扑翼能量采集装置

本发明涉及流场能量采集，具体涉及一种扑翼能量采集装置。

背景技术：

1、提倡绿色环保无污染成为当今世界发展的主题。风能和洋流能作为清洁的可再生能源，由于蕴含量巨大且便于大规模开发利用，日益受到各国的欢迎和重视。

2、在工程领域中存在扑翼叶片流场能量采集的情况，通过合理的利用扑翼叶片振荡可以有效实现流场能量的采集。受此启发，人们有了传统旋转设备采集能量之外的另一种选择，即通过沉浮俯仰耦合振荡翼型实现能量采集的概念。

3、目前已有的扑翼装置，由于扑翼叶片移动到极限位置时需要伺服电机主动驱动扑翼叶片改变旋转方向，此过程中在来流阻力下会消耗大量能量，扑翼叶片的动能也会导致装置的安全性受到威胁。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供的扑翼能量采集装置避免了伺服电机克服来流阻力导致消耗大量能量的问题，保证了扑翼能量采集装置的安全性。

2、本发明提供了扑翼能量采集装置包括主体框架、导轨、滑块和扑翼叶片，导轨固定设置在主体框架上，导轨滑动连接滑块，滑块转动连接扑翼叶片，扑翼能量采集装置还包括：锁止结构和两个凸起件；锁止机构设置在所述滑块上，锁止机构的动作端固定连接所述扑翼叶片，用以保持扑翼叶片的角度锁定，能够使所述扑翼叶片受到定向来流时，扑翼叶片带动滑块沿导轨进行移动；两个凸起件分别固定设置在主体框架的上下两端，并且两个凸起件均位于远离所述扑翼叶片的转动中心的同一侧端部，当扑翼叶片移动到主体框架的端部时，扑翼叶片能够触碰其中一个凸起件，同时所述锁止机构解除角度锁定，此凸起件的端部推动扑翼叶片转动后，所述锁止机构再次锁定角度，使得扑翼叶片在定向来流作用下继续带动滑块沿导轨进行反向移动；所述凸起件为能够减缓震动的液压阻尼器，扑翼叶片朝向液压阻尼器移动时，液压阻尼器内的活塞杆与扑翼叶片相抵，使得扑翼叶片受到阻力后转动以改变角度，液压阻尼器主要作用是减缓机械振动，同时液压阻尼器是上储存的势能会在扑翼叶片反向运动时有一定返还。

3、来流方向为从左向右流动，锁止机构控制扑翼叶片保持特定的角度，保持转矩，使得扑翼叶片正向倾斜，扑翼叶片带动滑块上行，当扑翼叶片上行并且抵接到凸起件端部时，此时控制锁止机构解除保持转矩状态，由于扑翼叶片具有向上移动的惯性力，在惯性力驱使下扑翼叶片转动并反向倾斜，用以改变扑翼叶片的角度，再次控制锁止机构保持转矩，扑翼叶片在来流的带动下与滑块共同下行；当扑翼叶片下行并且抵接到凸起件端部时，工作过程与扑翼叶片上行过程相同。完成扑翼叶片在极限位置处的自动转向。

4、较佳地，所述主体框架上设有旋转平台和支撑平台，所述旋转平台固定连接所述主体框架，所述旋转平台转动连接所述支撑平台，旋转平台能够带动主体框架在支撑平台上转动，用以改变主体框架和来流之间的角度，进而改变扑翼叶片与来流之间的角度。

5、主体框架可以在支撑平台上转动，以适应流向变化，使得扑翼叶片能够保持最适宜的迎流面。

6、较佳地，所述锁止机构为具有保持转轴角度的双轴电机，双轴电机固定在滑块上，并且双轴电机的两端均固定连接一个所述扑翼叶片，两个扑翼叶片设置的初始角度相同，并且各扑翼叶片均对应两个凸起件，对应的两个所述凸起件分别设置于所述主体框架的上下两端。

7、两个扑翼叶片使得双轴电机的两端转动轴受力平衡。

8、较佳地，所述扑翼叶片的端部设有用于测量扑翼叶片的位置的高度传感器，当扑翼叶片移动到上下任意一端的凸起件所在高度时，高度传感器发送位置信号给控制器，控制器控制所述电机解除角度锁定，允许扑翼叶片带动双轴电机的转动轴转动到特定角度，之后，控制器再次控制双轴电机角度锁定。

9、上述技术方案中，高度传感器用以实现判断扑翼叶片移动到位，保证双轴电机及时解除锁定和及时进行锁定。

10、较佳地，所述主体框架上设有能量转化组件，所述能量转化组件包括蓄电池、发电机、皮带和两个皮带轮，所述蓄电池和发电机均固定在所述主体框架上，发电机的转轴固定连接一个所述皮带轮，另一个所述皮带轮固定在远离所述发电机的主体框架的端部，两个皮带轮均通过皮带连接，并且皮带固定连接所述滑块，扑翼叶片和滑块移动过程中拉动皮带移动，皮带驱动发电机转动，实现发电并将电量存储在蓄电池中。

11、皮带往复循环转动，用以带动移动发电机转动，实现发电并将电量存储在蓄电池中。

12、较佳地，所述发电机的转轴与一个皮带轮之间设有变速箱，变速箱的输入端固定连接转动设置在主体框架上的皮带轮，变速箱的输出端固定连接发电机的转轴。

13、较佳地，所述发电机设置于主体框架的外侧，所述主体框架上设有用于所述皮带穿过的通孔，所述主体框架上设有防水壳，防水壳内设有所述能量转化组件。

14、较佳地，所述滑块上设有用于所述皮带穿过的穿孔，所述滑块的上下两端均设有一个伸缩防护套，所述伸缩防护套套设有所述导轨和所述皮带，各伸缩防护套的一端连接所述滑块表面，另一端连接在所述主体框架上。

