專利名稱：一種重砣式海浪發(fā)電裝置原理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本重砣波浪發(fā)電裝置原理，適用于一定深度的海水中，波浪能采集和將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能進(jìn)行發(fā)電的裝置，屬于機(jī)械制造與發(fā)電設(shè)備行業(yè)。
背景技術(shù)：
人們現(xiàn)代生活水平的提高離不開能源，現(xiàn)在能源的利用多數(shù)屬于常規(guī)能源的化石能源，新興的風(fēng)力能源，還有利用核裂變的原子能源，而常規(guī)能源面臨資源枯竭和環(huán)境污染的兩大威脅，風(fēng)力能源容量小，投資大，而原子能源雖然給我們帶來希望，但是其安全性讓我們又停步不前，這就促使人們尋找更安全更環(huán)保的能源。海浪能源是人們早就關(guān)注的能源，人們也不斷嘗試開發(fā)海浪的能源，但是面臨的種種困難，使我們高效利用海浪能源成為渴望而不可及的構(gòu)想，如何能用有效的裝置來開發(fā)海浪的能源，成為人們競相研究的新的課題?，F(xiàn)在有關(guān)波能發(fā)電裝置的方法很多，基本原理都是通過浮體在海浪上下波動中的擺動，來獲取能量的，要么重量大，效率低，要么投資大，不易實際實施，大多數(shù)需要依附在固定的建筑物來實現(xiàn)發(fā)電，在海中建造建筑物難度太高，特別是深海區(qū)，這也直接導(dǎo)致海洋波浪能源難以推廣和人們利用的原因之一，。世界上許多國家，都在研究和試驗海浪發(fā)電，并相繼提出了數(shù)百種發(fā)電裝置設(shè)計方案。但是，由于這樣或那樣的技術(shù)問題，海浪發(fā)電研究一直沒有什么重大的突破。直到今天，各國在能源開發(fā)方面，海浪能源的利用仍然沒有大的進(jìn)展，但是研究人員從來沒有停止過海浪能源利用的研究，外國的一家公司的研究設(shè)計了一種漂浮在海上，依靠海浪發(fā)電的裝置(來自互聯(lián)網(wǎng):http://blog. sina. com. cn/s/blog_47738376010001os. html),是目前能在大海中發(fā)電的裝置，它是由3根長度為140米圓柱形浮筒組成，每根圓柱形浮筒有4 節(jié)，圓柱形浮筒直徑為3. 5米，發(fā)電功率為2250千瓦，由于其不能調(diào)整長度來適合波浪波長，而且整個裝置同時和波峰與波谷均有接觸面，波浪的波能不能完全被裝置轉(zhuǎn)化，效率不是很高。另一種國內(nèi)的實用新型專利號為ZL 200820121991.9的發(fā)明，單機(jī)功率可觀，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適應(yīng)波浪波長變化的能力不強(qiáng)，海浪波動時，兩船體相連接處出現(xiàn)上拱和下陷的整個過程中，只有兩船體相連接處正處于波峰或波谷時，做功才明顯。地球表面積有海洋的面積占整個地球的70%，蘊(yùn)藏有客觀可利用的能量，但現(xiàn)在人們還沒有找到好的辦法來開發(fā)海洋的各種能源，如果海洋能源能充分利用，將使我們的生產(chǎn)和生活得到改善和提高。

發(fā)明內(nèi)容
本重砣波浪發(fā)電裝置原理主要由支架，吊架，漂浮物，重砣，動力轉(zhuǎn)換裝置，蓄能發(fā)電裝置，傳動桿等設(shè)備組成。當(dāng)波浪依次經(jīng)過支架與漂浮物形成的水平體和吊架與重砣形成的豎直體時，水平體和豎直體之間的夾角不斷的變化，動力轉(zhuǎn)換裝置將這種角度變化成動力，輸出給蓄能發(fā)電裝置。
