[實用新型]一種用于波浪能轉換器的扭轉雙穩態裝置

有效

• 申請號: 201920372323.1
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN209761619U
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 席儒;張海成;吳博
• 申請（專利權）人: 湖南大學;湖南海浮科技有限公司
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14;F03B13/18
• 代理公司: 43001 長沙永星專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄧淑紅

本實用新型公開了一種用于波浪能轉換器的扭轉雙穩態裝置，包括支座、轉軸、轉盤和彈簧裝置，支座包括封裝筒及其支架，封裝筒水平布置，轉軸連接于轉盤的軸向中心，轉軸的兩端穿過封裝筒兩端的蓋板，彈簧裝置的彈簧處于壓縮狀態，多組彈簧裝置沿轉盤的徑向鉸接于轉盤外緣和封裝筒的內壁之間。將本裝置加裝在點吸收式波能轉換器中，在一定的波浪激勵力作用下，由于雙穩態裝置的雙井間跳躍特性，能有效地拓寬波能轉換裝置的波能轉換頻帶，提高波能捕獲效率，另一方面由于彈簧裝置對轉軸的轉動提供負剛度，可有效的降低波能轉換器的固有頻率，提高波能轉換器在低頻區的波能捕獲效率，提升波能轉換器在復雜海況下的實用性。

技術領域

本實用新型屬于海洋工程可再生能源技術領域，具體涉及一種用于波浪能轉換器的扭轉雙穩態裝置。

背景技術

浩瀚的海洋蘊含著豐富的能源，波浪能是其最常見的形式之一。相比于風能和太陽能等可再生清潔能源，波浪能具有能量密度高的特點。然而在實際開發利用波浪能過程中存在波能裝置轉換效率不高、安裝維修成本高和普適性較差等問題，導致目前仍未大規模應用于實踐。

自提出波浪能利用以來，已有數百種波浪能轉換器被發明。然而傳統的線性波能轉換器需要在波能轉換器發生共振時才具有較好的波能轉換效率，當波浪激勵頻率偏離共振頻率時波能轉換效率下降明顯，有效波能轉換頻帶非常窄。同時由于真實的波浪環境呈現譜的特性，線性波能轉換器難以捕獲不同頻率下的波浪能，導致波能轉換效率極低。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種轉換效率高、實用性強的用于波浪能轉換器的扭轉雙穩態裝置。

本實用新型提供的這種用于波浪能轉換器的扭轉雙穩態裝置，該裝置包括支座、轉軸、轉盤和彈簧裝置，支座包括封裝筒及其支架，封裝筒水平布置，轉軸連接于轉盤的軸向中心，轉軸的兩端穿過封裝筒兩端的蓋板，彈簧裝置的彈簧處于壓縮狀態，多組彈簧裝置沿轉盤的徑向鉸接于轉盤外緣和封裝筒的內壁之間。

所述封裝筒為柱狀，包括筒體和連接于筒體端部的蓋板。

所述筒體內壁沿周向均布鉸接用凸臺。

所述蓋板通過緊固件連接于筒體上。

所述支架為鞍式支架。

所述轉盤有中心圓孔，轉盤外緣有鉸接用凸臺。

所述彈簧裝置為活塞式結構，包括套筒、活塞桿和彈簧，套筒底部和活塞桿頂部有鉸接座，彈簧封裝于套筒內，活塞桿底部擠壓彈簧。

所述鉸接座為雙耳座，鉸接座通過銷軸鉸接凸臺。

所述彈簧為一根，活塞桿底部插接于彈簧中段；所述彈簧為二根，活塞桿底部擠壓上方彈簧。

本實用新型的彈簧雙穩態裝置的勢能曲線具有雙穩態特性，即存在兩個勢能井。當彈簧裝置過轉軸中心時彈簧裝置為壓縮狀態，轉軸為系統的平衡位置，彈簧雙穩態裝置處于不穩定平衡點。當轉軸在外力作用下發生轉動時，彈簧裝置的壓縮量將逐漸減小，當轉軸轉過一個設定角度時，彈簧裝置將由壓縮狀態變為原長，此時彈簧雙穩態裝置處于穩定平衡點。在此過程中，由于彈簧裝置的壓縮狀態導致彈簧裝置對轉軸呈現出負剛度特性。當轉軸繼續轉動時，彈簧裝置將由原長變為拉伸狀態，在此過程中彈簧扭轉雙穩態裝置又表現為正剛度特性。

當轉軸上的載荷大于一定值時，轉軸將在雙勢能井中做往復運動，由于雙井中往復運動的跳躍特性可有效的增大轉軸的轉動角度。

將彈簧扭轉雙穩態裝置加裝在點吸收式波能轉換器中，在一定的波浪激勵力作用下，由于雙穩態裝置的雙井間跳躍特性，能有效的放大波能轉換器中浮子系統的運動位移和速度，提高波能捕獲效率，另一方面由于彈簧裝置對轉軸的轉動提供負剛度的作用，可有效的降低波能轉換器的固有頻率，提高波能轉換器在低頻區的波能捕獲效率，提升波能轉換器在復雜海況下的實用性。

附圖說明