[發(fā)明專利]一種多自由度俘能的浮子式波浪能發(fā)電裝置

在審

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• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114198244A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐琳;孫亮;張大海;譚銘;陳震;陶霽;張崇偉;寧德志;王冬姣;劉鯤
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué);浙江大學(xué);中國海洋大學(xué);大連理工大學(xué);華南理工大學(xué)
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18;F03B11/06;F03B11/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

本發(fā)明涉及一種多自由度俘能的浮子式波浪能發(fā)電裝置，包括波浪能俘獲模塊、機(jī)械傳動模塊、電能轉(zhuǎn)換模塊和支撐平臺，波浪能俘獲模塊包括浮子，電能轉(zhuǎn)換模塊包括主發(fā)電機(jī)、第一副發(fā)電機(jī)和第二副發(fā)電機(jī)；機(jī)械傳動模塊包括從下至上依次布置的推桿、絲杠傳動裝置、機(jī)械整流齒輪箱、橫搖框架和縱搖框架；通過絲杠傳動裝置將浮子的直線運動轉(zhuǎn)換為絲杠的旋轉(zhuǎn)運動，通過機(jī)械整流齒輪箱將絲杠的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；通過橫搖轉(zhuǎn)軸和縱搖轉(zhuǎn)軸釋放橫搖和縱搖兩個自由度，同時配備兩個副發(fā)電機(jī)，以俘獲不同方向的波浪能。本發(fā)明能實現(xiàn)多自由度俘能，提高波浪能轉(zhuǎn)換效率，同時減少波浪對導(dǎo)向系統(tǒng)的沖擊，提高裝置的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋波浪能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種搭載在海上平臺上能夠多自由度俘能的浮子式波浪能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

中國近海每年可以利用的波浪能資源有249.7TWh。我國島嶼眾多，在海島開發(fā)利用的過程中，充足的電力供應(yīng)必不可少。由于大部分的海島都是遠(yuǎn)離大陸，通過電纜遠(yuǎn)距離傳輸電力成本過高，如果能夠利用海島周邊的波浪能資源進(jìn)行發(fā)電，將大大減少海島的開發(fā)成本。

目前波浪能發(fā)電裝置的主要類型有浮子式、點頭鴨式、振蕩水柱式、筏式和擺式等，許多國家也相應(yīng)建成一些示范裝置并投入使用。現(xiàn)有的浮子式發(fā)電裝置主要是利用單自由度運動發(fā)電，并且在極端海況下其自身的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)可靠性都存在諸多問題。在實際工程應(yīng)用中大多數(shù)裝置使用液壓系統(tǒng)進(jìn)行能量傳遞，其傳遞效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有浮子式波浪能發(fā)電裝置只能將浮子的單自由度運動轉(zhuǎn)換為電能且受到側(cè)向沖擊易損壞的問題，提供一種多自由度俘能的浮子式波浪能發(fā)電裝置，該裝置通過齒輪箱整流使浮子的往復(fù)垂蕩運動驅(qū)動主發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時釋放浮子的縱搖和橫搖兩個自由度，減少了發(fā)電裝置受到的側(cè)向沖擊，進(jìn)一步利用縱搖和橫搖方向上的運動分別驅(qū)動兩個副發(fā)電機(jī)發(fā)電，實現(xiàn)多自由度俘能。

本發(fā)明為解決上述提出的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種多自由度俘能的浮子式波浪能發(fā)電裝置，包括波浪能俘獲模塊、機(jī)械傳動模塊、電能轉(zhuǎn)換模塊和支撐平臺，所述波浪能俘獲模塊包括浮子，所述電能轉(zhuǎn)換模塊包括主發(fā)電機(jī)、第一副發(fā)電機(jī)和第二副發(fā)電機(jī)；

所述機(jī)械傳動模塊包括從下至上依次布置的推桿、絲杠傳動裝置、機(jī)械整流齒輪箱；所述絲杠傳動裝置包括下密封套筒和布置于所述下密封套筒內(nèi)部的絲杠和絲杠螺母，所述絲杠螺母套裝于絲杠上；所述推桿下端與所述浮子固定連接，推桿上端伸入所述下密封套筒內(nèi)部與所述絲杠螺母固定連接；所述絲杠的上端與所述機(jī)械整流齒輪箱的輸入軸連接，機(jī)械整流齒輪箱的輸出軸與所述電能轉(zhuǎn)換模塊的主發(fā)電機(jī)輸入軸連接；所述機(jī)械整流齒輪箱與主發(fā)電機(jī)集成安裝于上密封套筒內(nèi)部；所述機(jī)械傳動模塊還包括設(shè)置于機(jī)械整流齒輪箱上方的橫搖框架和縱搖框架，橫搖框架位于縱搖框架的下部或上部，當(dāng)橫搖框架位于縱搖框架的下部時：所述上密封套筒的上端通過橫搖轉(zhuǎn)軸與所述橫搖框架連接，橫搖轉(zhuǎn)軸及其下部裝置能夠整體相對橫搖框架轉(zhuǎn)動，橫搖轉(zhuǎn)軸端部與所述電能轉(zhuǎn)換模塊的第一副發(fā)電機(jī)輸入軸連接，所述橫搖框架的上端通過縱搖轉(zhuǎn)軸與所述縱搖框架連接，縱搖轉(zhuǎn)軸及其下部裝置能夠整體相對縱搖框架轉(zhuǎn)動，縱搖轉(zhuǎn)軸端部與所述電能轉(zhuǎn)換模塊的第二副發(fā)電機(jī)輸入軸連接，所述縱搖框架固定安裝于所述支撐平臺上；當(dāng)橫搖框架位于縱搖框架的上部時：所述上密封套筒的上端通過縱搖轉(zhuǎn)軸與所述縱搖框架連接，縱搖轉(zhuǎn)軸及其下部裝置能夠整體相對縱搖框架轉(zhuǎn)動，縱搖轉(zhuǎn)軸端部與所述電能轉(zhuǎn)換模塊的第一副發(fā)電機(jī)輸入軸連接，所述縱搖框架的上端通過橫搖轉(zhuǎn)軸與所述橫搖框架連接，橫搖轉(zhuǎn)軸及其下部裝置能夠整體相對橫搖框架轉(zhuǎn)動，橫搖轉(zhuǎn)軸端部與所述電能轉(zhuǎn)換模塊的第二副發(fā)電機(jī)輸入軸連接，所述橫搖框架固定安裝于所述支撐平臺上；所述橫搖轉(zhuǎn)軸與縱搖轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)垂直布置。