一种液压式双自由度浮子波能发电装置的制作方法

本实用新型属于波浪能发电领域，特别涉及该领域中的一种液压式双自由度浮子波能发电装置。

背景技术：

随着石油和其他石化能源的日趋枯竭和全球对于温室气体排放引起气候变化问题的关注，低碳、节能和开发利用可再生能源正在成为世界能源发展的主题。海洋波浪能作为一种新型清洁无污染的可再生能源，由于其储量大，能量密度高，分布广泛，能量易于转化而成为新型研究的重点。目前国内的浮子发电装置多为单自由度发电，对浮子水平方向运动能量的捕获涉及较少，对于多自由度采用液压发电方面的研究也较少。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种液压式水平和垂直双自由度浮子波能发电装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种液压式双自由度浮子波能发电装置，其改进之处在于：所述的发电装置包括四根固定在海底并伸出海面的竖直桩柱，四根竖直桩柱分为两行，每行两根，同一行的两根竖直桩柱之间通过横向连接件相连接，在其中的一根横向连接件上安装液压系统平台，在液压系统平台上安装四个三通，在各三通的一端安装单向入油阀、一端安装单向出油阀、一端安装液压输油管，各单向入油阀分别通过低压油管与同一油箱相连通，各单向出油阀分别通过高压油管与同一个蓄能器的进油口相连通，蓄能器的出油口则通过管路及电磁球阀与液压马达的进油口相连通，液压马达的出油口通过管路与上述油箱相连通，其动力输出端则与发电机的动力输入端相连接；两根横向连接件之间则通过横向支撑构件相连接，在横向支撑构件上沿前后方向设置两根在同一高度上的水平导轨、一根高于水平导轨的水平保护杆和一个纵荡捕获双作用液压缸，在水平保护杆的两端各布置有一条谐振弹簧，水平钢架的底部穿在水平导轨上，顶部穿在水平保护杆上的两条谐振弹簧之间，使水平钢架可沿水平导轨在前后方向上滑动，上述纵荡捕获双作用液压缸的活塞杆固定安装在水平钢架上，其前后两端则分别与上述两个三通上的液压输油管相连通；在水平钢架的两侧各开一个孔，在每个开孔内各穿入一根竖向杆，所述的竖向杆可透过开孔上下滑动，在每一根竖向杆的两端各布置有一条谐振弹簧，两根竖向杆的顶端之间通过横向连接构件相连接，底端则都固定安装至漂浮在海面的浮子上，此外还在水平钢架上沿竖直方向设置垂荡捕获双作用液压缸，该垂荡捕获双作用液压缸的活塞杆固定安装在横向连接构件上，其上下两端则分别与上述另外两个三通上的液压输油管相连通。

进一步的，四根竖直桩柱的顶端高度相同，构成同一矩形的四个顶点。

进一步的，在与液压系统平台相邻的竖直桩柱上安装平台梯子。

进一步的，在高压油管上安装压力计，在电磁球阀与液压马达进油口之间的管路上安装压力计。

进一步的，在两根横向连接构件上各安装一块彼此相对的竖向方板，水平保护杆安装在两块竖向方板之间，纵荡捕获双作用液压缸固定安装在其中一块竖向方板上。

进一步的，在竖向杆和水平钢架之间还安装有竖向固定件，所述竖向固定件包括三根斜向的固定杆，各固定杆的底部固定在水平钢架上，顶部与一个水平块固定连接，竖向杆穿透水平块并可沿其上下滑动。

