一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置

本发明属于海洋能源开发，特别涉及一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置。

背景技术：

1、传统能源的消耗导致环境问题日益突出，而海洋能是一种具有巨大能量的可再生能源，而且清洁无污染，符合节能减排的需求。

2、海洋能资源丰富，以潮流能、波浪能等为代表，摆动水翼式发电装置在海洋能利用中发挥了重要作用。现有的摆动水翼式发电装置的不足之处在于：多为固定式，即通过装置自身重力或通过导管架等形式的支撑结构固定于海底，整体浸没水中，难以移动，导致其安装、维护成本高；需外加控制系统，通过控制水翼的俯仰运动实现水翼转向以应对不同水流方向。

3、因此，本领域的技术人员致力于开发一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，解决现有技术的限制问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，具有系统稳定性好、不易损坏、可靠性高和维护方便的优点。

2、本发明为达上述目的采用以下技术方案：一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，包括：承载座；两个捕能发电装置，对称分布在所述承载座两侧；漂浮装置，用于实现所述承载座和两个捕能发电装置漂浮于水面；所述捕能发电装置包括支撑架、发电机、传动装置和水翼捕能机构，所述发电机和传动装置通过支撑架安装在承载座上，所述传动装置包括齿轮机构、连杆机构和齿轮齿条机构，所述水翼捕能机构包括弧形摆杆、水翼框架和可在水流中自由振荡的振荡水翼，所述发电机输入端与齿轮机构输出端连接，所述齿轮机构输入端与连杆机构回转端连接，所述连杆机构摆动端与弧形摆杆连接，所述弧形摆杆可通过齿轮齿条机构相对支撑架往复摆动，所述水翼捕能机构将振荡水翼的起伏和俯仰运动转化为弧形摆杆的往复摆动运动，所述传动装置将弧形摆杆的往复摆动运动转化为发电机输入轴的旋转运动。

3、本发明使用时，可将本发电装置放置在海洋能资源丰富的近岸水域工作，采用传动装置与独特的带有水翼框架的弧形摆杆相连接，将水翼的起伏和俯仰运动和弧形摆杆的曲线运动转换为传动装置的机械运动，从而带动发电机输入端转动，进而获得电能。本发明的有益效果在于：振荡水翼可应对水平360°、上下偏角±90°的全方位来流，无需额外的控制系统，振荡水翼即可根据来流情况在垂直于水翼框架±180°角度范围摆动；水翼捕能机构中不仅振荡水翼可以摆动，而且与弧形摆杆组成的整体结构可带动连杆机构输入端来回摆动，从而增加了运动范围，提高了装置对水流的适应性；两个捕能发电装置可以单独发电，当其中一个装置停止工作时，另一个可以继续摆动发电，从而保证发电的可持续性。

4、作为本发明的进一步改进，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆一端通过第一铰链与第二连杆一端铰接，所述第二连杆另一端通过第二铰链与第三连杆一端铰接，所述第三连杆另一端与弧形摆杆一端固定连接，所述弧形摆杆另一端与第四连杆一端固定连接，所述第四连杆另一端与第三连杆连接并通过第三铰链与支撑架铰接，所述第四连杆和弧形摆杆与第三连杆连接形成扇形结构。运用四杆连杆机构机械结构，使得传动装置具有较大的承载能力和平稳的传动运动，提高其传动效率。

5、作为本发明的进一步改进，所述齿轮齿条机构包括第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的齿条，所述齿条设置在弧形摆杆上。通过第一齿轮与齿条啮合，能够实现弧形摆杆摆动位置的精确控制。

6、作为本发明的进一步改进，所述齿轮机构包括一对互相啮合的等径伞齿轮，分别为横向设置的第一伞齿轮和竖向设置的第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与发电机输入轴同轴设置，所述第二伞齿轮与连杆机构回转端同轴设置。等径伞齿轮间结构紧凑，不存在滑动，具有较高的传动效率，伞齿轮齿面接触面积大，承载能力强，使用寿命长且低噪音。

7、作为本发明的进一步改进，所述承载座为两侧面和底面为矩形、两端面为三角形的横卧式三棱柱状体，两个所述捕能发电装置分别设置在对应端面上，所述承载座的三条棱与水面平行。采用三棱柱状体结构的承载座，具有良好的良好的均衡性，能够为捕能发电装置提供更稳定的支撑。

8、作为本发明的进一步改进，所述漂浮装置包括两个对称分布的圆柱形浮筒，所述浮筒通过通过水平设置的圆柱形杠杆与承载座侧面的中心点处连接。

9、作为本发明的进一步改进，所述水翼框架包括开口朝外的矩形框架，对应所述开口处设置有转轴，所述振荡水翼可绕转轴在水流中自由振荡，所述水翼框架设置在弧形摆杆的外侧且位于弧形摆杆的中点处。

