本發(fā)明涉及一種二維度波浪能發(fā)電裝置，屬于液力機械領域。更具體地，本發(fā)明專利涉及的是一種適用于高等學校船舶與海洋工程專業(yè)、流體力學專業(yè)及海洋能開發(fā)利用領域實驗教學和研究的波浪能發(fā)電的裝置。除此之外，該裝置在加裝系泊系統(tǒng)之后，同樣可以應用于波浪能豐富的海域，為沿海及島嶼居民提供生產和生活用電。

背景技術：

海洋能具有無污染，儲存量大，分布廣，可預測性強，可再生等諸多優(yōu)點，開發(fā)利用海洋能成為緩解能源緊張、降低環(huán)境污染的有效途徑。我國島嶼眾多，海岸線漫長，海域遼闊，波浪能資源豐富，開發(fā)利用波浪能對于緩解能源危機，改善能源結構，降低環(huán)境污染具有重大戰(zhàn)略意義。近年來，為了加強各類海洋資源的開發(fā)，越來越多的高校開設了船舶與海洋工程、流體力學等專業(yè)，不斷加大海洋能利用的教學和研究力度，特別是波浪能利用方面，這對各高校相關專業(yè)的教學和研究工作提出了挑戰(zhàn)。

目前，船舶與海洋工程、流體力學等專業(yè)針對于海洋能利用、特別是波浪能開發(fā)利用的教學主要以理論研究及cfd數值模擬為主，實驗探究為輔，缺乏關于波浪能利用的實驗教學和實驗研究的通用裝置和平臺，不利于學生對波浪能利用原理和技術的掌握，也缺乏對理論研究及cfd數值模擬的指導和驗證，急需一套波浪能利用的實驗教學和研究的裝置平臺，用來加強學生對專業(yè)知識的理解和掌握，開發(fā)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。另外，現有波浪能發(fā)電裝置，有的為主要利用波浪垂蕩方向是能的震蕩浮子式結構，有的為主要利用波浪能縱搖的擺式結構，現有裝置的獲能效率還有待于進一步提升。為了開發(fā)高效實用的波能轉化裝置，本專利發(fā)明一種二維度波浪能發(fā)電裝置，該裝置不僅適用于高等學校波浪能利用實驗教學和研究，在加設系泊系統(tǒng)之后，還可以投放于波浪能豐富的海域，向沿海及島嶼居民提供生產和生活用電。

經檢索發(fā)現，專利申請?zhí)枮?01510156094.6，授權公告號：cn104747361b的發(fā)明專利“一種可調的擺式波浪能發(fā)電裝置”。一種可調的擺式波浪能發(fā)電裝置，其屬于海洋工程發(fā)電裝置領域。該裝置的升降機構采用升降電機經升降齒輪驅動套裝在連接軸上的升降齒條套筒，旋轉機構采用旋轉電機連接與旋轉大齒輪相嚙合的旋轉小齒輪，升降齒條套筒的上端面與旋轉大齒輪的下端面為滑動配合。升降電機采用電纜經壓力邏輯控制模塊與壓力傳感器電連接，旋轉電機采用電纜經速度邏輯控制模塊與速度傳感器電連接。該裝置解決了傳統(tǒng)的擺式波浪能發(fā)電裝置中出現的不能調節(jié)高度，不能調節(jié)迎浪方向，維護困難等問題，改善了普通擺式波浪能發(fā)電裝置，使得擺板高度可以隨水位高度調節(jié)，擺板方向可以隨波浪方向調節(jié)，增大了波浪能吸收率，同時又能防止惡劣海況條件下裝置被毀壞。文章“浮力擺式波浪能裝置水動力性能的試驗研究”，涉及一種浮力擺式波浪能發(fā)電裝置，采用磁粉制動器模擬pto阻尼研制了浮力擺式波浪能裝置的物理模型，并采用有機玻璃制作擺板，采用高速ccd攝像機追蹤浮力擺運動過程。通過水槽試驗分析了浮力擺的固有周期、波能功率的非線性影響、pto阻尼特性，并研究了浮力擺擺幅、轉換功率和轉換效率隨波況、激磁電流的變化情況。