水平體的支架兩端布置的漂浮物可以設(shè)計為空腔，漂浮物內(nèi)部安裝有進(jìn)排水裝置，為了調(diào)節(jié)進(jìn)、排水量來控制其內(nèi)部的水量，能調(diào)節(jié)支架兩端的漂浮物相對平衡，增加重量分配，提高其功率，還能蓄滿水沉到水面以下躲避颶風(fēng)浪。漂浮物和水的接觸面的尺寸在波浪流動方向上要小，(如果單個漂浮物這個接觸面的尺寸超過波長的1/2以后，當(dāng)波浪起伏時，單個漂浮物同時跨越波峰和波谷，起伏就不明顯)，這個尺寸小能提高對波浪起伏的利用，但同時減小了做功能力，為了加強(qiáng)做功能力，可以加大垂直波浪流動方向的尺寸，即整個和水的接觸面積滿足做功要求，以保證了整個裝置的工作能力。支架兩端的漂浮物之間的距離可以設(shè)計成隨時調(diào)整的方式，這樣水平體能更好的配合波浪的波長變化，提高裝置利用波浪的效率，效率最高時的兩個漂浮物的距離是一個浮體在波峰，一個在波谷，即它們之間的距離為二分之一海浪波長和浪高的平方和再開方。重砣安裝在吊架下端，上端用軸和水平體活動固定，在水中豎直吊立著，形成豎直體，在重砣的兩側(cè)均設(shè)計有一個大小相同的平面，它們?yōu)榛ハ嗥叫?，作為工作平面，布置其中一個工作平面迎向波浪流動的方向。重砣沉在水中，其工作面受到水的壓力和本身的重力而保持豎直體在水中穩(wěn)定，當(dāng)水流動沖擊重砣工作面時，重砣會偏移原來的位置。重砣上下可以為流線型曲面，減小重砣在水中上浮下沉?xí)r的阻力，能保證整個裝置快速響應(yīng)波浪的起伏。水的波浪沖擊使豎直體在產(chǎn)生偏斜，吊架的尺寸和重砣的重量及工作平面面積會影響豎直體偏離的程度，支架尺寸長、重砣重量重工作面面積小，偏移??；支架尺寸短、重砣重量輕工作面面積大，偏移大。重砣上部距離漂浮物的距離能保證波浪的通過，下部距離水面的高度適合整個裝置工作的水深度。實際工作的重砣和吊架的參數(shù)根據(jù)需要和試驗來確定。在水平體的一側(cè)安裝有單個豎直體的裝置，布置有豎直體的一側(cè)先迎著波浪流動方向，當(dāng)波浪的波峰運(yùn)動到水平體布置有豎直體的一側(cè)漂浮物時，經(jīng)過波峰的第一個漂浮物處于波峰，調(diào)節(jié)漂浮物之間的距離，讓后面的漂浮物處在波谷，受到漂浮物帶動的水平體是波峰側(cè)高于波谷側(cè)，在這種情況下，水平體以連接軸為不動點遠(yuǎn)端(沒有豎直體的一端) 靠近了豎直體的下端(重砣端)，此時豎直體的重砣受到波峰的涌動沖擊，將帶動豎直體下端向波浪流動的方向偏移，即豎直體以連接軸為不動點，下端(重砣端)向水平體遠(yuǎn)端(沒有豎直體的一端)移動。這樣綜合作用的結(jié)果是水平體和豎直體的夾角減小的程度會加大 (角度改變大)。當(dāng)波峰過去波谷運(yùn)動到第一個漂浮物時，豎直體一側(cè)的漂浮物處于波谷，后面的漂浮物處于波峰，水平體是波谷側(cè)低于波峰側(cè)，水平體以連接軸為不動點遠(yuǎn)端遠(yuǎn)離了豎直體，處在波谷的豎直體的重砣失去了剛剛過去的波峰的涌動沖擊，在本身的重力和波谷的作用下將帶動豎直體下端由被沖擊的最遠(yuǎn)的偏離位置向原位置往回移動，即豎直體以連接軸為不動點下端遠(yuǎn)離了水平體，這時的水平體和豎直體的夾角加大的程度會加大(角度改變大)，增加了整個裝置的做功能力。將裝置經(jīng)過的波浪的先后順序改變，即豎直體一側(cè)的水平體后經(jīng)過波浪的波峰時，這時波浪經(jīng)過裝置時，波浪對水平體和豎直體產(chǎn)生的夾角角度改變小，減弱整個裝置的做功能力。當(dāng)單個的豎直體布置在水平體的中心線上時，波浪對豎直體的重砣的沖擊作用沒有明顯加大整個裝置的做功能力。整個裝置的豎直體在水平體的一側(cè)，并且其先經(jīng)過波浪對裝置做功有提高作用，這里可以選擇有豎直體的一側(cè)先迎著波浪流動方向。將兩個豎直體分別用軸安裝在水平體兩側(cè)，兩個豎直體的吊架的上端用長度可以
4調(diào)整的傳動桿(對應(yīng)兩側(cè)漂浮物距離)用軸連接(在上端連接是為了防止海水腐蝕，如果具有抗腐蝕性可以在水面以下)，由于兩個豎直體分別處在波浪起伏相反的方向，兩個豎直體運(yùn)動會相互影響，就可以減少豎直體的偏離擺動幅度，這時裝置只利用波浪的波峰上浮和波谷下沉做功，如圖5?？梢詫蓚€豎直體的上端用兩個長度可調(diào)的傳動桿借助中間換向杠桿間接連接(杠桿中間用軸固定，兩端分別和兩側(cè)的傳動桿連接)，借助后經(jīng)過波浪的豎直體的偏離，加強(qiáng)先經(jīng)過波浪的豎直體的偏移來加強(qiáng)裝置的做功能力，兩端的豎直體的偏離擺動幅度會有效的增大，兩端的豎直體吊架下端的重砣設(shè)計成可以下端交叉通過的形式， 防止發(fā)生碰撞，如圖7。這樣設(shè)為裝置做功即利用了波浪的浮力也利用了波浪的沖擊力，做功能力可以提高?