本實用新型涉及一種網(wǎng)狀多節(jié)點伸縮桿式波浪能發(fā)電裝置，尤其是一種應用于廣闊海洋捕獲波浪能量的發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

隨著能源危機和環(huán)境惡化，完全無污染的波浪能已獲得各國科研工作者的廣泛關(guān)注。波浪能是海水周期性運動產(chǎn)生的勢能和動能，其本質(zhì)是風能作用在海平面所產(chǎn)生的。全球已有幾百臺海浪發(fā)電裝置投入運行，主要有振蕩水柱式、振蕩浮子式、擺動式、點頭鴨式等多種形式，但普遍存在波浪能捕獲效率相對較低、能量輸出不穩(wěn)定以及抗海浪沖擊能力較差等問題。為此，開發(fā)具有較高能量轉(zhuǎn)化效率、移動性強、抗海浪沖擊力強的波浪能發(fā)電裝置，具有重要實踐意義，可有效緩解沿海地區(qū)用電緊張以及海島居民用電短缺問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型主要技術(shù)任務是針對上述技術(shù)中存在的不足，提供一種網(wǎng)狀多節(jié)點伸縮桿式波浪能發(fā)電裝置。

本實用新型顯著特征是：包括波浪能捕獲、液壓泵高壓存儲以及液壓馬達膨脹發(fā)電三部分，其結(jié)構(gòu)由支撐軸、伸縮桿、橢球體、支撐架、角支撐球、中心支撐球、支撐軸、液壓泵、液壓馬達、高低壓油罐、發(fā)電機、Boost變流器和逆變器組成。波浪能捕獲是由支撐軸、伸縮桿及橢球體共同構(gòu)成的三位一體波浪能捕獲結(jié)構(gòu)，橢球體在波浪作用下作升降運動，驅(qū)動伸縮桿以支撐軸為支點作俯仰及俯仰方向上拉伸運動。所述支撐架由輕質(zhì)鋼管構(gòu)成，并通過鋼管與4個角支撐球和1個中心支撐球相連，構(gòu)成網(wǎng)狀多節(jié)點結(jié)構(gòu)，用于穩(wěn)定橢球體捕獲運動基點。所述液壓泵位于橢球體內(nèi)部，將橢球體捕獲的波浪能轉(zhuǎn)化為液壓能，經(jīng)管路、單向閥存儲至高壓油罐。所述液壓馬達在中心支撐球內(nèi)部，并經(jīng)流量閥門、管路和高壓油罐相連，液壓馬達和直流發(fā)電機機械耦合，共同將液壓能轉(zhuǎn)化為電能。所述Boost變流器低壓側(cè)和直流發(fā)電機輸出相連，用于調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)矩。

1、所述橢球體是波浪能捕獲主體，其兩側(cè)通過十字軸與伸縮桿一端相連，伸縮桿的另一端與支撐軸、角支撐球連接，橢球體對伸縮桿作拉伸運動捕獲波浪能量；其內(nèi)部裝設(shè)錐型齒輪、變速輪、棘輪，將橢球兩側(cè)伸縮桿俯仰運動傳遞至液壓泵機械軸，將波浪能轉(zhuǎn)化為液壓能。

2、所述中心支撐球內(nèi)部設(shè)置高低壓油罐、流量閥門、管路、單向閥、溢流閥、液壓馬達、直流發(fā)電機、Boost變流器以及逆變器，高壓油罐存儲各捕獲單元壓縮的高壓油；流量閥門調(diào)節(jié)液壓泵輸入流量，改變液壓馬達和發(fā)電機的輸入轉(zhuǎn)矩；單向閥防止低壓油回流，高壓油罐設(shè)置溢流閥。

本實用新型拓寬了波浪能發(fā)電裝置的應用范圍，可廣泛應用于擁有波浪能的任何場合；橢球體、伸縮桿及支撐軸三位一體的捕獲結(jié)構(gòu)，可使橢球自由運動，也可動態(tài)調(diào)整上下浮動周期，促使浮動頻率與海浪頻率一致，提高波浪能捕獲效率；波浪能發(fā)電裝置的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)規(guī)則布置提高了裝置穩(wěn)定性能，降低了裝置后期維護費用。液壓型儲能結(jié)構(gòu)有效消除了波浪能本身長短周期尺度的波動性和間歇性問題，確保負載供電質(zhì)量；基于閥門開度控制以及負載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的液壓馬達優(yōu)化控制，有效提高液壓能和電能高效轉(zhuǎn)換，從而進一步提高了波浪能捕獲效率；本實用新型將有效提升裝置靈活性、安全性以及波浪能捕獲效率，拓寬波浪能發(fā)電裝置應用范圍，降低了制造成本和維修費用，極大推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級。

附圖說明

圖1為網(wǎng)狀多節(jié)點伸縮桿式波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2為橢球個體內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)圖。

圖3為中心支撐球內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

本實用新型所設(shè)計的網(wǎng)狀多節(jié)點波浪能發(fā)電裝置（如圖1）包括中心支撐球（1）、橢球（2）、支撐球（3）、支撐軸（5）、支撐架（5）等組成。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：

本網(wǎng)狀多節(jié)點伸縮桿式波浪能發(fā)電裝置的橢球（2）、支撐軸（5）以及支撐球之間都是通過伸縮桿（8）、十字軸（7、9）連接，每個節(jié)點伸縮都嚴格限制在上下俯仰以及俯仰方向上拉伸等兩維運動，確保裝置靈活性和穩(wěn)定性。支撐球與支撐架之間是由剛性物體聯(lián)成一體，嚴格限制橢球漂浮運動能量捕獲的有效力矩基準點，其中支撐球和平衡體作為網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)漂浮支撐體。

橢球（2）為波浪能發(fā)電裝置波浪能捕獲主體，其在波浪作用下作上下漂浮運動，當橢球運動在波浪波谷到波峰過渡過程時，橢球隨波浪上移，此時支撐架上十字聯(lián)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，伸縮桿（10、21）隨橢球上仰，同時伸縮桿在俯仰方向以β₁和β₂角度開始拉伸（11），拉伸長度為L1和L2，驅(qū)動橢球內(nèi)十字軸順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動變速齒輪（12、13、14）旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)錐形齒輪（15）耦合結(jié)構(gòu)，帶動橢球兩側(cè)伸縮桿間的聯(lián)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，在中心聯(lián)軸上安裝有兩個單向棘輪，其中棘輪1（17）為上仰時和液壓泵軸耦合，另一棘輪2（20）則在下抑時和液壓泵軸耦合，驅(qū)動液壓泵（22）將低壓油壓縮儲存；此時棘輪1工作帶動液壓泵軸旋轉(zhuǎn)，而棘輪2空轉(zhuǎn)；橢球兩側(cè)的伸縮桿運動過程完全對稱，但須滿足相關(guān)約束β₁=β₂、L1=L2，方可確保其僅可進行上下漂浮運動。

圖3為中心支撐球內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其內(nèi)設(shè)置有高壓油罐（30）、低壓油罐（25）、流量閥門（28內(nèi)部）、壓力傳感器、液壓馬達（27）、發(fā)電機（26）、Boost變流器、逆變器（31內(nèi)部）等設(shè)備，其中液壓馬達和發(fā)電機共同完成液壓能量到電能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化效率高低直接影響波浪能捕獲效率大小，為此采用基于流量閥門開度控制以及Boost變流器占空比相結(jié)合的協(xié)同控制，完成裝置發(fā)電部分優(yōu)化控制。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非是對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型保護范圍以內(nèi)。