本發(fā)明涉及波浪發(fā)電技術領域，尤其涉及一種浮式搖擺波浪能發(fā)電裝置。

背景技術：

人類社會步入二十一世紀后資源消耗加速，作為世界主要能源來源的煤、石油、天然氣等非可再生資源日漸枯竭，碳排放量過高所帶來的溫室效應以及生態(tài)環(huán)境破壞所產生的負面影響也日漸嚴重。隨著化石能源的日益緊張，陸地資源的日益緊缺，向廣闊的海洋發(fā)展是人類必經之路，波浪能作為海洋能的一種，是綠色、清潔、零污染排放的可再生能源，其開發(fā)利用具有廣闊的發(fā)展前景。據世界能源委員會的調查顯示，全球可利用的波浪能達到20億kW，相當于世界電產量的2倍。在一些特殊地區(qū)如偏遠海島，無居民海島，波浪發(fā)電具有極高的應用價值。另外，世界人口的60%居住在距海岸100km范圍內的沿海地區(qū)，隨著經濟全球化的發(fā)展及人們生活水平的提高，對能源的需求量越來越大，使得世界各國對能源的爭奪加劇，隨之帶來了許多新的問題和挑戰(zhàn)。因此，進行波浪能的開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，波浪能開發(fā)利用技術的主要包括筏式、點吸收式、振蕩水柱式和擺式波力發(fā)電技術等。其中擺式發(fā)電技術由于具有結構簡單、成本相對較低的優(yōu)點，近年來得到了快速發(fā)展。擺式裝置分為岸基式和離岸式兩種，由于離岸的波浪能大于岸邊的波浪，與岸基擺式發(fā)電技術相比，離岸式發(fā)電裝置的生存能力更強，因此，近年來波浪能發(fā)電技術向著離岸化的方向發(fā)展。目前，國外離岸擺式波浪能開發(fā)利用已接近商業(yè)化運行階段。由芬蘭AW—Energy公司開發(fā)的擺式裝置已在英國和葡萄牙進行了成功的試驗運行。英國Aquamarine 能源公司研發(fā)的“Oyster”式波浪能俘獲裝置，在波浪能轉換效率方面得到了更好地改進。

不論是岸基還是離岸擺式波浪能發(fā)電裝置一般都是固定式，與浮式發(fā)電裝置相比，固定式發(fā)電裝置對于抵抗災害性天氣的能力比較差，而且安裝地點也會受到限制，基建成本高，投入比較大。而漂浮式發(fā)電裝置由于漂浮相對運動產生則較為困難，致使發(fā)電效率低。另外目前常見的浮式發(fā)電裝置應對多變的波浪環(huán)境的能力較差，在海浪較大或者極端惡劣海況中，往往無法穩(wěn)定高效地工作。

技術實現(xiàn)要素：

為了彌補現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種浮式搖擺波浪能發(fā)電裝置，其可應用于近岸或外海，對海洋環(huán)境適應能力強，發(fā)電效率高且穩(wěn)定，抗腐蝕能力強。

為解決上述技術問題，本發(fā)明包括內含發(fā)電單元的柱狀殼體以及均與柱狀殼體固定連接的搖擺板和重物塊，所述柱狀殼體側端通過連接軸與機械能—水壓能轉化裝置密封轉動連接，所述機械能—水壓能轉化裝置設有內部空腔，該內部空腔由相互配合的壓水板和豎直擋水板分隔為左腔室和右腔室，所述壓水板與連接軸固定連接，所述豎直擋水板與機械能—水壓能轉化裝置殼體固定連接，所述機械能—水壓能轉化裝置的左腔室和右腔室分別通過水管與柱狀殼體相連接，所述柱狀殼體上連接設置有浮力桶。

進一步的，所述機械能—水壓能轉化裝置的左腔室設有左側進水單向閥和左側出水單向閥，機械能—水壓能轉化裝置的右腔室設有右側進水單向閥和右側出水單向閥，分別與左側進水單向閥和右側進水單向閥相連的水管均接入柱狀殼體進水口，分別與左側出水單向閥和右側出水單向閥相連的水管均接入柱狀殼體出水口。

