一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種能量收集裝置，特指一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，包括主軸、水下附體與固定設(shè)于海底的多個(gè)沉塊，主軸兩端與水下附體對(duì)應(yīng)連接，主軸上設(shè)有多個(gè)鴨體，主軸端部設(shè)有變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，水下附體通過多條錨線分別連接于各個(gè)沉塊。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的液壓鴨式波浪能量收集裝置改為機(jī)械鴨式波浪能量收集裝置，避免了液壓油對(duì)海洋環(huán)境的污染，用簡(jiǎn)單地機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，解決裝置過于復(fù)雜的問題，降低了裝置成本，通過具有機(jī)械式蓄能裝置的變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能。
【專利說明】
一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能量收集裝置，特指一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋能量的開發(fā)利用已成為能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前，能夠有效地利用海洋波浪發(fā)電的技術(shù)主要有以下六種:振蕩水柱式波浪能利用技術(shù)、振蕩浮子式波浪能利用技術(shù)、筏式波浪能利用技術(shù)、收縮波道式波浪能利用技術(shù)、鴨式波浪能利用技術(shù)、擺式波浪能利用技術(shù)。其中，鴨式波浪能利用技術(shù)由于鴨體具有較大的吃水深度可有效減小透射能量損失及尾部圓弧不造波等特點(diǎn)，使其具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。理想情況下一級(jí)能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90 %以上。但因其內(nèi)部液壓元件較多，裝置成本過高，致使其自L0CHNESS實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)展基本停滯。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提供了一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，基于四連桿傳動(dòng)原理，將傳統(tǒng)的液壓鴨式波浪能量收集裝置改為機(jī)械鴨式波浪能量收集裝置，避免了液壓油對(duì)海洋環(huán)境的污染。用簡(jiǎn)單的機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓式能量轉(zhuǎn)換能量，降低裝置成本，解決裝置過于復(fù)雜的問題，提高其實(shí)用價(jià)值，通過設(shè)計(jì)的具有機(jī)械式蓄能裝置的變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，包括主軸、水下附體與固定設(shè)于海底的多個(gè)沉塊，主軸兩端與水下附體對(duì)應(yīng)連接，主軸上設(shè)有多個(gè)鴨體，主軸端部設(shè)有變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，水下附體通過多條錨線分別連接于各個(gè)沉塊。
[0006]進(jìn)一步而言，所述鴨體通過齒輪對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸上，齒輪通過鍵對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸上。
[0007]進(jìn)一步而言，所述鴨體包括固定腔與轉(zhuǎn)動(dòng)腔，固定腔內(nèi)設(shè)有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與齒輪嚙合設(shè)置，固定腔通過傳動(dòng)裝置連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔。
[0008]進(jìn)一步而言，所述傳動(dòng)裝置包括連桿、轉(zhuǎn)桿與搖塊，連桿一端與主動(dòng)齒輪對(duì)應(yīng)連接，連桿另一端與轉(zhuǎn)桿對(duì)應(yīng)連接，搖塊設(shè)于固定腔上，轉(zhuǎn)桿一端與連桿對(duì)應(yīng)連接，轉(zhuǎn)桿另一端穿于搖塊連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔。
[0009]進(jìn)一步而言，所述變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括增速齒輪箱、渦卷彈簧、超越離合器、永磁同步發(fā)電機(jī)、逆變器、電抗與電網(wǎng)，主軸通過增速齒輪箱、渦卷彈簧與超越離合器連接于永磁同步發(fā)電機(jī)，永磁同步發(fā)電機(jī)通過逆變器與電抗連接于電網(wǎng)。
[0010]進(jìn)一步而言，所述水下附體上設(shè)有豎板與橫板。
[0011]本實(shí)用新型有益效果:
[0012]本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的液壓鴨式波浪能量收集裝置改為機(jī)械鴨式波浪能量收集裝置，避免了液壓油對(duì)海洋環(huán)境的污染，用簡(jiǎn)單地機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，解決裝置過于復(fù)雜的問題，降低了裝置成本，通過具有機(jī)械式蓄能裝置的變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型主軸與齒輪連接圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型鴨體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型水下附體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]1、主軸;2、水下附體;3、錨線;4、鴨體;5、變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng);6、沉塊;7、齒輪；