；诒景l(fā)電原理的裝置可以聯(lián)合利用水平體和豎直體做功，也可以只利用水平體的受到的浮力做功(豎直體不發(fā)生傾斜)，也可以單獨(dú)利用豎直體偏移做功(水的波浪小或沒有，但有往復(fù)的流動，這種情況較少，可以在近海的漲落潮時應(yīng)用，且需要將裝置固定)。動力轉(zhuǎn)換裝置包括動力采集和扭矩方向轉(zhuǎn)換裝置動力采集原理簡單，可以將水平體和豎直體的連接軸在兩者中的任意一個裝置上固定，在水平體和豎直體之間的角度變化時，連接軸就會相對另一個裝置轉(zhuǎn)動，帶動力矩桿或齒輪組將變化的角度轉(zhuǎn)化為扭矩。扭矩方向轉(zhuǎn)換裝置可以用液壓式裝置，轉(zhuǎn)變成一個方向的扭矩，液壓方式是將液體用裝置產(chǎn)生高壓蓄能后，再用液泵軸帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，液壓式本身具有蓄能功能，但裝置重量大，系統(tǒng)復(fù)雜，能量損失較大，但其適應(yīng)性較好；也可以用兩個工作方向相反的棘輪組來轉(zhuǎn)換成一個方向的扭矩，這種機(jī)械方式直接將扭矩轉(zhuǎn)換，其結(jié)構(gòu)簡單，能量損失小，如圖9和圖10，但需要單獨(dú)的蓄能裝置。選擇哪種裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)需要選擇。依據(jù)本重砣波浪發(fā)電裝置原理，可以在原理的基礎(chǔ)上安裝輔助擺動裝置，來提高能量轉(zhuǎn)換效率和做功能力，輔助擺動裝置為長浮體，內(nèi)部同樣安裝有進(jìn)排水設(shè)備調(diào)節(jié)內(nèi)部水量，當(dāng)輔助擺動浮體和水平體一起傾斜時，輔助擺動浮體內(nèi)部的水會向低的一側(cè)流動，低的一側(cè)在水的重力作用下整個裝置會更低，高的一側(cè)沒有水，在浮力下會更高，幫助水平體在波浪里加大擺動傾斜角度，有利于提高本裝置的能量轉(zhuǎn)換和做功能力。為了提高本原理設(shè)計的裝置的做功能力，在不改變漂浮物延波浪流動方向上的尺寸，可以延長垂直方向上的尺寸，或在原來的漂浮物的基礎(chǔ)上，再旁邊加裝相同的漂浮物， 構(gòu)成漂浮物組，來獲得更大的浮力，增加整個裝置的做功能力。本原理中的蓄能發(fā)電裝置可以安裝在漂浮物內(nèi)單獨(dú)的封閉倉內(nèi)，也可以安裝在獨(dú)立的封閉倉內(nèi)，防止海水和雨水侵蝕。根據(jù)本原理設(shè)計的裝置，可以將其用錨鏈漂浮的固定在水面，當(dāng)多個水平體的兩端首位相連，相連處共用一個漂浮物構(gòu)成一串發(fā)電單元，因為浮體上下浮動時，水平體的位置會在水平方向移動，帶動后面的裝置發(fā)生水平運(yùn)動，會對裝置做功產(chǎn)生影響，所以這樣的水平體串接數(shù)量不宜過多?？梢杂脙蓷l平行的鏈等距離固定在一個裝置的水平體兩側(cè)的中間位置，再用鏈連著連接下一個裝置的水平體兩側(cè)的中間位置，之間有一定的距離，多個裝置依次這樣連接，單元裝置之間不會產(chǎn)生互相影響。本發(fā)明原理的能量轉(zhuǎn)換裝置及工作流程為裝置的水平體和豎直體在波浪的連續(xù)作用下，它們之間的夾角角度不斷的變化，利用動力轉(zhuǎn)換裝置將這種角度變化轉(zhuǎn)換為軸的扭矩，再通過扭矩方向轉(zhuǎn)換裝置將扭矩方向統(tǒng)一，帶動蓄能裝置及發(fā)電機(jī)工作。這種裝置能在波浪里連續(xù)的工作，主要利用波浪的起伏時裝置受到的浮力和本身重力的作用上浮和下沉產(chǎn)生勢能差，還可以部分利用波浪沖擊豎直體產(chǎn)生的動能，由于浮力克服重力在豎直高度上能量轉(zhuǎn)換非常直接，具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率，使利用波浪能發(fā)電成為可能，適合推廣和實際應(yīng)用，這些裝置的部件均為現(xiàn)在工業(yè)常用部件，加工容易。以上部分為本發(fā)明原理所采用的技術(shù)方案的介紹和說明有意效果
1、利用本原理設(shè)計的裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，單機(jī)容量大，做功效率高；