本發(fā)明專利與申請?zhí)枮?01510156094.6，授權公告號為cn104747361b的發(fā)明專利“一種可調的擺式波浪能發(fā)電裝置”以及論文“浮力擺式波浪能裝置水動力性能的試驗研究”中涉及一種波浪能發(fā)電裝置，在具體用途、工作原理、結構組成和形式上均存在不同。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種能量轉化效率高，結構簡單，易于加工制造，成本低，安裝、使用方便，可小型化的二維度波浪能發(fā)電裝置，本發(fā)明既適用于高等學校波浪能利用的實驗教學和研究工作，也可加裝系泊系統(tǒng)，投放于波浪能豐富的海域，利用波浪能發(fā)電，開展商業(yè)應用，向沿海及島嶼居民提供生產和生活用電。

本發(fā)明的目的是這樣實現的：包括浮子、設置在浮子內的波浪能發(fā)電模塊、通過數據線與波浪能發(fā)電模塊連接的數據采集與分析處理部分，所述浮子是u型結構，浮子內設置有一號擋板和二號擋板，且一號擋板和二號擋板將浮子內部分割成三個艙室，兩端的兩個艙室底部均設置有防水槽，一號擋板和二號擋板上分別設置有一對位于兩端艙室內的、上下布置的連接塊，所述中間艙室的中間位置設置有一連接板，連接板一側的中間艙室內設置有一號固定板、另一側的中間艙室內設置有二號固定板，一號固定板上還設置有兩塊固定塊；

所述波浪能發(fā)電模塊包括垂蕩運動發(fā)電部分和縱搖運動發(fā)電部分：

所述垂蕩運動發(fā)電部分包括設穿過兩個防水槽的兩個立柱，位于左艙室內的立柱的上端固連有一號橫軸，在左艙室的兩連接塊之間設置有一號連接桿，一號連接桿的下端穿出連接塊且懸空、上端固連有橫梁，一號連接桿上設置有一號t形支架，且一號t型支架位于左艙室的兩連接塊之間，一號橫軸的一端與一號t型支架鉸接、另一端固連有二號橫軸，位于左艙室內的立柱的上端固連有五號橫軸，橫梁的端部固連有二號連接桿，二號連接桿的端部穿過右艙室內的兩連接塊后懸空，二號連接桿上設置有二號t形支架，且二號t型支架位于右艙室的兩連接塊之間，五號橫軸的一端與二號t形支架鉸接、另一端固連有六號橫軸，六號橫軸上安裝有七號齒輪，所述二號t形支架上還設置三號角位移傳感器，三號角位移傳感器上設置有六號齒輪，六號齒輪與七號齒輪嚙合，所述橫梁上設置有掛鉤，掛鉤端部連接有二號齒條，二號齒條的端部通過三號齒套與二號固定板的側面連接，二號固定板上通過二號電機支座安裝有二號電機，二號電機的電機軸上安裝有四號齒輪，四號齒輪與二號嚙合，二號電機支座上設置有二號角位移傳感器，二號角位移傳感器上設置有五號齒輪，五號齒輪與四號齒輪嚙合，

縱搖運動發(fā)電部分包括設置在一號固定板上的一號電機支座、設置在一號電機支座上的一號電機、設置在一號電機的電機軸上的一號齒輪、設置在所述兩塊固定塊上的一號齒條套和二號齒條套、設置在一號齒條套和二號齒條套中的一號齒條、與一號齒條連接的三號橫軸、與三號橫軸連接的擺桿、設置在擺桿下端部的擺球、設置在連接板上的四號橫軸，擺桿的上端部與四號橫軸的一端連接，四號橫軸的另一端穿過連接板、且四號橫軸的另一端安裝有三號齒輪，所述連接板還設置有一號角位移傳感器，一號角位移傳感器上設置有二號齒輪，三號齒輪與二號齒輪嚙合，所述擺桿下端設置有槽孔，與三號橫軸連接的擺桿是指三號橫軸設置在擺桿的槽孔中。