8、固定腔;9、連桿;10、轉(zhuǎn)桿;11、轉(zhuǎn)動(dòng)腔；12、搖塊;13、主動(dòng)齒輪;14、鍵;15、增速齒輪箱；16、渦卷彈簧；17、超越離合器；18、永磁同步發(fā)電機(jī)；19、逆變器;20、電抗;21、電網(wǎng)；22、豎板；23、橫板。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所述一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，包括主軸1、水下附體2與固定設(shè)于海底的多個(gè)沉塊6，主軸I兩端與水下附體2對(duì)應(yīng)連接，主軸I上設(shè)有多個(gè)鴨體4，主軸I端部設(shè)有變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5，水下附體2通過多條錨線3分別連接于各個(gè)沉塊6。
[0021]以上構(gòu)成本實(shí)用新型基本結(jié)構(gòu)。
[0022]本實(shí)用新型采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，將傳統(tǒng)的液壓鴨式波浪能量收集裝置改為機(jī)械鴨式波浪能量收集裝置，有效避免了液壓油對(duì)海洋環(huán)境的污染，用簡(jiǎn)單地機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，解決裝置過于復(fù)雜的問題，降低了裝置成本，通過具有機(jī)械式蓄能裝置的變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5為電網(wǎng)21提供穩(wěn)定的電能，其中錨線3與沉塊6起到拉住本裝置的作用。
[0023]如圖2所示，所述鴨體4通過齒輪7對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸I上，齒輪7通過鍵14對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸I上。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，鴨體4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將動(dòng)力傳遞到齒輪7，齒輪7再將動(dòng)力傳遞主軸I上，其中鍵14起到固定連接作用。
[0024]如圖3所示，所述鴨體4包括固定腔8與轉(zhuǎn)動(dòng)腔11，固定腔8內(nèi)設(shè)有主動(dòng)齒輪13，主動(dòng)齒輪13與齒輪7嚙合設(shè)置，固定腔8通過傳動(dòng)裝置連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔11。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，當(dāng)鴨體4繞主軸I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)腔11通過傳動(dòng)裝置相對(duì)固定腔8也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]更具體而言，所述傳動(dòng)裝置包括連桿9、轉(zhuǎn)桿10與搖塊12，連桿9一端與主動(dòng)齒輪13對(duì)應(yīng)連接，連桿9另一端與轉(zhuǎn)桿10對(duì)應(yīng)連接，搖塊12設(shè)于固定腔8上，轉(zhuǎn)桿10—端與連桿9對(duì)應(yīng)連接，轉(zhuǎn)桿10另一端穿于搖塊12連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔11。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，轉(zhuǎn)動(dòng)腔11通過轉(zhuǎn)桿10與連桿9將動(dòng)力傳遞至主動(dòng)齒輪13，其中搖塊12起到對(duì)轉(zhuǎn)桿10限位作用。
[0026]如圖4所示，所述變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5包括增速齒輪箱15、渦卷彈簧16、超越離合器17、永磁同步發(fā)電機(jī)18、逆變器19、電抗20與電網(wǎng)21，主軸I通過增速齒輪箱15、渦卷彈簧16與超越離合器17連接于永磁同步發(fā)電機(jī)18，永磁同步發(fā)電機(jī)18通過逆變器19與電抗20連接于電網(wǎng)21。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，可通過變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能，其中禍卷彈簧16起到蓄能作用，超越離合器17在海浪力非常小時(shí)起保護(hù)永磁同步發(fā)電機(jī)18的作用，逆變器19與電抗20共同作用下，可為電網(wǎng)21提供頻率穩(wěn)定的電壓。
[0027]如圖5所示，所述水下附體2上設(shè)有豎板22與橫板23。豎板22可起到降低裝置的橫蕩作用，橫板23可起到降低裝置的垂蕩作用，采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，有效避免橫蕩和垂蕩對(duì)機(jī)械鴨式能量收集裝置的能量俘獲效率的影響。
[0028]本實(shí)用新型工作流程:
