柱一端，每根第一支撑柱另一端连接在机座上，使得限位圆环体可相对于机座转动，每根第一支撑柱的轴向与所述转轴的轴向相垂直；限位圆环体内周面上下侧沿径向各连接一根第二支撑柱一端，两根第二支撑柱另一端分别连接所述圆环外周面上下侧，使得限位圆环体与所述圆环可相对转动。这种限位机构通过限位圆环体与所述圆环相互耦合，让圆环可靠晃动，使得两根转轴可靠沿同一方向转动。

进一步，两根第一支撑柱一端分别与所述限位圆环体外周面前后侧形成固连，每根第一支撑柱另一端枢接在机座上；两根第二支撑柱另一端分别固连所述圆环外周面上下侧，限位圆环体内周面上下侧分别与一根第二支撑柱一端形成铰接。

本实用新型通过圆环的晃动再配合限位机构的作用，使得两根所述转轴只能沿同一方向转动，然后再通过转轴带动发电机转子转动实现发电。由于圆环的晃动较为容易，只需要较小的机械能就能带动，因此在船体摇摆机械能较小情况下也能发电，较好适用于无人船的储能供电。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施例立体图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本实用新型第一种实施例圆环与支撑轴和球体连接的立体图；

图5是本实用新型第二种实施例立体图；

图6是图5的俯视图；

图7是图6的B-B剖视图；

图8是本实用新型第二种实施例圆环与支撑轴和两根第二支撑柱连接的立体图；

图9是本实用新型第二种实施例限位圆环体连接两根第一支撑柱立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一、图1至图4所示，一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，包括发电机1、机座2，机座2固连在船体上，发电机1安装在机座2上，机座2上装有一个活动构件3，所述活动构件3包括间隔枢接在机座2上的两根转轴31，两根转轴31中心轴线相重叠，两根转轴31相对一端各固连一根拐臂32一端，每根转轴31与其连接的一根拐臂32连成一体，两根拐臂32相互平行，两根拐臂32另一端之间固连一根支撑轴33，支撑轴33中心轴线与任一根转轴31中心轴线的夹角a小于45°，进一步优选夹角a为20°-30°，本实施例优选夹角a为22.5°。

一个圆环34内周面通过四个长度和形状相同的支持臂35固连在支撑轴33中部，相邻两个所述支持臂35之间夹角相同，本实施例相邻两个所述支持臂35之间夹角为90°，圆环34通过四个支持臂35与所述支撑轴33连成一体；圆环34外周面连接一个限位机构4，限位机构4限制圆环34晃动位置使得两根所述转轴31只能沿同一方向转动，一根转轴31带动一个发电机1转子11转动实现发电。

带动发电机1转子11转动的所述转轴31先连接一个减速器5输入轴，减速器5输出轴再连接发电机1转子11。

带动发电机1转子11转动的所述转轴31一端与减速器5输入轴通过第一联轴器6相连接，减速器5输出轴与发电机1转子11通过第二联轴器7相连接。

所述支撑轴33中部为圆柱体331，圆柱体331左右侧各形成一个圆锥台体332，圆锥台体332的直径从支撑轴33中部向端部逐渐变小，每个圆锥台体332的小端部再形成一连接部333，连接部333与一根拐臂32另一端固连。这种结构的支持轴33更有利于圆环34的晃动。

两根转轴31分别通过单向轴承30枢接在机座2上。

所述限位机构4包括一个球体41，球体41与所述圆环34外周面之间通过一个连杆42相固连，连杆42的轴向沿圆环34径向设置，机座2上设有一圆弧槽21，圆弧槽21处于圆环34下面，圆弧槽21的圆弧底面211的中心轴线与所述转轴31的中心轴线相垂直，圆弧槽21的两个内侧面212相平行且与所述转轴31的中心轴线相平行，圆弧槽21的两个内侧面212共同限制球体41的移位方向。

本实施例的工作原理为：船体在海上或有波浪的水面行驶时，受波浪影响会出现摇摆，由于机座2固连在船体上，机座2就出现摇摆，这样就带动圆环34晃动，由于圆环34晃动受限位机构4限制，即球体41只能沿圆弧槽21来回摆动，圆环34晃动位置和形态就能得到确定，球体41来回摆动进一步带动圆环34晃动，因此两根转轴31就能可靠沿同一方向转动，本实施例圆环34晃动通过支撑轴33、两根拐臂32带动两根转轴31沿逆时针转动，然后一根转轴31通过减速器5后扭矩增大再带动发电机1转子11转动实现发电。