2、利用本原理的裝置每千瓦時的投資少，可操作性高，在陸地上安裝好后，在水中拖， 或者用船運(yùn)的方式就可以布置；
3、利用本原理設(shè)計的裝置用錨鏈的方式就可以漂浮的固定在水面，方便布置，是理想的波浪水面的能源利用裝置；
4、利用本原理設(shè)計的裝置和水中接觸的部分沒有十分重要的零部件，重砣可以用水泥等非金屬替代，用一般的船用防腐措施即可，造價低，使用的壽命高；
5、利用本原理設(shè)計的裝置節(jié)能環(huán)保，對環(huán)境沒有負(fù)面影響，可以減少對其它能源的依賴。


和
具體實施例方式
下面用圖廣圖8來介紹說明本原理和具體按本原理設(shè)計的裝置的實例，圖9和圖10為一種機(jī)械方式的扭矩方向統(tǒng)一裝置的機(jī)械裝置圖。供參照的幾種以本發(fā)明提出的技術(shù)方案為原理基礎(chǔ)所構(gòu)成的，在實際中的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，主要構(gòu)造都由一些普通的機(jī)械零件構(gòu)成， 因此在具體實施過程中關(guān)于技術(shù)方面的有些理解和應(yīng)用轉(zhuǎn)化時的步驟，不會存在太大的難度。各圖中相同的結(jié)構(gòu)可能部分沒有標(biāo)注，和已經(jīng)標(biāo)注的結(jié)構(gòu)作用相同。圖1所示為本原理的示意圖，包括1漂浮物、2支架、3動力輸出軸、4從動齒輪、5 軸、6主動(半)齒輪、7固定點、8吊架、9重砣、10漂浮物、11滑動固定點。圖1中工作過程如下途中箭頭方向為波浪流動方向，支架2和漂浮物1于滑動固定點11處固定，可以調(diào)節(jié)漂浮物之間的距離，支架2上固定主動(半)齒輪6，主動(半)齒輪6的活動軸5固定在漂浮物1上，并能繞著軸5旋轉(zhuǎn)，吊架8和漂浮物10于固定點7固定，從動齒輪4帶動動力輸出軸3，動力輸出軸3固定在漂浮物10于上，主動(半)齒輪6和從動齒輪4嚙合，吊架8和重砣9直接固定。當(dāng)波谷來到漂浮物10處時，漂浮物1處于波峰，支架2和水平面產(chǎn)生角度， 支架2上的漂浮物1側(cè)遠(yuǎn)離吊架8的下端，吊架8下端在重砣9的重力作用下由(前一個波峰的沖到)最遠(yuǎn)處返回到原位置，向箭頭的反方向移動遠(yuǎn)離了漂浮物1，支架2和吊架8的夾角變大的程度被加大，(當(dāng)波峰到達(dá)漂浮物10處時，漂浮物1處在波谷，支架2的漂浮物 1側(cè)靠近吊架8，吊架8下端的重砣9在波峰的作用下，向箭頭方向移動，將支架2和吊架8 夾角變小的程度加大)，當(dāng)波峰波谷交替移動經(jīng)過漂浮物1和漂浮物10時，支架2和吊架8 的夾角角度反復(fù)變化，支架2帶動主動(半)齒輪6和吊架8帶動的從動齒輪4嚙合，使從動齒輪4帶動傳動軸3反復(fù)轉(zhuǎn)動，帶動從動齒輪軸3反復(fù)轉(zhuǎn)動，利用扭矩轉(zhuǎn)換裝置將其扭矩轉(zhuǎn)換為一個方向的可用扭矩，來帶動浮體內(nèi)的發(fā)電機(jī)工作。圖2所示為本原理的利用傳動桿連接的另一種布置方式的示意圖，用兩側(cè)的浮體分別承受發(fā)電裝置和吊架重砣的重量，包括1漂浮物、2支架、3動力輸出軸、4從動齒輪、5 軸、6主動(半)齒輪、7固定點、8吊架、9重砣、10漂浮物、11軸、12傳動桿、13軸、14固定點、15軸。圖中箭頭方向為波浪流動方向，漂浮物1和支架2于固定點14固定，漂浮物10和支架2于固定點7處固定，吊架8和重砣9直接固定，主動(半)齒輪上的軸11和吊架上端的軸13用傳動桿12連接，支架2和吊架8的活動軸5固定在漂浮物10上，主動(半)齒輪 6的活動軸15固定在漂浮物1上，從動齒輪4帶動動力輸出軸3，動力輸出軸3活動固定在漂浮物1上，主動(半)齒輪6和從動齒輪4互相嚙合，軸11至軸15的距離，與軸5至軸13 的距離相等。圖中的軸5、軸13、軸11、軸15構(gòu)成一個平行四邊形，根據(jù)四邊形的不穩(wěn)定特性來傳遞動力。當(dāng)波浪依次經(jīng)過漂浮物1和漂浮物11時，波浪作用與漂浮物1、漂浮物10 帶動支架2和重砣9帶動吊架8，使支架2和吊架8夾角不斷變化，用傳動桿12傳到軸11， 推拉主動(半)齒輪6往返旋轉(zhuǎn)，嚙合的從動齒輪4即帶動動力輸出軸3，輸出動力轉(zhuǎn)化為可利用的扭矩來帶動浮體內(nèi)的發(fā)電機(jī)發(fā)電。