本發(fā)明涉及一種二維度波浪能發(fā)電裝置，屬于液力機(jī)械領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明專(zhuān)利涉及的是一種適用于高等學(xué)校船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)、流體力學(xué)專(zhuān)業(yè)及海洋能開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)教學(xué)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(yīng)用于波浪能豐富的海域，為沿海及島嶼居民提供生產(chǎn)和生活用電。

背景技術(shù)：

海洋能具有無(wú)污染，儲(chǔ)存量大，分布廣，可預(yù)測(cè)性強(qiáng)，可再生等諸多優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)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(guó)島嶼眾多，海岸線漫長(zhǎng)，海域遼闊，波浪能資源豐富，開(kāi)發(fā)利用波浪能對(duì)于緩解能源危機(jī)，改善能源結(jié)構(gòu)，降低環(huán)境污染具有重大戰(zhàn)略意義。近年來(lái)，為了加強(qiáng)各類(lèi)海洋資源的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的高校開(kāi)設(shè)了船舶與海洋工程、流體力學(xué)等專(zhuān)業(yè)，不斷加大海洋能利用的教學(xué)和研究力度，特別是波浪能利用方面，這對(duì)各高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)和研究工作提出了挑戰(zhàn)。

目前，船舶與海洋工程、流體力學(xué)等專(zhuān)業(yè)針對(duì)于海洋能利用、特別是波浪能開(kāi)發(fā)利用的教學(xué)主要以理論研究及cfd數(shù)值模擬為主，實(shí)驗(yàn)探究為輔，缺乏關(guān)于波浪能利用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究的通用裝置和平臺(tái)，不利于學(xué)生對(duì)波浪能利用原理和技術(shù)的掌握，也缺乏對(duì)理論研究及cfd數(shù)值模擬的指導(dǎo)和驗(yàn)證，急需一套波浪能利用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究的裝置平臺(tái)，用來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和掌握，開(kāi)發(fā)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。另外，現(xiàn)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(jié)構(gòu)，有的為主要利用波浪能縱搖的擺式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有裝置的獲能效率還有待于進(jìn)一步提升。為了開(kāi)發(fā)高效實(shí)用的波能轉(zhuǎn)化裝置，本專(zhuān)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(xué)校波浪能利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究，在加設(shè)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(chǎn)和生活用電。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01510156094.6，授權(quán)公告號(hào)：cn104747361b的發(fā)明專(zhuān)利“一種可調(diào)的擺式波浪能發(fā)電裝置”。一種可調(diào)的擺式波浪能發(fā)電裝置，其屬于海洋工程發(fā)電裝置領(lǐng)域。該裝置的升降機(jī)構(gòu)采用升降電機(jī)經(jīng)升降齒輪驅(qū)動(dòng)套裝在連接軸上的升降齒條套筒，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接與旋轉(zhuǎn)大齒輪相嚙合的旋轉(zhuǎn)小齒輪，升降齒條套筒的上端面與旋轉(zhuǎn)大齒輪的下端面為滑動(dòng)配合。升降電機(jī)采用電纜經(jīng)壓力邏輯控制模塊與壓力傳感器電連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用電纜經(jīng)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(xiàn)的不能調(diào)節(jié)高度，不能調(diào)節(jié)迎浪方向，維護(hù)困難等問(wèn)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(diào)節(jié)，擺板方向可以隨波浪方向調(diào)節(jié)，增大了波浪能吸收率，同時(shí)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(dòng)力性能的試驗(yàn)研究”，涉及一種浮力擺式波浪能發(fā)電裝置，采用磁粉制動(dòng)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(jī)玻璃制作擺板，采用高速ccd攝像機(jī)追蹤浮力擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程。通過(guò)水槽試驗(yàn)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(zhuǎn)換功率和轉(zhuǎn)換效率隨波況、激磁電流的變化情況。