本發(fā)明還包括這樣一些結構特征：

1.還包括底架，底架包括支撐底板、對稱設置在支撐底板兩端的兩組z形掛板，每組z形掛板包括兩個，所述兩個立柱分別位于每組的兩個z形掛板之間，每個立柱的端部連接有與立柱垂直的小軸，每個小軸通過l形連接塊設置在支撐底板上，且小軸與l形連接塊之間設置有軸承，每個立柱與支撐底板之間還設置有斜桿。

2.還包括與立柱端部連接的錨鏈、設置在錨鏈端部的重力錨。

3.所述數據采集與分析處理部分包括計算機、與計算機連接的數據采集與分析處理系統(tǒng)、供電電源，數據采集與分析處理系統(tǒng)對一號角位移傳感器、二號角位移傳感器及三號角位移傳感器的數字信號進行采集并分析，供電電源還對一號角位移傳感器、二號角位移傳感器及三號角位移傳感器、進行供電。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)專業(yè)化功能的特點。該裝置實用于波浪能開發(fā)利用的實驗教學和研究工作。既可以開展波浪能開發(fā)原理的實驗演示，又可以開展波能轉換效率和浮體水動力性能優(yōu)化的研究。(2)浮子采用u形斷面的設計，既保證了垂蕩浮力，又減小了波浪沖擊對系統(tǒng)的損傷。(3)易于加工和制造，拆裝、搬運、使用、操作方便，可小型化應用。(4)采用了防水槽、l形連接塊、t形支架、垂蕩齒條、擺錘等特有設計，使裝置實現了二維度的運動，充分利用了波浪垂蕩方向的勢能和縱蕩方向的動能，實現了二維度能量的綜合利用，能量轉化效率高(5)加設系泊系統(tǒng)之后，可以應用于真實海況下的波浪能發(fā)電活動。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總布置圖；

圖2是本發(fā)明的座架結構圖；

圖3是本發(fā)明的浮子外部結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的浮子內部結構示意圖；

圖5是本發(fā)明的波浪能發(fā)電模塊示意圖a；

圖6是本發(fā)明的波浪能發(fā)電模塊示意圖b；

圖7是本發(fā)明的波浪能發(fā)電模塊示意圖c；

圖8是本發(fā)明的系泊示意圖；

圖中：1.座架，2.浮子，3.波浪能發(fā)電模塊，4.數據采集與分析處理部分包括計算機，5.數據采集與分析處理系統(tǒng)，6.供電電源，7.數據線，8.支撐底板，9.z形掛板10.立柱，11.1號鎖片，12.斜桿，13.l形連接塊，14.1號軸承，15.小軸，16.斜桿連接塊，17.防水槽，18.1號擋板19.上連接塊，20.下連接塊，21.1號固定板，22.1號固定塊，23.2號固定塊，24.連接板，25.2號固定板，26.2號擋板，27.橫梁，28.1號連接桿，29.2號鎖片，30.1號t形支架，31.2號軸承，32.1號橫軸，33.2號橫軸，34.1號電機支座，35.1號電機，36.1號齒條，37.1號齒條套，38.擺桿，39.1號齒輪，40.2號齒條套，41.擺球，42.3號橫軸，43.1號角位移傳感器，44.3號軸承，45.4號橫軸，46.1號z形固定板，47.2號齒輪，48.3號齒輪，49.掛鉤，50.2號齒條，51.4號齒輪，52.5號齒輪，53.2號角位移傳感器，54.2號電機支座，55.3號齒條套，56.2號連接桿，57.2號z形固定板，58.5號橫軸，59.6號齒輪，60.7號齒輪，61.2號t形支架，62.3號角位移傳感器，63.6號橫軸，64.2號電機，65.萬向接頭，66.錨鏈，67.重力錨。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結合圖1至圖8，本發(fā)明的一種二維度的波浪能裝置主要用于波浪能發(fā)電實驗演示教學和實驗研究工作，包括座架1、浮子2、波浪能發(fā)電模塊3和數據采集與分析處理部分，座架1放置在水下，用于支撐浮子2及波浪能發(fā)電模塊3；浮子2浮于水面，其內部空間用于安放波浪能發(fā)電模塊3；波浪能發(fā)電模塊3用于將浮子縱搖和垂蕩運動的機械能通過傳動機構轉化為電機的電能；數據采集與分析處理部分用于采集和分析裝置的縱搖、垂蕩運動和電力輸出值。