进一步的，在浮子的两侧设置浮子固定支架，竖向杆的底端固定安装在浮子固定支架上。

一种发电方法，使用上述的发电装置，其改进之处在于：发电装置安装就位并启用后，漂浮在海面上的浮子随海浪起伏发生上下垂荡和前后纵荡，浮子上下垂荡可带动竖向杆及横向连接构件上下往复运动，从而拉动固定安装在横向连接构件上的垂荡捕获双作用液压缸的活塞杆上下往复运动，活塞杆向上运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与垂荡捕获双作用液压缸下端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入垂荡捕获双作用液压缸的下端，把高压油从垂荡捕获双作用液压缸的上端通过与垂荡捕获双作用液压缸上端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内，活塞杆向下运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与垂荡捕获双作用液压缸上端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入垂荡捕获双作用液压缸的上端，把高压油从垂荡捕获双作用液压缸的下端通过与垂荡捕获双作用液压缸下端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内；浮子前后纵荡可带动竖向杆及水平钢架前后往复运动，从而拉动固定安装在横向支撑构件上的纵荡捕获双作用液压缸的活塞杆前后往复运动，活塞杆向前运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与纵荡捕获双作用液压缸后端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入纵荡捕获双作用液压缸的后端，把高压油从纵荡捕获双作用液压缸的前端通过与纵荡捕获双作用液压缸前端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内，活塞杆向后运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与纵荡捕获双作用液压缸前端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入纵荡捕获双作用液压缸的前端，把高压油从纵荡捕获双作用液压缸的后端通过与纵荡捕获双作用液压缸后端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内；蓄能器内高压油的增加使蓄能器不断积累能量，当蓄能器内高压油升至一定压力值时开启电磁球阀释放能量，高压油在进入液压马达并驱动其转动后变为低压油，液压马达转动可以带动发电机发电，低压油则从液压马达的出油口流出至油箱，当蓄能器内高压油降至一定压力值时关闭电磁球阀，使蓄能器内高压油继续增加以重新积累能量。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的发电装置及发电方法，用竖向杆、横向连接构件和垂荡捕获双作用液压缸组成垂荡波浪能捕获系统来转化利用浮子在竖直方向的运动（垂荡）；用水平钢架和纵荡捕获双作用液压缸组成纵荡波浪能捕获系统来转化利用浮子在水平方向的运动（纵荡），对波浪能的利用更为充分。

本实用新型所公开的发电装置及发电方法，采用两组双作用液压缸组成液压发电系统，实现蓄能控制，大幅提高了能量转化效率及输出功率幅值，增强了电能输出的稳定性。

本实用新型所公开的发电装置，在水平保护杆及竖向杆的两端布置谐振弹簧，既可以减少碰撞冲击力，又有助于浮子回复运动。在竖向杆和水平钢架之间安装竖向固定件，既可以对竖向杆进行定位，保证其在竖直方向运动，又可以减小竖向杆对垂荡捕获双作用液压缸及其活塞杆的作用力，保证装置稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所公开发电装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1所公开发电装置中垂荡波浪能捕获系统和纵荡波浪能捕获系统之间的衔接关系示意图；

图3是本实用新型实施例1所公开发电装置中液压发电系统的连接关系示意图；

图4是本实用新型实施例1所公开发电装置中桩基支撑系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图1-4所示，本实施例公开了一种液压式双自由度浮子波能发电装置，所述的发电装置包括四根固定在海底并伸出海面的竖直桩柱401，四根竖直桩柱分为两行，每行两根，同一行的两根竖直桩柱之间通过横向连接件相连接，在其中的一根横向连接件上安装液压系统平台403，在液压系统平台上安装四个三通，在各三通的一端安装单向入油阀320、321、322、323，一端安装单向出油阀307、308、309、310，一端安装液压输油管303、304、305，306，各单向入油阀分别通过低压油管319与同一油箱318相连通，各单向出油阀分别通过高压油管311与同一个蓄能器313的进油口相连通，蓄能器的出油口则通过管路及电磁球阀314与液压马达316的进油口相连通，液压马达的出油口通过管路与上述油箱相连通，其动力输出端则与发电机317的动力输入端相连接；两根横向连接件之间则通过横向支撑构件402相连接，在横向支撑构件上沿前后方向设置两根在同一高度上的水平导轨102、一根高于水平导轨的水平保护杆和一个纵荡捕获双作用液压缸302，在水平保护杆的两端各布置有一条谐振弹簧103，水平钢架101的底部穿在水平导轨上，顶部穿在水平保护杆上的两条谐振弹簧之间，使水平钢架可沿水平导轨在前后方向上滑动，上述纵荡捕获双作用液压缸的活塞杆固定安装在水平钢架上，其前后两端则分别与上述两个三通上的液压输油管303、304相连通；在水平钢架的两侧各开一个孔，在每个开孔内各穿入一根竖向杆201，所述的竖向杆可透过开孔上下滑动，在每一根竖向杆的两端各布置有一条谐振弹簧203，两根竖向杆的顶端之间通过横向连接构件202相连接，底端则都固定安装至漂浮在海面的浮子206上，此外还在水平钢架上沿竖直方向设置垂荡捕获双作用液压缸301，该垂荡捕获双作用液压缸的活塞杆固定安装在横向连接构件上，其上下两端则分别与上述另外两个三通上的液压输油管305，306相连通。