本發(fā)明專(zhuān)利與申請(qǐng)?zhí)枮?01510156094.6，授權(quán)公告號(hào)為cn104747361b的發(fā)明專(zhuān)利“一種可調(diào)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(dòng)力性能的試驗(yàn)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(jié)構(gòu)組成和形式上均存在不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種能量轉(zhuǎn)化效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xué)校波浪能利用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(kāi)展商業(yè)應(yīng)用，向沿海及島嶼居民提供生產(chǎn)和生活用電。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括浮子、設(shè)置在浮子內(nèi)的波浪能發(fā)電模塊、通過(guò)數(shù)據(jù)線與波浪能發(fā)電模塊連接的數(shù)據(jù)采集與分析處理部分，所述浮子是u型結(jié)構(gòu)，浮子內(nèi)設(shè)置有一號(hào)擋板和二號(hào)擋板，且一號(hào)擋板和二號(hào)擋板將浮子內(nèi)部分割成三個(gè)艙室，兩端的兩個(gè)艙室底部均設(shè)置有防水槽，一號(hào)擋板和二號(hào)擋板上分別設(shè)置有一對(duì)位于兩端艙室內(nèi)的、上下布置的連接塊，所述中間艙室的中間位置設(shè)置有一連接板，連接板一側(cè)的中間艙室內(nèi)設(shè)置有一號(hào)固定板、另一側(cè)的中間艙室內(nèi)設(shè)置有二號(hào)固定板，一號(hào)固定板上還設(shè)置有兩塊固定塊；

所述波浪能發(fā)電模塊包括垂蕩運(yùn)動(dòng)發(fā)電部分和縱搖運(yùn)動(dòng)發(fā)電部分：

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

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

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.還包括底架，底架包括支撐底板、對(duì)稱(chēng)設(shè)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(gè)，所述兩個(gè)立柱分別位于每組的兩個(gè)z形掛板之間，每個(gè)立柱的端部連接有與立柱垂直的小軸，每個(gè)小軸通過(guò)l形連接塊設(shè)置在支撐底板上，且小軸與l形連接塊之間設(shè)置有軸承，每個(gè)立柱與支撐底板之間還設(shè)置有斜桿。

2.還包括與立柱端部連接的錨鏈、設(shè)置在錨鏈端部的重力錨。

3.所述數(shù)據(jù)采集與分析處理部分包括計(jì)算機(jī)、與計(jì)算機(jī)連接的數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)、供電電源，數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)對(duì)一號(hào)角位移傳感器、二號(hào)角位移傳感器及三號(hào)角位移傳感器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集并分析，供電電源還對(duì)一號(hào)角位移傳感器、二號(hào)角位移傳感器及三號(hào)角位移傳感器、進(jìn)行供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)專(zhuān)業(yè)化功能的特點(diǎn)。該裝置實(shí)用于波浪能開(kāi)發(fā)利用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究工作。既可以開(kāi)展波浪能開(kāi)發(fā)原理的實(shí)驗(yàn)演示，又可以開(kāi)展波能轉(zhuǎn)換效率和浮體水動(dòng)力性能優(yōu)化的研究。(2)浮子采用u形斷面的設(shè)計(jì)，既保證了垂蕩浮力，又減小了波浪沖擊對(duì)系統(tǒng)的損傷。(3)易于加工和制造，拆裝、搬運(yùn)、使用、操作方便，可小型化應(yīng)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(shè)計(jì)，使裝置實(shí)現(xiàn)了二維度的運(yùn)動(dòng)，充分利用了波浪垂蕩方向的勢(shì)能和縱蕩方向的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)了二維度能量的綜合利用，能量轉(zhuǎn)化效率高(5)加設(shè)系泊系統(tǒng)之后，可以應(yīng)用于真實(shí)海況下的波浪能發(fā)電活動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總布置圖；