10、作为本发明的进一步改进，所述支撑架包括第一固定杆、第二固定杆、第三固定杆、竖直设置的矩形安装框和水平设置的矩形固定框，所述安装框和固定框之间设置有安装块和连接条，所述发电机设置在安装块和连接条之间并通过螺丝固定在安装块上，所述齿轮机构设置在安装框内，所述第二伞齿轮通过传动轴与连杆机构回转端连接，所述发电机的输入轴和传动轴与安装框之间均设置有滚动轴承，所述第二固定杆和第三固定杆对称分布在第一固定杆两侧，所述第一固定杆上端高于第二固定杆上端并通过第三铰链与第四连杆铰接，所述第二固定杆朝外的一侧与连接条固定连接，所述第一齿轮通过可旋转地设置在第二固定杆下端和第三固定杆下端之间。支撑架结构紧凑，占用空间小，相对于其他获能结构，具有制造简便，不易损坏的优势。

11、作为本发明的进一步改进，所述振荡水翼采用naca系列翼型，所述振荡水翼的弦长、展长尺寸根据所在区域的海况和所需收集的能量大小来确定。

12、作为本发明的进一步改进，所述振荡水翼的横截面为对称结构。

技术特征：

1.一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆一端通过第一铰链与第二连杆一端铰接，所述第二连杆另一端通过第二铰链与第三连杆一端铰接，所述第三连杆另一端与弧形摆杆一端固定连接，所述弧形摆杆另一端与第四连杆一端固定连接，所述第四连杆另一端与第三连杆连接并通过第三铰链与支撑架铰接，所述第四连杆和弧形摆杆与第三连杆连接形成扇形结构。

3.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述齿轮齿条机构包括第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的齿条，所述齿条设置在弧形摆杆上。

4.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述齿轮机构包括一对互相啮合的等径伞齿轮，分别为横向设置的第一伞齿轮和竖向设置的第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与发电机输入轴同轴设置，所述第二伞齿轮与连杆机构回转端同轴设置。

5.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述承载座为两侧面和底面为矩形、两端面为三角形的横卧式三棱柱状体，两个所述捕能发电装置分别设置在对应端面上，所述承载座的三条棱与水面平行。

6.根据权利要求5所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述漂浮装置包括两个对称分布的圆柱形浮筒，所述浮筒通过通过水平设置的圆柱形杠杆与承载座侧面的中心点处连接。

7.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述水翼框架包括开口朝外的矩形框架，对应所述开口处设置有转轴，所述振荡水翼可绕转轴在水流中自由振荡，所述水翼框架设置在弧形摆杆的外侧且位于弧形摆杆的中点处。

8.根据权利要求3所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述支撑架包括第一固定杆、第二固定杆、第三固定杆、竖直设置的矩形安装框和水平设置的矩形固定框，所述安装框和固定框之间设置有安装块和连接条，所述发电机设置在安装块和连接条之间并通过螺丝固定在安装块上，所述齿轮机构设置在安装框内，所述第二伞齿轮通过传动轴与连杆机构回转端连接，所述发电机的输入轴和传动轴与安装框之间均设置有滚动轴承，所述第二固定杆和第三固定杆对称分布在第一固定杆两侧，所述第一固定杆上端高于第二固定杆上端并通过第三铰链与第四连杆铰接，所述第二固定杆朝外的一侧与连接条固定连接，所述第一齿轮通过可旋转地设置在第二固定杆下端和第三固定杆下端之间。

9.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述振荡水翼采用naca系列翼型，所述振荡水翼的弦长、展长尺寸根据所在区域的海况和所需收集的能量大小来确定。

10.根据权利要求1所述的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，其特征在于，所述振荡水翼的横截面为对称结构。

技术总结本发明公开了海洋能源开发领域内的一种可适应多方向来流的漂浮振荡水翼发电装置，包括：承载座；两个捕能发电装置，对称分布在承载座两侧；漂浮装置，用于实现承载座和两个捕能发电装置漂浮于水面；捕能发电装置包括支撑架、发电机、传动装置和水翼捕能机构，传动装置包括齿轮机构、连杆机构和齿轮齿条机构，水翼捕能机构包括弧形摆杆、水翼框架和可在水流中自由振荡的振荡水翼，水翼捕能机构将振荡水翼的起伏和俯仰运动转化为弧形摆杆的往复摆动运动，传动装置将弧形摆杆的往复摆动运动转化为发电机输入轴的旋转运动。本发明无需外加控制系统，即可实应对不同水流方向，两个捕能发电装置可各自独立发电，具有良好的可持续性。技术研发人员：姜涵,郭嫱受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4