進一步的，所述左腔室和右腔室內均對稱設置有極限位置觸發(fā)器。

進一步的，所述柱狀殼體兩端連接設置有錨鏈自動調整裝置，所述錨鏈自動調整裝置包括設置在電機內部的單片機以及與電機相連的旋轉軸，所述錨鏈自動調整裝置外殼上開設有錨鏈孔，旋轉軸上焊接或螺紋固定設有錨鏈扣。

進一步的，所述單片機與設置在機械能—水壓能轉化裝置的左腔室和右腔室內的極限位置觸發(fā)器為有線連接。

進一步的，所述電機內部的單片機與設置在機械能—水壓能轉化裝置的左腔室和右腔室內的極限位置觸發(fā)器為無線連接，所述電機內部設有與極限位置觸發(fā)器相互配合的無線通信模塊，用于接收極限位置觸發(fā)器發(fā)送的信號，并將該信號傳輸至單片機。

進一步的，所述機械能—水壓能轉化裝置有兩個，分別對稱設置在柱狀殼體的兩側端，所述浮力桶焊接或者螺紋固定連接在機械能—水壓能轉化裝置外側端。

進一步的，所述豎直擋水板一端豎直焊接在機械能—水壓能轉化裝置殼體上，另一端設有與連接軸相配合的凹槽。

進一步的，所述柱狀殼體為圓柱筒體，包括密封螺釘或螺紋連接的筒體和兩端部筒蓋，兩端部筒蓋與連接軸焊接或者螺紋固定連接。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明所述發(fā)電系統(tǒng)為由機械能—水壓能轉化裝置和設有發(fā)電單元的柱狀殼體組成的密封循環(huán)蒸餾水系統(tǒng)，系統(tǒng)內部注入蒸餾水后密封，避免內部發(fā)電裝置與海水的接觸，大大提高了裝置的防腐能力。

2.本發(fā)明所述柱狀殼體上固定連接有搖擺板和重物塊，無風浪等外力時，在重物塊的作用下?lián)u擺板呈豎直狀態(tài)，機械能—水壓能轉化裝置內部的壓水板通過連接軸與柱狀殼體相連，并可隨搖擺板同軸轉動。壓水板和豎直擋水板將機械能—水壓能轉化裝置內部空腔分隔為左腔室和右腔室，從而，不論搖擺板逆時針運動還是順時針運動，均可將波浪能轉化為壓水板的機械能，再由機械能—水壓能轉化裝置轉化為水壓能輸出。海域中強大的波浪能可有效保證整個裝置穩(wěn)定高效地進行電能轉化工作。

3. 本發(fā)明所述柱狀殼體兩側對稱設置兩個機械能—水壓能轉化裝置，并在機械能—水壓能轉化裝置外側對稱設置浮力桶，錨鏈自動調整裝置對稱設置在浮力桶上，使得整個裝置平衡能力大大增強，更有利于應對多變復雜的海況。

4. 本發(fā)明所述機械能—水壓能轉化裝置的左腔室設有左側進水單向閥和左側出水單向閥，機械能—水壓能轉化裝置的右腔室設有右側進水單向閥和右側出水單向閥，與左側進水單向閥和右側進水單向閥相連的水管均接入柱狀殼體進水口，與左側出水單向閥和右側出水單向閥相連的水管均接入柱狀殼體出水口。將雙向的機械運動產生的水壓能單向輸出，使柱狀殼體內部發(fā)電單元始終單向運轉，穩(wěn)定輸出電能。

