一种海浪能采集发电系统的制作方法

本技术涉及能量转换，涉及海洋能的采集利用，尤其涉及一种海浪能采集发电系统。

背景技术：

1、波浪能作为近年来兴起的一种可再生能源，具有巨大的潜力，且其开发过程对于环境的影响很小，是最理想的海洋能。但海浪能的开发与采集依然存在着许多难以攻克的难关，其稳定性差，且受地形影响，捕获地点受限，利用率低，还没有被大范围地利用及推广，因此对于设计更加可靠、稳定收集海浪能波动所产生的能量装置是十分迫切。

2、波浪能的采集技术形式多种多样，根据安装形式可分为固定式和漂浮式，根据工作原理的不同分为振荡体式、振荡水柱式和越浪式三类。

3、相比振荡水柱式和越浪式，我国对波浪能技术探索较多的是振荡体式，振荡体式形式繁多，其中有代表性的装置有以下几种：

4、鸭式波浪能发电装置：装置由主轴部分、鸭体部分和水下支撑部分组成，鸭体部分在波浪的作用下上下摆动捕获波浪能，波浪能驱动液压系统做功储存能量，进而带动发电机发电。

5、哪吒波浪能发电装置：漂浮点吸收直线发电波力装置，该装置采用双圆柱体漂浮结构，振荡浮子为蝶形，浮子中间直筒与水下阻尼板刚性相连，浮子振荡运动带动直筒内直线发电机发电。

6、鹰式波浪能发电装置：为了克服鸭式系列装置的缺点，广州能源所将鸭式装置与半潜驳船相结合，研发出鹰式波浪能转换装置，装置主要由鹰式吸波浮体、能量转换系统和半潜船体构成。“鹰式一号”波浪能发电装置采用液压式与直驱式组合的发电系统。

7、波浪能振荡体式能量采集方式是以单个浮子被海浪推动而作功来获取能量的，如浮子以上下运动的方式作功，则浮子的上升是被上升的波峰对浮子产生的浮力来实现的，而浮子的下降是当浮子在波谷时失去浮力由浮子自身的重力向下来实现的。波浪分近岸和离岸浪，有海浪和涌浪之分，且其大小、长短和位置从不重复，这对单个浮子对海浪能的采集并利用其直接发电带来了难度，所以业内一般将其转换成液压能储能后再发电，例如中国专利cn214787795u，提供的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，能量转换效率低。

8、波浪能发电技术发展至今，由于技术成熟度不一致，距离实现波浪能发电商业化仍有很长一段路要走。针对以往装置发电效率低、适应性差、生存时间短等不足之处，研究者们一直致力于装置技术与开发手段的创新研究。

9、因此亟需一种适用于能将浮子采集到的海浪能直接发电、将多个浮子采集到的能量能集中起来用于一个发电机上、使发电机的功率增大、装置要有一定的储能能力使发电机的转速平稳而使电压频率尽可能的平稳、具有抗恶劣天气能力的装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种海浪能采集发电系统，多个动力传输装置上的动力分别作用在一根主轴上带动发电机发电，多个动力传输装置上都单独安装有储能飞轮，能使主轴转速更平稳，提高发电效率。

2、本实用新型的目的是这样实现的：

3、一种海浪能采集发电系统，它包括一根主轴、多组能量采集传动组件、前离合器和发电机，每组能量采集传动组件包括多个传动单元，每个传动单元对应连接一个海浪采集单元；所述主轴设置在一个平台上，所述主轴的前端通过前离合器与发电机连接；所述海浪采集单元包括固定架、导轮、导轨和浮子，所述固定架内壁设有多条导轨，浮子通过导轮与导轨滑动连接；所述上牵引钢绳的端头通过多个滑轮变向后和浮子的顶面固定连接，所述下牵引钢绳的端头通过多个滑轮变向后和浮子的底面固定连接。

4、每个传动单元包括下牵引钢绳、上牵引钢绳、前齿轮箱、钢绳卷筒、后齿轮箱、卷筒传动轴、两个主轴小带轮、主轴单向轴承、主轴、前储能飞轮和后储能飞轮，所述前齿轮箱和后齿轮箱相对设置在钢绳卷筒的前后位置；两个主轴小带轮分别通过主轴单向轴承套设在主轴上；所述上牵引钢绳和下牵引钢绳为一根钢绳的上下两端，该钢绳绕设在钢绳卷筒上；所述钢绳卷筒的中心设有一根贯穿筒体的卷筒传动轴，所述卷筒传动轴的前后两端分别连接前齿轮箱和后齿轮箱。

5、进一步地，所述前齿轮箱通过前大带轮与前侧的主轴小带轮连接，该主轴小带轮前侧设有前储能飞轮，主轴小带轮和前储能飞轮刚性连接，所述前储能飞轮通过主轴单向轴承套设在主轴上。

6、进一步地，所述后齿轮箱通过后大带轮与后侧的主轴小带轮连接，该主轴小带轮后侧设有后储能飞轮，主轴小带轮和后储能飞轮刚性连接，所述后储能飞轮通过主轴单向轴承套设在主轴上。

7、进一步地，每组能量采集传动组件包括四个传动单元，四个传动单元包括排列在主轴两侧的右下传动单元、左下传动单元、左上传动单元和右上传动单元，所述左下传动单元和左上传动单元上下交错设置在主轴的左侧，右上传动单元和右下传动单元上下交错设置在主轴的右侧。