本裝置漂浮物之間的距離調(diào)整參照圖6。圖3是本發(fā)明原理的水平體為單浮體形式(不能適應(yīng)波長的變化)的示意圖，包括 1漂浮物(代替支架和兩側(cè)的漂浮物)、2軸、3力矩桿、4傳動桿、5軸、6力矩桿、7動力輸出軸、8密封倉、9軸、10吊架、11重砣。圖中箭頭方向為波浪流動方向，吊架10下端固定重砣 11，上端和漂浮物1上的軸9固定，能繞著軸9旋轉(zhuǎn)，力矩桿3固定在吊架10上，力矩桿3和傳動桿4的一端用軸2連接，力矩桿6和傳動桿4的另一端用軸5連接，力矩桿6固定在動力輸出軸7上，動力輸出軸7固定在漂浮物1上，將動力傳送到密封倉8內(nèi)的動力轉(zhuǎn)換和蓄能發(fā)電設(shè)備。其工作過程為，當(dāng)波浪的波峰經(jīng)過帶有吊架10這一端時，帶有吊架10的漂浮物1這一側(cè)被波峰浮起，漂浮物1的另一側(cè)位于波谷側(cè)，漂浮物1整體波峰側(cè)高，波谷側(cè)低， 漂浮物1和吊架10的夾角減??；而波峰作用在重砣11上，推動重砣11帶動吊架10端向波浪流動方向移動，也使得吊架10和漂浮物1的夾角減小，漂浮物1和吊架10同時在波峰的作用下，加大了它們之間的夾角減小的程度(角度變化大有利于動力的采集和轉(zhuǎn)換)。吊架 10的力矩桿3通過傳動桿4推拉力矩桿6，力矩桿6帶動動力輸出軸7旋轉(zhuǎn)方向正反交替， 將反復(fù)變化的扭矩傳遞到動力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，帶動密封倉8內(nèi)的蓄能發(fā)電裝置。圖4是根據(jù)本發(fā)明原理內(nèi)容設(shè)計的具體的裝置的實施方案之一，裝置中主要包括的部件有1動力輸出軸、2力矩桿、3軸、4軸、5傳動桿、6力矩桿、7軸、8動力轉(zhuǎn)換裝置、9發(fā)電機(jī)、10、密封倉、11滑道、12固定臂、13軸、14吊架、15重砣、16齒輪、17齒輪、18伺服電動機(jī)、19固定滑環(huán)、20支架、21調(diào)節(jié)螺桿、22固定螺母、23漂浮物(空腔長圓柱體)、對進(jìn)、排水裝置。圖中箭頭方向為波浪流動方向，迎著重砣15的工作面。兩側(cè)的漂浮物23分別用滑道11固定在支架20上，伺服電機(jī)18固定在支架上，帶動齒輪17嚙合齒輪16，齒輪16固定在調(diào)節(jié)螺桿21上，調(diào)節(jié)螺桿21為兩側(cè)有對稱的反向螺紋的長桿，固定滑環(huán)19活動固定調(diào)節(jié)螺桿21，使之只能轉(zhuǎn)動。當(dāng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動時帶動調(diào)節(jié)螺桿21轉(zhuǎn)動，兩側(cè)的漂浮物23上的固定螺母22被螺紋牽引，兩端漂浮物23同時相向或反向移動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)兩側(cè)漂浮物23之間的距離的功能。吊架14下端固定重砣15，吊架14上端用同一軸心線上的軸4、軸13固定在漂浮物兩側(cè)的固定臂12上，吊架14能繞著軸4、軸13的軸心線轉(zhuǎn)動，力矩桿6固定在吊架14上，力矩桿2固定在動力輸出軸1上，傳動桿5的一端與力矩桿6用軸7相連，傳動桿5的另一端與力矩桿2用軸3相連，當(dāng)波浪經(jīng)過，吊架14和支架20的平面夾角變化時， 力矩桿6通過傳動桿5推拉力矩桿2，使動力輸出軸1往復(fù)轉(zhuǎn)動，在動力轉(zhuǎn)換裝置8內(nèi)轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)的動力并蓄能后，帶動發(fā)電機(jī)9發(fā)電，發(fā)電機(jī)9布置在密封倉10內(nèi)。支架10兩端的漂浮物23內(nèi)安裝有進(jìn)、排水裝置，調(diào)節(jié)內(nèi)部水量進(jìn)行配重。