本实施例当圆环34晃动能量较大时，两根转轴31也可分别带动两个发电机1转子11转动实现发电。

实施例二、图5至图9所示，一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其与实施例一不同的是，限位机构4不同，所述限位机构4包括限位圆环体4a，限位圆环体4a外周面前后侧沿径向各连接一根第一支撑柱4b一端，每根第一支撑柱4b另一端连接在机座2上，使得限位圆环体4a可相对于机座2转动，每根第一支撑柱4b的轴向与转轴31的轴向相垂直，限位圆环体4a与两根第一支撑柱4b连接方式具体为：两根第一支撑柱4b一端分别与所述限位圆环体4a外周面前后侧形成固连，每根第一支撑柱4b另一端枢接在机座2上；限位圆环体4a内周面上下侧沿径向各连接一根第二支撑柱4c一端，两根第二支撑柱4c另一端分别连接圆环34外周面上下侧，使得限位圆环体4a与圆环34可相对转动。具体连接方式为：两根第二支撑柱4c另一端分别固连圆环34外周面上下侧，限位圆环体4a内周面上下侧分别与一根第二支撑柱4c一端形成铰接，具体结构为，限位圆环体4a内周面上下侧分别设有圆柱形凹槽41a，每根第二支撑柱4c一端可转动插入一个圆柱形凹槽41a以形成铰接。

本实施例的工作原理为：船体在海上或有波浪的水面行驶时，受波浪影响会出现摇摆，由于机座2固连在船体上，机座2就出现摇摆，这样就带动圆环34晃动，圆环34晃动受限位机构4限制，即圆环34只能做沿第二支撑柱4c中心轴线转动和沿第一支撑柱4b中心轴线转动叠加形成的晃动，圆环34晃动位置和形态就能得到确定，因此两根转轴31就能沿同一方向转动，本实施例圆环34晃动通过支撑轴33、两根拐臂32带动两根转轴31沿逆时针转动，然后一根转轴31通过减速器5后扭矩增大然后带动发电机1转子11转动实现发电。

本实施例当圆环34晃动能量较大时，两根转轴31同样可分别带动两个发电机1转子11转动实现发电。

尽管结合优选实施例具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，包括发电机、机座，其特征在于：机座固连在船体上，发电机安装在机座或船体上，机座上装有活动构件，所述活动构件包括间隔枢接在机座上的两根转轴，两根转轴中心轴线相重叠，两根转轴相对一端各固连一根拐臂一端，两根拐臂相互平行，两根拐臂另一端之间固连一根支撑轴，支撑轴中心轴线与任一根转轴中心轴线的夹角小于45°；一个圆环内周面通过多个支持臂固连在支撑轴中部，圆环外周面连接一个限位机构，限位机构限制圆环晃动位置使得两根所述转轴只能沿同一方向转动，至少有一根转轴带动一个发电机转子转动实现发电。

2.根据权利要求1所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：带动发电机转子转动的所述转轴先连接一个减速器输入轴，减速器输出轴再连接发电机转子。

3.根据权利要求2所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：带动发电机转子转动的所述转轴一端与减速器输入轴通过第一联轴器相连接，减速器输出轴与发电机转子通过第二联轴器相连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：所述支撑轴中部为圆柱体，圆柱体左右侧各形成一个圆锥台体，圆锥台体的直径从支撑轴中部向端部逐渐变小，每个圆锥台体的小端部再形成一连接部，连接部与一根拐臂另一端固连。

5.根据权利要求1所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：每个所述支持臂形状和长度相同，相邻两个所述支持臂之间夹角相同；每根所述转轴与一根所述拐臂连成一体。

6.根据权利要求5所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：所述支持臂有四个，相邻两个所述支持臂之间夹角为90°，所述圆环通过四个所述支持臂与所述支撑轴连成一体。

7.根据权利要求1所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：每根所述转轴通过单向轴承枢接在机座上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：所述限位机构包括一个球体，球体与所述圆环外周面之间通过一个连杆相固连，机座上设有一圆弧槽，圆弧槽处于所述圆环下面，圆弧槽的圆弧底面的中心轴线与所述转轴的中心轴线相垂直，圆弧槽的两个内侧面相平行且与所述转轴的中心轴线相平行，圆弧槽的两个内侧面共同限制球体的移位方向。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：所述限位机构包括限位圆环体，限位圆环体外周面前后侧沿径向各连接一根第一支撑柱一端，每根第一支撑柱另一端连接在机座上，使得限位圆环体可相对于机座转动，每根第一支撑柱的轴向与所述转轴的轴向相垂直；限位圆环体内周面上下侧沿径向各连接一根第二支撑柱一端，两根第二支撑柱另一端分别连接所述圆环外周面上下侧，使得限位圆环体与所述圆环可相对转动。

10.根据权利要求9所述的一种利用船体摇摆晃动圆环的发电装置，其特征在于：两根第一支撑柱一端分别与所述限位圆环体外周面前后侧形成固连，每根第一支撑柱另一端枢接在机座上；两根第二支撑柱另一端分别固连所述圆环外周面上下侧，限位圆环体内周面上下侧分别与一根第二支撑柱一端形成铰接。