具体的说，在本实施例中，双作用液压缸的两端分别与一个三通相对应，由于双作用液压缸有两个，故而设置了四个三通。

在本实施例中，四根竖直桩柱的顶端高度相同，构成同一矩形的四个顶点。在与液压系统平台相邻的竖直桩柱上安装平台梯子404。在高压油管上安装压力计312，在电磁球阀与液压马达进油口之间的管路上安装压力计315。在两根横向连接构件上各安装一块彼此相对的竖向方板，水平保护杆安装在两块竖向方板之间，纵荡捕获双作用液压缸固定安装在其中一块竖向方板上。在竖向杆和水平钢架之间还安装有竖向固定件204，所述竖向固定件包括三根斜向的固定杆，各固定杆的底部固定在水平钢架上，顶部与一个水平块固定连接，竖向杆穿透水平块并可沿其上下滑动。在浮子的两侧设置浮子固定支架205，竖向杆的底端固定安装在浮子固定支架上。

本实施例还公开了一种发电方法，使用上述的发电装置，发电装置安装就位并启用后，漂浮在海面上的浮子随海浪起伏发生上下垂荡和前后纵荡，浮子上下垂荡可带动竖向杆及横向连接构件上下往复运动，从而拉动固定安装在横向连接构件上的垂荡捕获双作用液压缸的活塞杆上下往复运动，活塞杆向上运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与垂荡捕获双作用液压缸下端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入垂荡捕获双作用液压缸的下端，把高压油从垂荡捕获双作用液压缸的上端通过与垂荡捕获双作用液压缸上端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内，活塞杆向下运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与垂荡捕获双作用液压缸上端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入垂荡捕获双作用液压缸的上端，把高压油从垂荡捕获双作用液压缸的下端通过与垂荡捕获双作用液压缸下端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内；浮子前后纵荡可带动竖向杆及水平钢架前后往复运动，从而拉动固定安装在横向支撑构件上的纵荡捕获双作用液压缸的活塞杆前后往复运动，活塞杆向前运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与纵荡捕获双作用液压缸后端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入纵荡捕获双作用液压缸的后端，把高压油从纵荡捕获双作用液压缸的前端通过与纵荡捕获双作用液压缸前端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内，活塞杆向后运动时，把油箱里的低压油通过低压油管、与纵荡捕获双作用液压缸前端相对应三通上的单向入油阀和液压输油管吸入纵荡捕获双作用液压缸的前端，把高压油从纵荡捕获双作用液压缸的后端通过与纵荡捕获双作用液压缸后端相对应三通上的液压输油管、单向出油阀和高压油管挤入蓄能器内；蓄能器内高压油的增加使蓄能器不断积累能量，当蓄能器内高压油升至一定压力值时开启电磁球阀释放能量，高压油在进入液压马达并驱动其转动后变为低压油，液压马达转动可以带动发电机发电，低压油则从液压马达的出油口流出至油箱，当蓄能器内高压油降至一定压力值时关闭电磁球阀，使蓄能器内高压油继续增加以重新积累能量。