圖2是本發(fā)明的座架結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的浮子外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的浮子內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)采集與分析處理部分包括計(jì)算機(jī)，5.數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)，6.供電電源，7.數(shù)據(jù)線，8.支撐底板，9.z形掛板10.立柱，11.1號(hào)鎖片，12.斜桿，13.l形連接塊，14.1號(hào)軸承，15.小軸，16.斜桿連接塊，17.防水槽，18.1號(hào)擋板19.上連接塊，20.下連接塊，21.1號(hào)固定板，22.1號(hào)固定塊，23.2號(hào)固定塊，24.連接板，25.2號(hào)固定板，26.2號(hào)擋板，27.橫梁，28.1號(hào)連接桿，29.2號(hào)鎖片，30.1號(hào)t形支架，31.2號(hào)軸承，32.1號(hào)橫軸，33.2號(hào)橫軸，34.1號(hào)電機(jī)支座，35.1號(hào)電機(jī)，36.1號(hào)齒條，37.1號(hào)齒條套，38.擺桿，39.1號(hào)齒輪，40.2號(hào)齒條套，41.擺球，42.3號(hào)橫軸，43.1號(hào)角位移傳感器，44.3號(hào)軸承，45.4號(hào)橫軸，46.1號(hào)z形固定板，47.2號(hào)齒輪，48.3號(hào)齒輪，49.掛鉤，50.2號(hào)齒條，51.4號(hào)齒輪，52.5號(hào)齒輪，53.2號(hào)角位移傳感器，54.2號(hào)電機(jī)支座，55.3號(hào)齒條套，56.2號(hào)連接桿，57.2號(hào)z形固定板，58.5號(hào)橫軸，59.6號(hào)齒輪，60.7號(hào)齒輪，61.2號(hào)t形支架，62.3號(hào)角位移傳感器，63.6號(hào)橫軸，64.2號(hào)電機(jī)，65.萬(wàn)向接頭，66.錨鏈，67.重力錨。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)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(shí)驗(yàn)演示教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究工作，包括座架1、浮子2、波浪能發(fā)電模塊3和數(shù)據(jù)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(nèi)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(yùn)動(dòng)的機(jī)械能通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為電機(jī)的電能；數(shù)據(jù)采集與分析處理部分用于采集和分析裝置的縱搖、垂蕩運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)方便實(shí)驗(yàn)觀察，座架整體采用鋼骨架結(jié)構(gòu)。為方便加工制造、安裝，座架采用對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。整個(gè)座架包括1塊支撐底板、4塊z形掛板、2根立柱、4個(gè)1號(hào)鎖片、2個(gè)斜桿、2個(gè)l形連接塊、2個(gè)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(hào)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(guò)焊接的方式，與小軸15末端固定；小軸15前端，以過(guò)盈連接的方式，將小軸15與1號(hào)軸承14的內(nèi)圈套在一起，每2個(gè)1號(hào)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(gè)l形連接塊13分別位于支撐底板8中間部位兩側(cè)，開(kāi)口向外，一個(gè)l面通過(guò)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(gè)l面挖孔，以壓入法通過(guò)過(guò)盈連接的方式，將1號(hào)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(jìn)行連接，四塊z形掛板9是分別過(guò)螺紋連接到支撐底板8的四角，兩個(gè)l形連接塊13分別位于支撐底板9兩側(cè)及夾在z形掛板9中間，開(kāi)口向外，一個(gè)斷面通過(guò)螺紋連接固定到支撐底板8上，另一個(gè)斷面挖孔，裝配1號(hào)軸承15，立柱10底部與小軸15末端焊連，小軸15與1號(hào)軸承15相連，1號(hào)鎖片11前端通過(guò)螺紋連接固定到立柱10上，末端通過(guò)螺紋連接固定到斜桿12的中鋼板一端，固定到1號(hào)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(kāi)有4個(gè)安裝孔，通過(guò)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(nèi)部中空用于安放波浪能發(fā)電模塊。為了更好的適應(yīng)波浪環(huán)境，浮子2外部采用玻璃鋼材質(zhì)，且側(cè)向截面為u形，底部設(shè)有兩個(gè)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(duì)浮子內(nèi)部空間進(jìn)行科學(xué)的劃分。浮子內(nèi)部包括2個(gè)防水槽17，2個(gè)上連接塊19，2個(gè)下連接塊20，1號(hào)擋板18，2號(hào)擋板26，連接板24，1號(hào)固定塊21，2號(hào)固定塊23，1號(hào)固定板21及2號(hào)固定板25，以上均為玻璃鋼材質(zhì)。浮子2內(nèi)部中空浮子內(nèi)部被1號(hào)擋板、2號(hào)擋板分隔為三個(gè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)與第三艙室關(guān)于浮子中心對(duì)稱(chēng)。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(shè)置兩個(gè)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(nèi)部，底部直至貫穿浮子；立柱在防水槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角度范圍為±21°內(nèi)。第一艙室內(nèi)設(shè)有上、下兩個(gè)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(jié)構(gòu)，上連接塊19和下連接塊20分別固連于1號(hào)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(cè)為弧形，固連于浮子內(nèi)壁面，連接板中心處有圓形貫穿孔結(jié)構(gòu)；連接板24將第二艙室等分。第二艙室內(nèi)設(shè)有1號(hào)、2號(hào)固定板和1號(hào)、2號(hào)固定塊，用于固定波浪能發(fā)電模塊。1號(hào)固定板21位于浮子內(nèi)部、連接板24左側(cè)，兩側(cè)為弧形，固連于浮子內(nèi)壁面；2號(hào)固定板25位于浮子內(nèi)部、連接板24右側(cè)，一側(cè)為方形，另一側(cè)為弧形，弧形部分固連于浮子內(nèi)壁面。1號(hào)固定塊22和2號(hào)固定塊均為一側(cè)弧形，一側(cè)方形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)分別固連于浮子的前后內(nèi)壁面；1號(hào)固定塊22底部固連于1號(hào)固定板21之上，位于1號(hào)固定板21后端；2號(hào)固定塊23底部固連于1號(hào)固定板21之上，位于1號(hào)固定板21前端。

