[发明专利]一种迎波面积可调的重力摆式波浪发电装置

说明书

本发明公开了一种迎波面积可调的重力摆式波浪发电装置，包括外框架、摆板单元、发电机、电机安装平台、铰支座、调节电机、转轴、动力转换机构、控制装置，所述外框架通过顶部铰支座活动连接所述电机安装平台，所述摆板单元通过上、下两端的转轴转动地排列设置在外框架内，所述调节电机位于外框架顶端水密机舱内并通过联轴器分别连接对应摆板单元上端的转轴，所述外框架通过动力转换机构与发电机的输入端驱动连接，所述控制装置通过电路连接发电机和调节电机。本发明通过对摆板单元的姿态调节以控制装置的迎波面积，进而调节整个装置的波浪力输出，实现控制不同海况下功率稳定输出，保证其极端大浪环境中正常工作和生存能力。

技术领域

本发明涉及一种波浪发电装置，尤其涉及一种迎波面积可调以改变装置所受波浪载荷的摆式波浪发电装置。

背景技术

环境、能源及人口压力加速了人类开发海洋的步伐。海洋中的波浪能资源丰富，人们发明了各种各样的波浪发电装置进行波浪能向电能的转换。波浪发电装置所处的海洋环境非常复杂，因此有效的波浪发电装置必须满足发电连续稳定、较好的生存能力和可维护性等特点。摆式波浪发电装置具有几何尺度较大、迎波面积较大的特点，因此其结构强度对波浪载荷具有较高的敏感度。然而目前研究的摆式波浪发电装置多为一块整体的摆板，在海况变化时装置所受波浪载荷变化较大，该种整体摆板的结构形式不能很好地适应海况的变化，因此不能动态地调整结构的有效迎波面积。在极端海况下，现有的技术多采用停止波浪发电装置的正常工作，沉入海底以躲避风浪；或者在设计阶段给与较大的结构载荷承载能力等等。上述诸措施具有一定的有效性，但同时也会带来较高的运营和生产成本等不利影响。

如上所述，摆式波浪发电装置具有较大的波浪承载面，大浪中会受到较大的波浪冲击力，导致摆板摇幅过大甚至超过其正常工作位置极限，使摆板装置发生致命的机械或结构损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以人工或自动控制的迎波面积可调的重力摆式波浪发电装置。通过对多个摆板单元迎波面积的控制，实现摆板在变化海况中保持整体受力稳定、摇摆幅值不致较大，进一步防止摆板结构强度、刚度、稳定性或输出过载的情形发生，保证其极端大浪环境中正常工作和良好生存能力的功能。

本发明的机构组成和技术方案如下：

一种迎波面积可调的重力摆式波浪发电装置，包括外框架、若干摆板单元、设置在电机安装平台上的发电机、铰支座、若干调节电机、转轴、动力转换机构、控制装置，所述的外框架通过顶部铰支座活动连接所述电机安装平台，所述若干摆板单元通过上、下两端的转轴转动地排列设置在外框架内，所述的调节电机位于外框架顶端水密机舱内并通过联轴器分别连接对应摆板单元上端的转轴，所述外框架通过动力转换机构与发电机的输入端驱动连接，将外框架的摆动运动转换为旋转运动驱动发电机旋转发电，所述的控制装置通过电路连接发电机和调节电机，用于通过调节电机调节摆板单元的有效迎波面积控制装置的波浪载荷。

本方案提供的迎波面积可调的重力摆式波浪发电装置可以在大浪中通过控制摆板单元的有效迎波面积控制装置的波浪载荷,如装置所在海域波高增加或波浪周期增大时，通过传感器实测的现场波浪参数并对比装置设计时的额定载荷，得出满足额定载荷的有效受波面积，通过调节电机调节摆板单元的迎浪角度以减小摆板的有效迎波面积。这样就无需改变负荷端的大小，实现了能量供给端的平衡。同时，在极端海况下完全使摆板单元的有效迎波面积最小，就不用采用其他技术所述的将整个装置卧底或拖离的老办法，将大大减小维护工作量和降低经济成本。因此既保证了发电量的连续稳定输出，也提高了装置的抗风浪生存能力。

进一步地，所述的动力转换机构为机械动力转换机构，包括动力输出轴、增速机构，所述的动力输出轴一端与铰支座相连接，随外框架的摆动同步转动，另一端与增速机构输入端相连接，所述增速机构的输出端与所述发电机的输入端驱动连接。本方案采用直驱发电结构，将发电机置于水面上，无需选择对密封性要求很高的发电机。

进一步地，所述的增速机构为齿轮增速机构。