圖5是根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的具體的裝置的實施方案之一，本圖在圖4的基礎(chǔ)上， 安裝兩個吊架重托裝置，比圖4增加的部件有25軸、沈傳動桿、27軸、28吊架、四重砣。本裝置具有雙豎直體的特點，本裝置主要利用浮體的浮力和重量做功，兩個吊架的上部用軸 25、軸27分別與傳動桿沈的兩端直接連接，工作時，當(dāng)一個吊架在波峰時，另一個處在波谷，波浪的作用在前后兩個重砣的結(jié)果是使它們向相反的方向運(yùn)動，而在傳動桿的作用下使吊架的偏移被抵消了，這時裝置主要依靠波浪起伏對漂浮物的浮力產(chǎn)生的支架傾斜來做功。當(dāng)波浪經(jīng)過本裝置時，支架不斷傾斜和在豎直方向上偏移很小的吊架之間的角度不斷變化，動力采集和圖4同理。本設(shè)計方案的漂浮物和傳動桿沈適應(yīng)波浪的波長調(diào)節(jié)，可以由圖6所示的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖6包括1固定點、2自由轉(zhuǎn)動裝置、3嚙合齒輪、4十字轉(zhuǎn)向節(jié)、5螺桿、6螺母、7固定點、8固定點、9螺母、10螺桿、11嚙合齒輪、12可拉伸傳動桿、13十字轉(zhuǎn)向節(jié)、14伺服電機(jī)、15螺桿(與螺桿10為一體兩側(cè)螺紋方向相反)、16螺母、17固定點。 圖中的固定點8、固定點17分別固定在圖5中的兩個漂浮物上，固定點1和固定點7之間的整個螺桿代替圖5中的傳動桿沈固定在兩個吊架的上端，伺服電機(jī)14固定在支架上。讓螺桿5的螺紋距離是螺桿10的螺紋距離的2倍，當(dāng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動時，可以調(diào)節(jié)浮體之間的距離的同時，也調(diào)節(jié)了連接兩個吊架的傳動桿的距離，保證整個裝置在波長變化時，有一定的調(diào)節(jié)能力來適應(yīng)波浪，提高裝置的功率。圖7是根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的具體的實施方案之一，其中的機(jī)械結(jié)構(gòu)方案中在圖 5去除上部傳動桿連接的基礎(chǔ)上，將傳動桿的直接的連接方式改為間接連接方式，區(qū)別的部件包括30傳動桿、31軸、32支架立桿、33軸、34傳動連桿、35軸、36傳動桿。如圖連接方式，兩個吊架上端分別連接傳動桿30和傳動桿36的一端，傳動連桿34的中點固定在支架立桿32的軸33上，傳動連桿34兩端分別固定在傳動桿30和傳動桿36的另一端上。當(dāng)波浪經(jīng)過兩個漂浮物裝置工作時，波峰側(cè)和波谷側(cè)的吊架的下端或相向或相對的方向同時移動，經(jīng)過傳動桿30，傳動連桿34，傳動桿36的聯(lián)合作用將兩個吊架的傾斜角度同時加大，同時利用了浮力和波浪的沖擊力，理論上提高了裝置的做功能力，兩個浮體之間的距離和傳動桿尺寸的調(diào)整參照圖6，不難實現(xiàn)，不再敘述(圖5和圖7所示的兩個裝置，相同的條件下， 它們的做功能力要在試驗中驗證)。圖8是根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的綜合的實施方案之一，其中以圖5中的方案設(shè)計為基礎(chǔ)，加裝輔助裝置，來實現(xiàn)單個裝置的大功率方案，本圖中增加的裝置包括30支架外延、31加裝的漂浮物、32輔助擺動浮體。依據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)中，將加裝的漂浮物31 在裝置中對稱的加裝，功能和漂浮物相同。輔助擺動浮體32可以布置在漂浮物和加裝的漂浮物31之間，本圖只是為了直觀易懂。輔助擺動浮體32內(nèi)有可調(diào)整的內(nèi)部水量的裝置，工作時根據(jù)波浪的情況調(diào)節(jié)水量，當(dāng)輔助擺動浮體32隨著支架傾斜時，輔助擺動浮體32內(nèi)的水會由高的一側(cè)流向低的一側(cè)，加大支架的傾斜力度，使的支架和吊架的夾角變化大，提高了動力轉(zhuǎn)換裝置的工作能力和整個裝置的效率，具體的工作過程同圖5。以上是依據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的幾種裝置，它們之間某些地方可以互補(bǔ)或互換，具有普遍的代表性，其它樣式的方案不再描述。圖9是本發(fā)電裝置原理中兩個方向的扭矩統(tǒng)一成一個方向的機(jī)械裝置，圖中有相同的部分進(jìn)行了省略不耽誤說明工作原理，包括1從動齒輪、2輔助齒輪軸、3工作輥、4內(nèi)支持座、5輔助齒輪、6工作擋、7凹坑斜曲面、8主動齒輪、9受力內(nèi)圓壁、10主動齒輪軸。本