所述座架1放置在水下，用于支撐浮子及波浪能發(fā)電模塊，為了保證座架的結構強度，同時方便實驗觀察，座架整體采用鋼骨架結構。為方便加工制造、安裝，座架采用對稱的結構。整個座架包括1塊支撐底板、4塊z形掛板、2根立柱、4個1號鎖片、2個斜桿、2個l形連接塊、2個軸承、2條小軸、2塊斜桿連接塊及若干螺釘螺母。其中，支撐底板8、z形掛板9和斜桿連接塊16為中鋼板；立柱10、小軸15為圓鋼，1號鎖片11為薄鋼板，立柱10垂直于支撐底板8，在立柱10底端，通過焊接的方式，與小軸15末端固定；小軸15前端，以過盈連接的方式，將小軸15與1號軸承14的內圈套在一起，每2個1號鎖片11組合，將立柱10和斜桿12的上端活鏈接；斜桿12一端為圓鋼，一端為中鋼板；l形連接塊為角鋼，兩個l形連接塊13分別位于支撐底板8中間部位兩側，開口向外，一個l面通過四套螺釘螺母以螺紋連接的方式固定到支撐底板8上；另一個l面挖孔，以壓入法通過過盈連接的方式，將1號軸承14固定到孔中。z形掛板9外觀呈字母“z”形的，其上端可與外接循環(huán)水槽池壁進行連接，四塊z形掛板9是分別過螺紋連接到支撐底板8的四角，兩個l形連接塊13分別位于支撐底板9兩側及夾在z形掛板9中間，開口向外，一個斷面通過螺紋連接固定到支撐底板8上，另一個斷面挖孔，裝配1號軸承15，立柱10底部與小軸15末端焊連，小軸15與1號軸承15相連，1號鎖片11前端通過螺紋連接固定到立柱10上，末端通過螺紋連接固定到斜桿12的中鋼板一端，固定到1號鎖片11上的斜桿12，與立柱10成30度角，下端以焊接方式與斜桿連接塊16中心固連；斜桿連接塊16上開有4個安裝孔，通過四套螺釘螺母以螺紋連接方式固定到支撐底板8上。

所述浮子2浮于水面，內部中空用于安放波浪能發(fā)電模塊。為了更好的適應波浪環(huán)境，浮子2外部采用玻璃鋼材質，且側向截面為u形，底部設有兩個挖空的防水槽。為了更合理的放置波浪能發(fā)電模塊，有必要對浮子內部空間進行科學的劃分。浮子內部包括2個防水槽17，2個上連接塊19，2個下連接塊20，1號擋板18，2號擋板26，連接板24，1號固定塊21，2號固定塊23，1號固定板21及2號固定板25，以上均為玻璃鋼材質。浮子2內部中空浮子內部被1號擋板、2號擋板分隔為三個艙室，從左至右分別為第一艙室、第二艙室、第三艙室，且第一艙室內部結構與第三艙室關于浮子中心對稱。為了使立柱連接到波浪能發(fā)電模塊，底部在第一艙室和第三艙室設置兩個防水槽，底部貫穿浮子，防水槽17為方形槽，方形截面中心與第一艙室中心重合，頂部位于浮子第一艙室內部，底部直至貫穿浮子；立柱在防水槽內的運動角度范圍為±21°內。第一艙室內設有上、下兩個連接塊，上連接塊19和下連接塊20均為方形截面，上連接塊19和下連接塊20中心有圓形貫穿孔結構，上連接塊19和下連接塊20分別固連于1號擋板在第一艙室的截面上，連接塊19位于截面頂部，下連接塊20位于截面中部。連連接板24兩側為弧形，固連于浮子內壁面，連接板中心處有圓形貫穿孔結構；連接板24將第二艙室等分。第二艙室內設有1號、2號固定板和1號、2號固定塊，用于固定波浪能發(fā)電模塊。1號固定板21位于浮子內部、連接板24左側，兩側為弧形，固連于浮子內壁面；2號固定板25位于浮子內部、連接板24右側，一側為方形，另一側為弧形，弧形部分固連于浮子內壁面。1號固定塊22和2號固定塊均為一側弧形，一側方形結構，弧形結構分別固連于浮子的前后內壁面；1號固定塊22底部固連于1號固定板21之上，位于1號固定板21后端；2號固定塊23底部固連于1號固定板21之上，位于1號固定板21前端。