所述波浪能發(fā)電模塊放置在浮子內(nèi)部之中，可以實(shí)現(xiàn)分離裝置的縱搖及垂蕩運(yùn)動(dòng)，分別通過(guò)電機(jī)將縱搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。波浪能發(fā)電模塊包括固連機(jī)構(gòu)、縱搖運(yùn)動(dòng)模塊和垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊。

固連機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的串聯(lián)工作，連接浮子、座架、縱搖運(yùn)動(dòng)模塊和垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊，包括橫梁27、1號(hào)連接桿28、2號(hào)鎖片29、1號(hào)t形支架30、2號(hào)軸承31、1號(hào)橫軸32、2號(hào)橫軸33、2號(hào)連接桿56、2號(hào)z形固定板57、5號(hào)橫軸58、6號(hào)齒輪59、7號(hào)齒輪60、2號(hào)t形支架61、3號(hào)角位移傳感器62、6號(hào)橫軸63。橫梁27、1號(hào)連接桿28及2號(hào)連接桿56為鋼制圓形截面管材，1號(hào)連接桿28及2號(hào)連接桿56與橫梁27首尾相連。1號(hào)t形支架30，截面為t形，伸出部分朝向浮子內(nèi)部，中心有一貫穿孔，垂直于孔的平面兩端設(shè)有頂絲螺絲；側(cè)截面偏下有一貫穿孔，內(nèi)有2號(hào)軸承31；1號(hào)橫軸32一端與2號(hào)軸承連接，另一端與2號(hào)橫軸通過(guò)焊接相連，中間與立柱10焊連。1號(hào)連接桿28同時(shí)穿過(guò)上連接塊19、1號(hào)t形支架30側(cè)截面孔、下連接塊20，并在上連接塊19上方處設(shè)有2號(hào)鎖片29。2號(hào)t形支架61，與1號(hào)t形支架30關(guān)于浮子中心對(duì)稱(chēng)，所布置均相同；2號(hào)z形固定板57上方與2號(hào)t形支架61用螺紋連接固定，下方放置3號(hào)角位移傳感器62，并通過(guò)螺紋連接與2號(hào)z形固定板57固定；6號(hào)齒輪59與3號(hào)角位移傳感器62固連；7號(hào)齒輪60與6號(hào)橫軸63固連?？v搖運(yùn)動(dòng)模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在波浪能中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，縱搖運(yùn)動(dòng)的分離，通過(guò)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)為電能，包括1號(hào)電機(jī)支座34、1號(hào)電機(jī)35、1號(hào)齒條36、1號(hào)齒條套37、擺桿38、1號(hào)齒輪39、2號(hào)齒條套40、擺球41、3號(hào)橫軸42、1號(hào)角位移傳感器43、3號(hào)軸承44、4號(hào)橫軸45、1號(hào)z形固定板46、2號(hào)齒輪47、3號(hào)齒輪48。為了實(shí)現(xiàn)縱搖運(yùn)動(dòng)的分離，并帶動(dòng)電機(jī)工作發(fā)電，1號(hào)電機(jī)支座34底部通過(guò)螺紋連接固定到1號(hào)固定板21上表面，側(cè)面通過(guò)螺紋連接固定1號(hào)電機(jī)35；1號(hào)齒輪39與1號(hào)電機(jī)35固連；1號(hào)齒條36、2號(hào)齒條套40通過(guò)螺紋連接的形式分別固定到1號(hào)固定塊22、2號(hào)固定塊23上；1號(hào)齒條36裝配在1號(hào)齒條36、2號(hào)齒條套40之間，并與1號(hào)齒條36嚙合。擺桿38一端為弧形，一端為方形，其中側(cè)向有兩個(gè)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(guò)固連；3號(hào)橫軸42一端焊接到1號(hào)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(yùn)動(dòng)，也即3號(hào)橫軸在隨著擺桿擺動(dòng)的同時(shí)還在擺桿下方的槽孔中運(yùn)動(dòng)，防止干涉。