[0029]正常工作狀態(tài)下，海浪來臨時(shí)，海浪的運(yùn)動(dòng)會(huì)推動(dòng)鴨體4繞主軸I轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)腔11與固定腔8的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，因此轉(zhuǎn)動(dòng)腔11相對(duì)固定腔8會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)桿10—端與轉(zhuǎn)動(dòng)腔11連接，另一端穿過固定腔8上的搖塊12與連桿9連接，連桿9連接于主動(dòng)齒輪13，主動(dòng)齒輪13與齒輪7嚙合設(shè)置，從而轉(zhuǎn)桿10推動(dòng)連桿9運(yùn)動(dòng)，再通過主動(dòng)齒輪13將動(dòng)力傳遞至齒輪
7。而齒輪7又通過鍵14與主軸I連接，進(jìn)而將動(dòng)力傳遞至主軸I。主軸I在一定波浪頻率范圍內(nèi)能持續(xù)向單一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸I通過增速齒輪箱15、禍卷彈簧16、超越離合器17與永磁同步發(fā)電機(jī)18連接，永磁同步發(fā)電機(jī)18通過逆變器19與電抗20連接于電網(wǎng)21。主軸I由于收到的動(dòng)力是隨機(jī)的，因此切割發(fā)電機(jī)的磁感線速度也不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也有所不同，在逆變器19與電抗20的共同作用下，可為電網(wǎng)21提供頻率穩(wěn)定的電壓。
[0030]當(dāng)海浪較小時(shí)，禍卷彈簧16起到蓄能作用，鴨體4向下的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為禍卷彈簧16的勢(shì)能，在鴨體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，禍卷彈簧16釋放勢(shì)能，輔助主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]當(dāng)海浪非常小時(shí)，主動(dòng)齒輪13可能會(huì)出現(xiàn)順時(shí)針轉(zhuǎn)半圈，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)半圈的情況。此時(shí)，在超越離合器17的作用下，避免了主軸I在一個(gè)工作周期內(nèi)既順時(shí)針切割永磁同步發(fā)電機(jī)18磁感線，又逆時(shí)針切割永磁同步發(fā)電機(jī)18磁感線的情況，有效降低了對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)18的傷害。
[0032]以上為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所作的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，包括主軸(I)、水下附體(2)與固定設(shè)于海底的多個(gè)沉塊(6)，其特征在于:所述主軸(I)兩端與水下附體(2)對(duì)應(yīng)連接，所述主軸(I)上設(shè)有多個(gè)鴨體(4)，所述主軸(I)端部設(shè)有變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)，所述水下附體(2)通過多條錨線(3)分別連接于各個(gè)沉塊(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，其特征在于:所述鴨體(4)通過齒輪(7)對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸(I)上，所述齒輪(7)通過鍵(14)對(duì)應(yīng)設(shè)于主軸(I)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，其特征在于:所述鴨體(4)包括固定腔(8)與轉(zhuǎn)動(dòng)腔(11)，所述固定腔(8)內(nèi)設(shè)有主動(dòng)齒輪(13)，所述主動(dòng)齒輪(13)與齒輪(7)嚙合設(shè)置，所述固定腔(8)通過傳動(dòng)裝置連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔(11)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)裝置包括連桿(9)、轉(zhuǎn)桿(1)與搖塊(I2)，所述連桿(9)一端與主動(dòng)齒輪(13)對(duì)應(yīng)連接，所述連桿(9)另一端與轉(zhuǎn)桿(10)對(duì)應(yīng)連接，所述搖塊(12)設(shè)于固定腔(8)上，所述轉(zhuǎn)桿(10)—端與連桿(9)對(duì)應(yīng)連接，所述轉(zhuǎn)桿(1)另一端穿于搖塊(12)連接于轉(zhuǎn)動(dòng)腔(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種機(jī)械式“點(diǎn)頭鴨”裝置，其特征在于:所述變速恒頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)包括增速齒輪箱(15)、渦卷彈簧(16)、超越離合器(17)、永磁同步發(fā)電機(jī)(18)、逆變器(19)、電抗(20)與電網(wǎng)(21)，所述主軸(I)通過增速齒輪箱(15)、渦卷彈簧(16)與超越離合器(17)連接于永磁同步發(fā)電機(jī)(18)，所述永磁同步發(fā)電機(jī)(18)通過逆變器(19)與電抗(20)連接于電網(wǎng)(21)。
【文檔編號(hào)】F03B13/14GK205478084SQ201620005429
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月4日
【發(fā)明人】王貢獻(xiàn), 鄭春玲
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)