5.本發(fā)明所述機械能—水壓能轉化裝置左腔室和右腔室內部均設有極限位置觸發(fā)器，該極限位置觸發(fā)器與錨鏈自動調整裝置有線連接或者通過無線通信模塊無線連接。當海域內風浪較大時，搖擺板運動幅度隨之增大，達到一定程度時搖擺板將會撞擊極限位置觸發(fā)器，極限位置觸發(fā)器將撞擊信號發(fā)送至錨鏈自動調整裝置，錨鏈自動調整裝置自動收緊錨鏈，整個裝置將逐漸下潛直至極限位置觸發(fā)器不再發(fā)出觸發(fā)信號為止。當外界波浪減小時，搖擺板擺幅變小，錨鏈自動調整裝置接收到發(fā)電量偏小的信號后，自動調整電機將錨鏈長度加大，使整個裝置上浮捕捉海面更強的波浪進行發(fā)電。從而使得本發(fā)明發(fā)電性能穩(wěn)定高效，且有效保證本發(fā)明廣泛應用于近岸、外?；蚝r較惡劣的海域，適用范圍更廣。

6. 本發(fā)明所述的水壓能—電能轉化在內含發(fā)電單元的柱狀殼體內完成，也可通過高壓水管將多個本發(fā)明發(fā)電裝置產生的高壓水輸送到海上發(fā)電平臺或是岸上發(fā)電站中進行發(fā)電。

7. 本發(fā)明所述豎直擋水板一端豎直焊接在機械能—水壓能轉化裝置殼體上，另一端設有與連接軸相配合的凹槽，使得機械能—水壓能轉化裝置左、右腔室水體流動大大降低，有效提高機械能—水壓能的轉化效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明機械能—水壓能轉化裝置結構示意圖；

圖3為本發(fā)明錨鏈自動調整裝置結構示意圖；

其中，1是機械能—水壓能轉化裝置；2是柱狀殼體；3是搖擺板；4是發(fā)電單元；5是錨鏈自動調整裝置；6是浮力桶；7是壓水板；8是豎直擋水板；9是連接軸；10是進水口；11是重物塊；12是出水口；13是左腔室；14是左側出水單向閥；15是左側進水單向閥；16是右腔室；17是極限位置觸發(fā)器；18是右側出水單向閥；19是右側進水單向閥；20是電機；21是旋轉軸；22是錨鏈孔；23是單片機；24是無線通信模塊；25是錨鏈扣。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種浮式搖擺波浪能發(fā)電裝置主要包括機械能—水壓能轉化裝置1、錨鏈自動調整裝置5以及內含發(fā)電單元4的柱狀殼體2。其中，柱狀殼體2優(yōu)選圓柱筒結構，包括密封螺釘或螺紋連接的筒體和兩端部筒蓋，兩端部筒蓋與連接軸9焊接或者螺紋固定連接，使得連接軸9可隨柱狀殼體2的轉動而轉動。柱狀殼體2也可采用本領域普通技術人員慣常使用的可有效降低阻力保證其可隨波浪平穩(wěn)轉動的其他結構。發(fā)電單元4優(yōu)選設置在柱狀殼體2的內部中央位置。柱狀殼體2上下兩側分別固定連接設置有相互配合的搖擺板3和重物塊11，使得無風浪的情況下，在重物塊11的重力作用下?lián)u擺板3可保持豎立狀態(tài)。柱狀殼體2兩側端面通過連接軸9與機械能—水壓能轉化裝置1密封轉動連接，此處密封轉動連接轉動軸承等結構，同時機械能—水壓能轉化裝置1內部壓水板7固定套接在連接軸9上，隨連接軸9的轉動而轉動。豎直擋水板8的一端焊接或者螺釘固定在機械能—水壓能轉化裝置1殼體內壁上，另一端開設有與連接軸9相配合的凹槽，凹槽內還可設置一層密封橡膠墊等，使得連接軸9在豎直擋水板8的凹槽內轉動，同時有效縮小豎直擋水板8與連接軸9之間的縫隙，增加機械能—水壓能轉化裝置1左、右空腔的密閉性。壓水板7的兩側端面與機械能—水壓能轉化裝置1殼體在不影響壓水板7轉動的情況下保持盡可能小的距離，從而將機械能—水壓能轉化裝置1內部空腔分隔為左腔室13和右腔室16，如圖2所示。左腔室13殼體外側設置有左側進水單向閥15和左側出水單向閥14，右腔室16殼體外側設置有右側進水單向閥19和右側出水單向閥18，左側進水單向閥15和右側進水單向閥19均連入總進水管，總進水管與柱狀殼體2的進水口10相連。左側出水單向閥14和右側出水單向閥18均連入總出水管，總出水管與柱狀殼體2的出水口12相連。當搖擺板3在風浪的作用下帶動壓水板7轉動時，導致左腔室13和右腔室16產生水壓差，當左腔室13內水壓為正壓時，左側出水單向閥14在正壓作用下開啟，將高壓水傳輸至柱狀殼體2，在發(fā)電單元的作用下將水壓能轉化為電能。此時，右腔室16內水壓為負壓，右側進水單向閥19在負壓作用下開啟，使得柱狀殼體2內水體流入右腔室16，完成一個循環(huán)。由此可見，本發(fā)明有效地將雙向機械運動產生的水壓能單向輸出，使柱狀殼體2內部發(fā)電單元4始終單向運轉，穩(wěn)定輸出電能。為增強整個裝置的平衡能力和浮力，在左右機械能—水壓能轉化裝置1外側對稱焊接或者螺紋固定連接有浮力桶6。