8、进一步地，所述主轴的后端通过后离合器与电动机连接，后离合器与电动机形成浮子的保护装置。

9、进一步地，所述前齿轮箱包括前大齿轮、前单向轴承、棘轮机构、中间齿轮、前小齿轮和前大带轮，所述卷筒传动轴的前端通过前单向轴承套设有前大齿轮，前大齿轮套装于前单向轴承上，前大齿轮通过中间齿轮与前小齿轮连接，即中间齿轮分别与大齿轮和前小齿轮啮合；所述前齿轮箱的外侧设有一个前大带轮，所述前大带轮与前小齿轮同轴设置；所述卷筒传动轴的前侧顶端设有棘轮机构。

10、进一步地，所述后齿轮箱包括后大齿轮、后单向轴承、后小齿轮和后大带轮，所述卷筒传动轴的后端通过后单向轴承套设有后大齿轮，后大齿轮套装于后单向轴承上，后大齿轮与后小齿轮啮合；所述后齿轮箱的外侧设有一个后大带轮，所述后大带轮与后小齿轮同轴设置。

11、进一步地，所述前单向轴承安装于卷筒传动轴上受力面为顺时针方向；所述后单向轴承安装于卷筒传动轴上受力面为逆时针方向；前后二个储能飞轮内的主轴单向轴承12安装时的受力面都为顺时针方向。

12、进一步地，所述固定架为长方体框架结构，四个竖直边框的内角内分别设有一条导轨，所述浮子的上下端各安装有四个导轮，所述导轮与导轨滑动配合，使得浮子与固定架滑动连接。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

14、本实用新型提供了一种海浪能采集发电系统，将多个单独的海浪能采集单元采集到的能量尽最大化的集合到一起来用于直接带动发电机发电，使发电机的功率增大到能达到商用化的功率。

15、本实用新型的每个海浪能采集单元都采用了单独的储能飞轮，使浮子上下动作而作功，首先分别作用到各自的储能飞轮上，每个储能飞轮根据采集到的功率大小飞轮的转速是不同的，采集到功率大的飞轮转速快，小的则转的慢，大的将功率传递到主轴得到负载后速度降到慢的飞轮速度，慢的飞轮所存储的功率才能增补上去；这样尽可能的使每个储能飞轮都能参与对主轴作功，提高采集功能效率。

16、本实用新型的单个海浪能采集单元的采集方式设计对采集能量效率也有很大影响，如浮子的形状、质量、载面积、牵引等，而本实用新型采用的是圆锥形形状的浮子，圆锥形形状浮子在固定架内能使海浪冲来的横向力产生一部分向上的竖力，可增加能量的采集。

17、本实用新型采用的是双牵引采集能量，即对浮子上浮时与浮子下沉时的能量分别采集，浮子上浮时的能量为浮子在浮子本来水平线以上多排开水体积的浮力，是活的，是随负载的增大而增大的；浮子下沉时能得到的能量为浮子自身的质量减去浮子失去体积的浮力的差；浮子在随海浪上升时在单位时间内多排开了水，下降时在单位时间内多失去了浮力，使上升下降的速度加快提高了加速度；有一定质量的浮子在海浪中起伏的高度可称有效震幅，当浮子有负载时的震幅称实际震幅，负载增大使震幅变小，负载变小可使震幅增大；当负载等于浮子的浮力或浮子的质量时将没有震幅。

18、本实用新型的海浪能采集装置是由多个浮子组成的，每个浮子都有自己的独立的能量采集系统，浮子随海浪一上一下作的功通过传动装置以旋转的方式使左右二个储能飞轮旋转并储能，浮子一上一下采集到的功是不同的，一般向上的浮力是大于浮子下沉时的重力的，因此二个储能轮的能量不同转速也不同。同样的多个浮子在同一时间内由于接受的浪高不可能相同，且是随机彼此起伏的，因此它们所对应的储能飞轮也都是快慢不一的。本实用新型的能量采集方式是每个浮子各自将海浪能采集到自己的储能飞轮上，然后主轴对安装于它自身身上的众多储能飞轮上的能量进行择优采集，主轴在每时都对转的快的也是能量大的储能飞轮进行采集，转的慢的则采集不到；但这一刻被主轴采集到的飞轮所对应的浮子由于得到了负载使浮子的震幅减小，下一刻可能从海浪中采到的能量将变小；而这一刻没有采集到能量的飞轮所对应浮子震幅将变大，能量将增大，下一刻就能被采集到；这样主轴对各个飞轮的能量转速起到了一个平抑的作用，使转的快的多个飞轮速度平缓下降，多个转的慢的等积聚了能量后也能被采集；由此主轴的功率可得到最大化的采集，转速功率可得到平稳的控制。

19、本实用新型的浮子采用了钢绳上下牵引结构，浮子在固定架内在导轮的约束下作上下运动而作功，浮子可在固定架内中间段任意位置对海浪能的采集，不受海水高低影响，因此本实用新型装置可安装于固定式、浮动式的平台上，只是安装于固定式平台上的固定架要长出一个潮水落差高度。

20、本实用新型的每个浮子都安装有大浪保护装置，当有台风来时人工或自动启动保护装置，使浮子只能上不能下，使浮子处在海浪之上，少受海浪冲击。

21、本实用新型的结构简单，运输安装方便，生产难度较低，有利于推广使用。