所述波浪能發(fā)電模塊放置在浮子內部之中，可以實現分離裝置的縱搖及垂蕩運動，分別通過電機將縱搖和垂蕩運動的動能轉化為電能。波浪能發(fā)電模塊包括固連機構、縱搖運動模塊和垂蕩運動模塊。

固連機構可以實現整個裝置的串聯(lián)工作，連接浮子、座架、縱搖運動模塊和垂蕩運動模塊，包括橫梁27、1號連接桿28、2號鎖片29、1號t形支架30、2號軸承31、1號橫軸32、2號橫軸33、2號連接桿56、2號z形固定板57、5號橫軸58、6號齒輪59、7號齒輪60、2號t形支架61、3號角位移傳感器62、6號橫軸63。橫梁27、1號連接桿28及2號連接桿56為鋼制圓形截面管材，1號連接桿28及2號連接桿56與橫梁27首尾相連。1號t形支架30，截面為t形，伸出部分朝向浮子內部，中心有一貫穿孔，垂直于孔的平面兩端設有頂絲螺絲；側截面偏下有一貫穿孔，內有2號軸承31；1號橫軸32一端與2號軸承連接，另一端與2號橫軸通過焊接相連，中間與立柱10焊連。1號連接桿28同時穿過上連接塊19、1號t形支架30側截面孔、下連接塊20，并在上連接塊19上方處設有2號鎖片29。2號t形支架61，與1號t形支架30關于浮子中心對稱，所布置均相同；2號z形固定板57上方與2號t形支架61用螺紋連接固定，下方放置3號角位移傳感器62，并通過螺紋連接與2號z形固定板57固定；6號齒輪59與3號角位移傳感器62固連；7號齒輪60與6號橫軸63固連?？v搖運動模塊可以實現對在波浪能中運動過程中，縱搖運動的分離，通過電機將動能轉為電能，包括1號電機支座34、1號電機35、1號齒條36、1號齒條套37、擺桿38、1號齒輪39、2號齒條套40、擺球41、3號橫軸42、1號角位移傳感器43、3號軸承44、4號橫軸45、1號z形固定板46、2號齒輪47、3號齒輪48。為了實現縱搖運動的分離，并帶動電機工作發(fā)電，1號電機支座34底部通過螺紋連接固定到1號固定板21上表面，側面通過螺紋連接固定1號電機35；1號齒輪39與1號電機35固連；1號齒條36、2號齒條套40通過螺紋連接的形式分別固定到1號固定塊22、2號固定塊23上；1號齒條36裝配在1號齒條36、2號齒條套40之間，并與1號齒條36嚙合。擺桿38一端為弧形，一端為方形，其中側向有兩個通透的槽孔；擺球41頂部為方形截面；擺桿38底部與擺球41通過固連；3號橫軸42一端焊接到1號齒條36、另一端連接至擺桿38下方槽孔的上部且可在其中運動，也即3號橫軸在隨著擺桿擺動的同時還在擺桿下方的槽孔中運動，防止干涉。3號軸承44通固定到連接板24結構的通透孔中；4號橫軸一端連接至擺桿38上方槽孔中，穿過3號軸承44，另一端與3號齒輪48固連；1號z形固定板46一端通過螺紋連接方式固定到連接板24結構上，另一端通過螺紋連接方式與1號角位移傳感器43固定；2號齒輪47與1號角位移傳感器43固連，并與3號齒輪48嚙合?？v搖運動模塊中，擺桿38和擺球41組成的整體會隨著波浪運動發(fā)生縱向擺動，由于3號橫軸42的約束，且只能發(fā)生縱向擺動。在擺動的過程中，3號橫軸42會帶動1號齒條36發(fā)生相對運動，1號齒條36由于1號齒條套37和2號齒條套40的約束而被限位，1號齒條36運動的過程帶動1號齒輪39發(fā)生轉動，1號齒輪39帶動1號電機35發(fā)生轉動，進而1號電機35工作完成縱搖運動模塊發(fā)電工作。垂蕩運動模塊為了分離垂蕩運動，將動能轉化為電能，包括掛鉤49、2號齒條50、4號齒輪51、5號齒輪52、2號角位移傳感器53、2號電機支座54、3號齒條套55、2號電機64。為了實現垂蕩運動的分離，并帶動電機工作發(fā)電，2號電機支座54底部通過螺紋連接固定到2號固定板25上表面；2號角位移傳感器53通過螺紋連接固定到2號電機支座54側表面；2號電機64通過螺紋連接固定到2號電機支座54側表面；2號角位移傳感器53與5號齒輪52固連；2號電機64與4號齒輪51固連。橫梁27中間一段車削加工為側截面方形結構；掛鉤49上部通過螺紋連接與橫梁27側截面為方形的部分固定，下部通過螺紋連接與2號齒條50上部固定；齒條59與4號齒輪51、5號齒輪52嚙合，下端裝配到3號齒條套55之中；3號齒條套55通過2套螺紋連接與2號固定板25側表面固定。垂蕩運動模塊中，掛鉤49上方鎖止的情況下，在波浪運動的過程中，2號齒條50在掛鉤49和3號齒條套55的約束下，發(fā)生且僅能發(fā)生垂向運動,2號齒條50帶動4號齒輪51發(fā)生轉動，4號齒輪51與2號電機64固連，進而帶動2號電機64工作，完成發(fā)電。1號角位移傳感器43、2號角位移傳感器53、3號角位移傳感器62均采用wdd35型角位移傳感器，使用前需要進行標定。