8圖中，內(nèi)支持座4、內(nèi)受力圓壁、工作輥3組合一起構(gòu)成一個擠壓棘輪，從動齒輪1和內(nèi)支持座4固定一起，輔助齒輪2和受力內(nèi)圓壁9固定一起，從動齒輪1分別和主動齒輪8嚙合， 以輔助齒輪軸2為軸旋轉(zhuǎn)，單數(shù)(3、5、7……)環(huán)形布置在內(nèi)支持座4外表面上凹坑斜曲面 7，工作擋6圍成，每個凹坑曲面7內(nèi)有一個工作輥3。所有的工作輥3均受到重力作用，有部分的工作輥3和凹坑斜曲面7、受力內(nèi)圓壁9同時接觸，當(dāng)主動齒輪8旋轉(zhuǎn)時，兩個棘輪中總有一個棘輪的部分工作輥3受到內(nèi)支持座4的凹坑斜曲面7的向外擠壓而和受力內(nèi)圓壁 9 一起旋轉(zhuǎn)帶動輔助齒輪2旋轉(zhuǎn)，而另一個擠壓棘輪的工作輥3雖然受到重力和本身的凹坑斜曲面7接觸，但因為內(nèi)支持座4的旋轉(zhuǎn)方向使得凹坑斜曲面7遠(yuǎn)離工作輥3，因此這個為空轉(zhuǎn)，當(dāng)主動齒輪8旋轉(zhuǎn)方向改變時，上述兩個棘輪工作狀態(tài)同時改變，先前工作的變成空轉(zhuǎn)，而先前空轉(zhuǎn)的變?yōu)楣ぷ?，互相嚙合的輔助齒輪5的旋轉(zhuǎn)方向固定不變，帶動輔助齒輪軸 2向一個方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)棘輪的布置情況使每個工作輥3的重力沒能使其和凹坑斜曲面7直接接觸時，在凹坑斜曲面7內(nèi)加裝具有彈簧功能的裝置將工作輥3正好同時壓在凹坑斜曲面7和受力內(nèi)圓壁9的內(nèi)表面，如圖10中的彈簧11所示，這樣當(dāng)主動齒輪8旋轉(zhuǎn)方向改變時，兩個互為反向工作的棘輪，能及時的將主動齒輪8的不同方向的扭矩轉(zhuǎn)換成輔助齒輪軸2 (其中的任意一個)的一個固定方向的扭矩，為了保證機(jī)械方式的扭矩方向統(tǒng)一裝置的承受能力，可以提高其工作轉(zhuǎn)速，來保證其能夠承受的能力的范圍內(nèi)安全的工作。
以上部分為本發(fā)明說明書的全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種重砣式海浪發(fā)電裝置原理，在支架兩端布置漂浮物形成水平體，吊架下端固定重砣，重砣的密度大于水能自然地在水中下沉，重砣與吊架一起形成豎直體，水平體和豎直體之間用活動軸連接，當(dāng)沒有波浪時，水平體的漂浮物受到浮力克服整個裝置的重量，使水平體漂浮在水面并與水平面保持平行，豎直體在活動軸的固定下，其下部的重砣懸吊在水中，使豎直體垂直于水平面，當(dāng)有波浪時，波峰波谷交替經(jīng)過水平體兩端的漂浮物，水平體一端的漂浮物在波峰時，另一端的在波谷，兩端的漂浮物在浮力和重力的共同作用下交替起伏，帶動水平體與水平面產(chǎn)生變化的角度，豎直體的重砣也受到波浪的沖動，使豎直體和水平面不再垂直，與水平面的角度也不斷變化，即水平體和豎直體一起受波浪的作用下，水平體和豎直體會發(fā)生反復(fù)的偏離原位置的運(yùn)動，它們之間的角度就不斷的反復(fù)變化，動力轉(zhuǎn)換裝置接受這種角度的變化，轉(zhuǎn)化成動力扭矩，帶動蓄能發(fā)電裝置，其特征是，在波浪作用于漂浮物和重砣時，帶動水平體和豎直體的夾角角度不斷的變化，將這種角度的變化用動力采集轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化成可利用的扭矩，來帶動蓄能發(fā)電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水平體的支架兩端布置漂浮物，漂浮物均能浮在水面，具有響應(yīng)波浪起伏的能力，漂浮物之間的距離