如圖1和圖3所示，本發(fā)明還包括設置在浮力桶6上的錨鏈自動調整裝置5，錨鏈自動調整裝置5包括電機20、設置在電機20內部的單片機23以及與電機20相連的旋轉軸21，旋轉軸21上焊接或螺紋固定設有錨鏈扣25，同時錨鏈自動調整裝置5外殼上開設有錨鏈孔22，錨鏈一端穿過錨鏈孔22后固定在錨鏈扣25上，從而使得錨鏈可隨旋轉軸21的轉動纏繞在旋轉軸21上或脫離旋轉軸21。此外，本發(fā)明在機械能—水壓能轉化裝置1左腔室13和右腔室16內對稱設置有極限位置觸發(fā)器17，極限位置觸發(fā)器17內部設有感應原件，與錨鏈自動調整裝置5通過電線等有線連接。當外界風浪過大時，搖擺板3由于擺動幅度過大導致壓水板7撞擊極限位置觸發(fā)器17，極限位置觸發(fā)器17將碰撞信號通過線纜傳輸至錨鏈自動調整裝置5內部單片機23，由單片機23根據預設程序控制電機20的正向轉動，自動收緊錨鏈，使整個裝置逐漸下潛直至極限位置觸發(fā)器17不再發(fā)出觸發(fā)撞擊信號為止。當外界波浪減小時，搖擺板3擺幅變小，錨鏈自動調整裝置5接收到發(fā)電量小于預設值的信號后，自動調整電機20反向轉動使錨鏈長度加大，從而使得整個裝置上浮捕捉海面更強的波浪進行發(fā)電。這樣可保持壓水板7始終維持在極限位置觸發(fā)器17周圍相對固定擺幅范圍內往復運動，從而使得本發(fā)明發(fā)電性能穩(wěn)定高效，且有效保證本發(fā)明廣泛應用于近岸、外海或海況惡劣海域，適用范圍更廣。本發(fā)明極限位置觸發(fā)器17與錨鏈自動調整裝置5也可采用無線連接，在錨鏈自動調整裝置5的電機20內部設有與極限位置觸發(fā)器17相互配合的無線通信模塊24，用于接收極限位置觸發(fā)器17發(fā)送的信號，并將該信號傳輸至單片機23。同時，本發(fā)明水壓能—電能轉化過程在內含發(fā)電單元4的柱狀殼體2內完成，也可通過高壓水管將多個本發(fā)明裝置產生的高壓水輸送到海上發(fā)電平臺或是岸上發(fā)電站中進行發(fā)電。