所述數據采集與分析處理部分用于采集和分析裝置的縱搖及垂蕩運動，包括計算機4、數據采集與分析處理系統(tǒng)5、供電電源6和數據線7。計算機4采用thinkpad便攜式計算機，配有1394數據線接口。數據采集與分析處理系統(tǒng)采用東華dh5920數據采集系統(tǒng)，包括數據采集器5和數據采集與分析處理軟件。數據采集器5對1號角位移傳感器43、2號角位移傳感器53及3號角位移傳感器62的數字信號進行采集，數據采集與分析處理軟件安裝于計算機4內，對數字信號進行峰值、谷值、峰峰值和平均值的分析。供電電源6采用濟南能華15v直流穩(wěn)壓供電電源，對1號角位移傳感器43、2號角位移傳感器53及3號角位移傳感器62進行供電。

所述的一種二維度波浪能發(fā)電裝置，除了可以應用于高等學校波浪能開發(fā)利用方向的實驗演示和實驗教學，在撤掉座架1之后，加裝萬向接頭65、錨鏈66及重力錨67后，構成系泊系統(tǒng)，可以拋放于波浪能豐富的海域，為邊遠海島提供生活用電。

本發(fā)明的的工作原理及工作過程：

一種二維度波浪能發(fā)電裝置主要用于波浪能開發(fā)利用研究方向的實驗演示及實驗教學。以實驗教學應用為例，實驗前，首先對1號角位移傳感器43、2號角位移傳感器53及3號角位移傳感器63進行標定，然后將座架1固定到某一循環(huán)水槽當中，槽內水將浮子2浮起，此時1號鎖片11鎖止，立柱10垂直穩(wěn)定立于水槽之上，1號t形支架30和2號t形支架61處的頂絲擰緊。然后，按照試驗要求，以一定流速開啟循環(huán)水槽，浮子2隨水槽內流體流動而發(fā)生相對運動。