可以根據(jù)需要調(diào)整，當(dāng)漂浮物和支架滑動固定時可以對稱的調(diào)整漂浮物在支架上的位置，當(dāng)漂浮物和支架固定不動時可以對稱的調(diào)整支架的長度，使整個裝置來適應(yīng)波浪波長在一定范圍內(nèi)的變化，漂浮物可以設(shè)計成空腔，內(nèi)部安裝有進(jìn)水，排水設(shè)備，調(diào)整內(nèi)部水量進(jìn)行配重，保證水平體兩端平衡，也提高了裝置的做功能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水平體上的漂浮物保證水平體在水面靜止時和水平面平行， 波浪經(jīng)過時，與水平面的夾角不斷變化做反復(fù)傾斜的運(yùn)動，具有此類特點的浮體，均可以構(gòu)成水平體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述豎直體的吊架下端安裝有重砣，其密度大于水，能克服水的浮力自然的沉在水下，可以在重砣兩側(cè)設(shè)計兩個平行的平面作為工作平面，利用波浪的沖擊， 提高裝置的做功能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述豎直體的重砣在靜止的水中時，保證豎直體在水中豎立垂直于水平面，波浪經(jīng)過時，豎直體繞著與水平體連接軸傾斜擺動，具有此類特點的裝置，均可構(gòu)成豎直體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述水平體的支架和豎直體的吊架均具有不變形的特性，水平體和豎直體可以直接連接動力轉(zhuǎn)換裝置，也可以用傳動桿(調(diào)節(jié)兩浮體之間距離時根據(jù)需要同時調(diào)節(jié)傳動桿長度)間接和動力轉(zhuǎn)換裝置連接。
7.本發(fā)電裝置原理的動力采集轉(zhuǎn)換裝置，能直接或間接接受水平體和豎直體的夾角角度變化，產(chǎn)生需要的動力扭矩，并輸出到蓄能發(fā)電裝置。
8.在本原理基礎(chǔ)上的發(fā)電裝置可以安裝輔助擺動裝置，輔助擺動裝置可以是空腔浮體，其內(nèi)部安裝有進(jìn)排水設(shè)備根據(jù)波浪情況調(diào)節(jié)內(nèi)部的水量，輔助擺動裝置平行安裝在水平體上，作為提高做功的輔助設(shè)備。
9.在本發(fā)電裝置的原理基礎(chǔ)上，可以在水平體兩端的漂浮物旁邊，分別加裝相同的漂浮物，組成多個漂浮物組來支撐水平體，加大裝置響應(yīng)波浪浮力的能力，提高整個裝置的輸出功率。
全文摘要
一種重砣海浪發(fā)電裝置原理，特點是支架和漂浮物組成水平體，吊架和重砣組成垂直體，水平體和垂直體用軸活動連接，當(dāng)整個裝置在水面靜止時，水平體的浮力承擔(dān)整個裝置的重量并和水面保持平行，垂直體的重砣沉在水里，以活動軸為吊起點，垂直水面吊在水里，當(dāng)波浪經(jīng)過整個裝置時，水平體的長度使其一端的漂浮物處在波峰時，另一端的漂浮物在波谷，這樣波浪不斷經(jīng)過水平體，水平體隨著波浪左右傾斜，垂直體的重砣在波浪和其重力的作用下也產(chǎn)生偏離原位置的反復(fù)搖擺，水平體和豎直體之間的夾角就不斷的變化，利用裝置將這種變化轉(zhuǎn)化成可以利用的扭矩，來帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。本原理以波浪的起伏能量利用為主，以波浪對重砣的作用為輔，聯(lián)合起來推動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時可以采取一些可能的加大能量采集的措施。本原理簡單，水平體在水面的穩(wěn)定性可以由其本身的重量和重砣來保證，完全利用了波浪的浪高作為發(fā)電的能源來源，具有較高的能量利用率，既解決了利用海浪發(fā)電難度大，又解決了目前海浪能源普遍存在效率不高的問題，對于普及海洋能源發(fā)電，減少環(huán)境污染，減少資源消耗具有積極意義。
文檔編號F03B15/02GK102182617SQ20111014477
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者李宏威 申請人:李宏威