主动共振C式浮力摆波浪能发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109973288A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910098598.5(22)申请日2019.01.31(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌珞珈山(72)发明人蔡元奇霍银泉刘健慧石祥宇刘洋(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人肖明洲(51)Int.Cl.F03B13/18(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图3页(54)发明名称主动共振C式浮力摆波浪能发电装置(57)摘要本发明公开一种主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，是一种完全浸没于水中的呈舱室状的波浪能发电装置，包括俘能系统、发电系统和筏式底座，俘能系统包括呈舱室状摆体，摆体内设置有自动质心调节装置，摆体固连于主轴，主轴与发电系统连接，主轴上还设置有用于测试摆体摆动的码盘，摆体两侧面平行，背波面是上大下小的两个同心圆弧，两圆弧之间采用螺旋线、渐开线及高阶曲线过渡，过渡曲线上外法线距主轴轴心的距离最小；迎波面是平面或内凹圆弧面或与背波面相同的曲面；发电系统包括链条、棘轮、换向轴、增速器、永磁发电机，发电系统内置于摆体舱室内或位于摆体外部。通过调节装置质心位置，实现摆体实时与波浪共振，实现波能高效转换。CN109973288ACN109973288A权利要求书1/2页1.主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，包括：俘能系统、发电系统、筏式底座，所述发电系统和俘能系统安装筏式底座上；所述俘能系统用于俘获波浪能，再转换为机械能，并通过主轴传递给发电系统进行发电；俘能系统包括摆体，所述摆体呈密闭状舱室结构，摆体的内部设置有横加强筋和竖加强筋，摆体两侧面是相互平行的垂直面，摆体两侧面之间固连有主轴，所述主轴通过轴承座安装在筏式底座上，设定：主轴轴心的两端为支铰点，摆体以该支铰点为中心旋转摆动，主轴的一端通过联轴器与发电系统的动力输入轴连接；所述发电系统包括：二个主动链轮、二根链条、换向轴、发电机主轴、增速器和永磁发电机，所述主动链轮设置为棘轮机构，主动链轮安装在动力输入轴上，其中一个主动链轮通过链条驱动发电机主轴，另一个主动链轮通过链条、换向轴和齿轮对，驱动发电机主轴，所述发电机主轴与增速器输入端连接，增速器输出端与永磁发电机输入轴连接；在波浪的驱动下，摆体带动主轴往复摆动，再通过链条和棘轮结构，将往复转动转换成单向旋转运动，并利用增速器将旋转速度提高，再带动永磁发电机发电；其特征在于：摆体两侧面之间舱室的外部是按设定形状构成的迎波面和背波面，摆体内部还设置有：可自动调节摆体质心的配重、质心调节电机、稳定导杆、质心调节丝杠；所述质心调节电机用于驱动质心调节丝杠旋转，质心调节丝杠带动配重按设定程序升降，进而实时调节摆体的回复刚度，实现振动系统的自振周期调整；所述摆体的主轴上设置有码盘，所述码盘用于测试摆体摆动的信号，再采用荷载识别方法，识别波浪周期及波激力，并依据识别的波浪周期实时调整摆体的自振周期，实现摆体与波的共振。2.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：采用配重调节质心的公式为：公式中：ω为波浪圆频率，Ff为浮力，yf为浮心距主轴垂向距离，M1为摆体质量，y1为摆体质心距主轴的垂向距离，M2为配重质量，x2为配重质心距主轴的水平距离，y2为配重质心距主轴垂向距离，lw为摆体纵摇附连转动惯量，l1为摆体绕主轴转动惯量，l21为配重绕其质心的转动惯量，为配重绕主轴的转动惯量。3.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述摆体背波面的顶部呈大圆弧状、底部呈小圆弧状；所述大圆弧和小圆弧均以主轴为圆心，大圆弧和小圆弧之间采用螺旋线、渐开线及高阶曲线过渡，过渡曲线上外法线距主轴轴心的距离最小。4.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述摆体迎波面设置为平面，此时，迎波面曲线与背波面位于底部的小圆弧相切，与位于顶部的大圆弧相交，相交处倒圆角。5.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述摆体迎波面或者是设置为内凹圆弧面，此时，迎波面曲线与背波面位于底部的小圆弧相切，与位于顶部的大圆弧相交，相交处倒圆角。6.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述摆体迎波面或者是设置为与背波面相同的镜像面。7.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述发电系统2CN109973288A权利要求书2/2页设置在摆体外部。8.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述发电系统设置在摆体形成的舱室内部。9.如权利要求1所述主动共振C式浮力摆波浪能发电装置，其特征在于：所述摆体在工