3號(hào)軸承44通固定到連接板24結(jié)構(gòu)的通透孔中；4號(hào)橫軸一端連接至擺桿38上方槽孔中，穿過(guò)3號(hào)軸承44，另一端與3號(hào)齒輪48固連；1號(hào)z形固定板46一端通過(guò)螺紋連接方式固定到連接板24結(jié)構(gòu)上，另一端通過(guò)螺紋連接方式與1號(hào)角位移傳感器43固定；2號(hào)齒輪47與1號(hào)角位移傳感器43固連，并與3號(hào)齒輪48嚙合?？v搖運(yùn)動(dòng)模塊中，擺桿38和擺球41組成的整體會(huì)隨著波浪運(yùn)動(dòng)發(fā)生縱向擺動(dòng)，由于3號(hào)橫軸42的約束，且只能發(fā)生縱向擺動(dòng)。在擺動(dòng)的過(guò)程中，3號(hào)橫軸42會(huì)帶動(dòng)1號(hào)齒條36發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，1號(hào)齒條36由于1號(hào)齒條套37和2號(hào)齒條套40的約束而被限位，1號(hào)齒條36運(yùn)動(dòng)的過(guò)程帶動(dòng)1號(hào)齒輪39發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，1號(hào)齒輪39帶動(dòng)1號(hào)電機(jī)35發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而1號(hào)電機(jī)35工作完成縱搖運(yùn)動(dòng)模塊發(fā)電工作。垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊為了分離垂蕩運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，包括掛鉤49、2號(hào)齒條50、4號(hào)齒輪51、5號(hào)齒輪52、2號(hào)角位移傳感器53、2號(hào)電機(jī)支座54、3號(hào)齒條套55、2號(hào)電機(jī)64。為了實(shí)現(xiàn)垂蕩運(yùn)動(dòng)的分離，并帶動(dòng)電機(jī)工作發(fā)電，2號(hào)電機(jī)支座54底部通過(guò)螺紋連接固定到2號(hào)固定板25上表面；2號(hào)角位移傳感器53通過(guò)螺紋連接固定到2號(hào)電機(jī)支座54側(cè)表面；2號(hào)電機(jī)64通過(guò)螺紋連接固定到2號(hào)電機(jī)支座54側(cè)表面；2號(hào)角位移傳感器53與5號(hào)齒輪52固連；2號(hào)電機(jī)64與4號(hào)齒輪51固連。橫梁27中間一段車(chē)削加工為側(cè)截面方形結(jié)構(gòu)；掛鉤49上部通過(guò)螺紋連接與橫梁27側(cè)截面為方形的部分固定，下部通過(guò)螺紋連接與2號(hào)齒條50上部固定；齒條59與4號(hào)齒輪51、5號(hào)齒輪52嚙合，下端裝配到3號(hào)齒條套55之中；3號(hào)齒條套55通過(guò)2套螺紋連接與2號(hào)固定板25側(cè)表面固定。垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊中，掛鉤49上方鎖止的情況下，在波浪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，2號(hào)齒條50在掛鉤49和3號(hào)齒條套55的約束下，發(fā)生且僅能發(fā)生垂向運(yùn)動(dòng),2號(hào)齒條50帶動(dòng)4號(hào)齒輪51發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，4號(hào)齒輪51與2號(hào)電機(jī)64固連，進(jìn)而帶動(dòng)2號(hào)電機(jī)64工作，完成發(fā)電。1號(hào)角位移傳感器43、2號(hào)角位移傳感器53、3號(hào)角位移傳感器62均采用wdd35型角位移傳感器，使用前需要進(jìn)行標(biāo)定。