波浪能裝置3中包括固連機構、垂蕩運動模塊及縱搖運動模塊。其中，固連機構中，7號齒輪60隨著浮子的運動而發(fā)生轉動，與7號齒輪60嚙合的6號齒輪59會隨之轉動，6號齒輪59的轉動會將運動傳遞到3號角位移傳感器62,3號角位移傳感器62將信號反饋到計算機4中，完成信號采集，獲取浮子運動的運動情況；縱搖運動模塊中，擺桿38和擺球41組成的整體會隨著波浪運動發(fā)生縱向擺動，由于3號橫軸42的約束，且只能發(fā)生縱向擺動。在擺動的過程中，3號橫軸42會帶動1號齒條36發(fā)生相對運動，1號齒條36由于1號齒條套37和2號齒條套40的約束而被限位，1號齒條36運動的過程帶動1號齒輪39發(fā)生轉動，1號齒輪39帶動1號電機35發(fā)生轉動，進而1號電機35工作完成縱搖運動模塊發(fā)電工作。同時，擺桿38上方帶動穿過3號軸承44的4號橫軸45，進而使3號齒輪48發(fā)生相對轉動，傳遞到與3號軸承43固連的2號齒輪47上，1號角位移傳感器43將信號反饋到計算機4中，完成信號采集，獲取縱搖運動模塊下的發(fā)電情況；垂蕩運動模塊中，掛鉤49上方鎖止的情況下，在波浪運動的過程中，2號齒條50在掛鉤49和3號齒條套55的約束下，發(fā)生且僅能發(fā)生垂向運動,2號齒條50帶動4號齒輪51發(fā)生轉動，4號齒輪51與2號電機64固連，進而帶動2號電機64工作，完成發(fā)電。4號齒輪51的轉動同時會帶動525號齒輪發(fā)生相對轉動，5號齒輪52與2號角位移傳感器53固連，2號角位移傳感器53將信號反饋到計算機4中，完成信號采集，獲取垂蕩運動模塊下的發(fā)電情況。此外，在1號鎖片11未鎖止的情況下，浮子為自適應海浪狀態(tài)，可以測試本裝置在該狀態(tài)下的性能，具體方式方法如上文所述。根據需要抬出裝置和抽水，實驗完畢。

本發(fā)明并不僅僅局限于實驗室教學使用，在撤掉座架1之后，將重力錨67固定于近海岸底、與錨鏈66連接，錨鏈66與萬向接頭65連接，萬向接頭65與立柱10固連，組成整個錨泊系統(tǒng)(如圖8所示)，可以應用到波浪能豐富的地區(qū)，進行真實海況下的發(fā)電活動，具體原理方法跟上述相同。

綜上，本發(fā)明包括座架、浮子、波浪能發(fā)電模塊和數據采集與分析處理部分。所述座架用于固定浮子，鋼骨架結構；所述浮子用于安放波浪能發(fā)電模塊，兩端與座架相連；所述波浪能發(fā)電模塊可以將波浪能轉化為電能，安放于浮子之中，包括固連機構、垂蕩運動機構和縱搖運動機構裝置；所述數據采集與分析處理部分主要包括計算機、數據采集與分析處理系統(tǒng)、供電電源和數據線，用于采集和分析浮子的縱搖、垂蕩運動信號以及電力輸出信號。本發(fā)明所涉及的一種二維度波浪能發(fā)電裝置，可以同時利用垂蕩及縱搖運動兩自由度高效利用波浪能發(fā)電，且結構簡單，易于加工制造，安裝、使用方便、成本低廉，既可用于高等院校有關波浪能高效綜合利用的實驗演示和實驗研究，也可以加裝系泊系統(tǒng)，拋放于波浪能豐富的海域，為沿海及島嶼居民提供生產和生活用電。