15、上述技术方案中，伸缩防护套用于防止水接触导轨和皮带。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：来流方向为从左向右流动，锁止机构控制扑翼叶片保持特定的角度，保持转矩，使得扑翼叶片正向倾斜，扑翼叶片带动滑块上行，当扑翼叶片上行并且抵接到凸起件端部时，此时控制锁止机构解除保持转矩状态，由于扑翼叶片具有向上移动的惯性力，在惯性力驱使下扑翼叶片转动并反向倾斜，用以改变扑翼叶片的角度，再次控制锁止机构保持转矩，扑翼叶片在来流的带动下与滑块共同下行；当扑翼叶片下行并且抵接到凸起件端部时，工作过程与扑翼叶片上行过程相同。完成扑翼叶片在极限位置处的自动转向。

17、本扑翼能量采集装置利用扑翼叶片移动过程中的惯性力和浮力，通过扑翼叶片触碰凸起件的方式改变扑翼叶片的旋转角度，避免了伺服电机克服来流阻力导致消耗大量能量的问题，保证了扑翼能量采集装置的安全性。

技术特征：

1.扑翼能量采集装置，包括主体框架（1）、导轨（10）、滑块（11）和扑翼叶片（2），导轨（10）固定设置在主体框架（1）上，导轨（10）滑动连接滑块（11），滑块（11）转动连接扑翼叶片（2），其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述主体框架（1）上设有旋转平台（3）和支撑平台（7），所述旋转平台（3）固定连接所述主体框架（1），所述旋转平台（3）转动连接所述支撑平台（7），旋转平台（3）能够带动主体框架（1）在支撑平台（7）上转动，用以改变主体框架（1）和来流之间的角度，进而改变扑翼叶片（2）与来流之间的角度。

3.如权利要求1所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述锁止机构为具有保持转轴角度的双轴电机，双轴电机固定在滑块（11）上，并且双轴电机的两端均固定连接一个所述扑翼叶片（2），两个扑翼叶片（2）设置的初始角度相同，并且各扑翼叶片（2）均对应两个凸起件（5），对应的两个所述凸起件（5）分别设置于所述主体框架（1）的上下两端。

4.如权利要求3所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述扑翼叶片（2）的端部设有用于测量扑翼叶片（2）的位置的高度传感器（14），当扑翼叶片（2）移动到上下任意一端的凸起件（5）所在高度时，高度传感器（14）发送位置信号给控制器，控制器控制所述双轴电机解除角度锁定，允许扑翼叶片（2）带动双轴电机的转动轴转动到特定角度，之后，控制器再次控制双轴电机角度锁定。

5.如权利要求1所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述主体框架（1）上设有能量转化组件（4），所述能量转化组件（4）包括蓄电池（9）、发电机（13）、皮带（15）和两个皮带轮（8），所述蓄电池（9）和发电机（13）均固定在所述主体框架（1）上，发电机（13）的转轴固定连接一个所述皮带轮（8），另一个所述皮带轮（8）固定在远离所述发电机（13）的主体框架（1）的端部，两个皮带轮（8）均通过皮带（15）连接，并且皮带（15）固定连接所述滑块（11），扑翼叶片（2）和滑块（11）移动过程中拉动皮带（15）移动，皮带（15）驱动发电机（13）转动，实现发电并将电量存储在蓄电池（9）中。

6.如权利要求5所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述发电机（13）的转轴与一个皮带轮（8）之间设有变速箱（12），变速箱（12）的输入端固定连接转动设置在主体框架（1）上的皮带轮（8），变速箱（12）的输出端固定连接发电机（13）的转轴。

7.如权利要求5所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述发电机（13）设置于主体框架（1）的外侧，所述主体框架（1）上设有用于所述皮带（15）穿过的通孔，所述主体框架（1）上设有防水壳，防水壳内设有所述能量转化组件（4）。

8.如权利要求5所述的扑翼能量采集装置，其特征在于，所述滑块（11）上设有用于所述皮带（15）穿过的穿孔，所述滑块（11）的上下两端均设有一个伸缩防护套（6），所述伸缩防护套（6）套设有所述导轨（10）和所述皮带（15），各伸缩防护套（6）的一端连接所述滑块（11）表面，另一端连接在所述主体框架（1）上。

技术总结本发明公开了一种扑翼能量采集装置，属于流场能量采集技术领域。该扑翼能量采集装置包括主体框架、导轨、滑块和扑翼叶片，导轨固定设置在主体框架上，导轨滑动连接滑块，滑块滑动连接扑翼叶片，扑翼能量采集装置还包括：锁止机构和两个凸起件；锁止机构设置在所述滑块上，锁止机构的动作端固定连接所述扑翼叶片，用以保持扑翼叶片的角度锁定，能够使所述扑翼叶片受到定向来流时，扑翼叶片带动滑块沿导轨进行移动；两个凸起件分别固定设置在主体框架的上下两端。提供的扑翼能量采集装置避免了伺服电机克服来流阻力导致消耗大量能量的问题，保证了扑翼能量采集装置的安全性。技术研发人员：张荻,张强,李昊,朱发挥,谢永慧受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18