所述數(shù)據(jù)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(yùn)動(dòng)，包括計(jì)算機(jī)4、數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)5、供電電源6和數(shù)據(jù)線7。計(jì)算機(jī)4采用thinkpad便攜式計(jì)算機(jī)，配有1394數(shù)據(jù)線接口。數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)采用東華dh5920數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器5和數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件。數(shù)據(jù)采集器5對(duì)1號(hào)角位移傳感器43、2號(hào)角位移傳感器53及3號(hào)角位移傳感器62的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件安裝于計(jì)算機(jī)4內(nèi)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行峰值、谷值、峰峰值和平均值的分析。供電電源6采用濟(jì)南能華15v直流穩(wěn)壓供電電源，對(duì)1號(hào)角位移傳感器43、2號(hào)角位移傳感器53及3號(hào)角位移傳感器62進(jìn)行供電。

所述的一種二維度波浪能發(fā)電裝置，除了可以應(yīng)用于高等學(xué)校波浪能開(kāi)發(fā)利用方向的實(shí)驗(yàn)演示和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在撤掉座架1之后，加裝萬(wàn)向接頭65、錨鏈66及重力錨67后，構(gòu)成系泊系統(tǒng)，可以拋放于波浪能豐富的海域，為邊遠(yuǎn)海島提供生活用電。

本發(fā)明的的工作原理及工作過(guò)程：

一種二維度波浪能發(fā)電裝置主要用于波浪能開(kāi)發(fā)利用研究方向的實(shí)驗(yàn)演示及實(shí)驗(yàn)教學(xué)。以實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用為例，實(shí)驗(yàn)前，首先對(duì)1號(hào)角位移傳感器43、2號(hào)角位移傳感器53及3號(hào)角位移傳感器63進(jìn)行標(biāo)定，然后將座架1固定到某一循環(huán)水槽當(dāng)中，槽內(nèi)水將浮子2浮起，此時(shí)1號(hào)鎖片11鎖止，立柱10垂直穩(wěn)定立于水槽之上，1號(hào)t形支架30和2號(hào)t形支架61處的頂絲擰緊。然后，按照試驗(yàn)要求，以一定流速開(kāi)啟循環(huán)水槽，浮子2隨水槽內(nèi)流體流動(dòng)而發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

波浪能裝置3中包括固連機(jī)構(gòu)、垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊及縱搖運(yùn)動(dòng)模塊。其中，固連機(jī)構(gòu)中，7號(hào)齒輪60隨著浮子的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，與7號(hào)齒輪60嚙合的6號(hào)齒輪59會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，6號(hào)齒輪59的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)將運(yùn)動(dòng)傳遞到3號(hào)角位移傳感器62,3號(hào)角位移傳感器62將信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)4中，完成信號(hào)采集，獲取浮子運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況；縱搖運(yùn)動(dòng)模塊中，擺桿38和擺球41組成的整體會(huì)隨著波浪運(yùn)動(dòng)發(fā)生縱向擺動(dòng)，由于3號(hào)橫軸42的約束，且只能發(fā)生縱向擺動(dòng)。在擺動(dòng)的過(guò)程中，3號(hào)橫軸42會(huì)帶動(dòng)1號(hào)齒條36發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，1號(hào)齒條36由于1號(hào)齒條套37和2號(hào)齒條套40的約束而被限位，1號(hào)齒條36運(yùn)動(dòng)的過(guò)程帶動(dòng)1號(hào)齒輪39發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，1號(hào)齒輪39帶動(dòng)1號(hào)電機(jī)35發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而1號(hào)電機(jī)35工作完成縱搖運(yùn)動(dòng)模塊發(fā)電工作。同時(shí)，擺桿38上方帶動(dòng)穿過(guò)3號(hào)軸承44的4號(hào)橫軸45，進(jìn)而使3號(hào)齒輪48發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞到與3號(hào)軸承43固連的2號(hào)齒輪47上，1號(hào)角位移傳感器43將信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)4中，完成信號(hào)采集，獲取縱搖運(yùn)動(dòng)模塊下的發(fā)電情況；垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊中，掛鉤49上方鎖止的情況下，在波浪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，2號(hào)齒條50在掛鉤49和3號(hào)齒條套55的約束下，發(fā)生且僅能發(fā)生垂向運(yùn)動(dòng),2號(hào)齒條50帶動(dòng)4號(hào)齒輪51發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，4號(hào)齒輪51與2號(hào)電機(jī)64固連，進(jìn)而帶動(dòng)2號(hào)電機(jī)64工作，完成發(fā)電。4號(hào)齒輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)會(huì)帶動(dòng)525號(hào)齒輪發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，5號(hào)齒輪52與2號(hào)角位移傳感器53固連，2號(hào)角位移傳感器53將信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)4中，完成信號(hào)采集，獲取垂蕩運(yùn)動(dòng)模塊下的發(fā)電情況。此外，在1號(hào)鎖片11未鎖止的情況下，浮子為自適應(yīng)海浪狀態(tài)，可以測(cè)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(jù)需要抬出裝置和抽水，實(shí)驗(yàn)完畢。

本發(fā)明并不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)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(wàn)向接頭65連接，萬(wàn)向接頭65與立柱10固連，組成整個(gè)錨泊系統(tǒng)(如圖8所示)，可以應(yīng)用到波浪能豐富的地區(qū)，進(jìn)行真實(shí)海況下的發(fā)電活動(dòng)，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(shù)據(jù)采集與分析處理部分。所述座架用于固定浮子，鋼骨架結(jié)構(gòu)；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(zhuǎn)化為電能，安放于浮子之中，包括固連機(jī)構(gòu)、垂蕩運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和縱搖運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置；所述數(shù)據(jù)采集與分析處理部分主要包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)、供電電源和數(shù)據(jù)線，用于采集和分析浮子的縱搖、垂蕩運(yùn)動(dòng)信號(hào)以及電力輸出信號(hào)。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(shí)利用垂蕩及縱搖運(yùn)動(dòng)兩自由度高效利用波浪能發(fā)電，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guān)波浪能高效綜合利用的實(shí)驗(yàn)演示和實(shí)驗(yàn)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(chǎn)和生活用電。