一种基于声波的恒流波浪发电装置的制作方法

1.本发明属于波浪发电技术领域，具体涉及一种基于声波的恒流波浪发电装置。


背景技术：

2.海洋波浪能是新能源的一种，人们运用机械制造技术和发电技术进行有效组合形成波浪能发电装置，将海洋中取之不尽、用之不竭的波浪能以低成本的形式转化为电能，有效改善了能源短缺问题和环境污染问题，波浪能具有可再生、储量大、分布广等特点，因此，波浪发电一直倍受人们重视和关注。
3.公开号为cn102734052b的中国专利公开了一种可抗风暴冲击的波浪发电装置，波浪能转化浮筒、导向柱、支撑平台、大液压马达驱动发电装置、液压油缸、小液压马达驱动发电装置和波浪发电室组成可抗风暴冲击的波浪发电装置；其主要连接方式为：液压油缸、大液压马达驱动发电装置和小液压马达驱动发电装置均安装在波浪发电室内，而只有液压油缸的活塞杆穿过支撑平台与波浪能转化浮筒相连接，有效地提高了发电系统设备的防腐性能。本发明的波浪能转化技术可使波浪能转化浮筒只沿着导向柱上下运动，从而既省掉了常规波浪发电装置所配置的锚固系统，又可抵御风暴的冲击，特别适宜于大型波浪发电装置的开发应用，具有非常高的推广应用价值。
4.但是，现有的波浪发电装置坑风暴能力弱，并且利用波浪进行发电时需要适当的浪幅，浪幅过大容易使设备受损发生故障，浪幅过小则会导致发电效率低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种基于声波的恒流波浪发电装置，用以解决现有技术装配、维修时费时费力，效率低，且连接不稳定、结构强度低；波浪发电装置坑风暴能力弱，并且利用波浪进行发电时需要适当的浪幅，浪幅过大容易使设备受损发生故障，浪幅过小则会导致发电效率低等问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
7.一种基于声波的恒流波浪发电装置，包括赫姆霍兹旋转木马、震荡浮子、震荡臂、液压气缸和恒流组件，所述赫姆霍兹旋转木马与震荡浮子连接，所述震荡浮子还与震荡臂固定连接，所述震荡臂与液压气缸活动连接，所述恒流组件设于赫姆霍兹旋转木马下侧。
8.优选的，所述赫姆霍兹旋转木马包括赫姆霍兹共振器、转子、固定杆、转轴和转轴轴承，所述赫姆霍兹共振器和固定杆均设有多个，所述转子与固定杆固定连接，所述固定杆与赫姆霍兹共振器固定连接，所述转子与转轴固定连接，所述转轴与转轴轴承的内壁固定连接。
9.优选的，所述恒流组件包括切换结构、传动结构和拉伸结构，所述切换结构与传动结构啮合，所述传动结构与拉伸结构啮合。
10.优选的，所述切换结构包括转轴齿轮、切换连接齿轮、切换锥齿轮、滑动板、切换滑轨和切换气缸，所述转轴齿轮与切换连接齿轮啮合，所述切换连接齿轮与切换锥齿轮啮合，
所述切换锥齿轮的轴与滑动板固定连接，所述滑动板与切换滑轨活动连接，所述滑动板还与切换气缸连接。
11.优选的，所述传动结构包括正向传动齿轮、逆向传动齿轮、锥齿轮组、齿轮皮带组和传动轴，所述正向传动齿轮与逆向传动齿轮同轴连接，所述逆向传动齿轮与锥齿轮组通过同轴连接，所述锥齿轮组与齿轮皮带组通过轴连接，所述齿轮皮带组与传动轴固定连接。
12.优选的，所述拉伸结构包括拉伸锥齿轮、拉伸连接齿轮、丝杆、移动块、丝杆固定座和拉伸气缸，所述拉伸锥齿轮与拉伸连接齿轮啮合，所述拉伸连接齿轮与丝杆同轴连接，所述丝杆与移动块螺纹连接，所述丝杆与丝杆固定座活动连接，所述移动块与拉伸气缸固定连接。
13.优选的，所述震荡臂包括前臂、后臂和连接结构，所述前臂与后臂通过连接结构连接，所述后臂右侧设有旋转结构。
14.优选的，所述震荡浮子与震荡臂之间设有连接杆，所述连接杆分为两部分震荡浮子连接杆和臂连接杆，所述震荡浮子连接杆下侧与震荡浮子上侧固定连接，所述震荡浮子连接杆上侧与臂连接杆下侧固定连接，所述臂连接杆与震荡臂下侧固定连接。
15.上述的一种基于声波的恒流波浪发电装置的使用方法，包括以下步骤：
16.s1,当浪幅正常时，浪带动震荡浮子上下浮动，并通过震荡臂来使得液压气缸工作，进而使得与液压气缸连接的发电机工作，从而实现发电；
17.s2,当浪幅小于发电的区间范围时，在赫姆霍兹推力的作用下赫姆霍兹共振器通过固定杆使得转子转动，进而使得转轴转动，此时切换锥齿轮与正向传动齿轮啮合，转轴转动通过切换结构和传动结构来使得拉伸气缸工作，进而使得震荡臂进一步加大上下震荡的幅度，使得液压气缸的工作效率与浪幅小的时候工作效率一致；
18.s3,当浪幅过大时，切换锥齿轮与逆向传动齿轮啮合，通过拉伸气缸来减小震荡臂的震荡幅度，并且拉伸气缸通过切换结构、传动结构和拉伸结构来减缓动能，同时赫姆霍兹旋转木马转动会产生动能，此时，赫姆霍兹旋转木马产生的动能用于抵消拉伸气缸传递过来的动能。
19.其中s2又包括：转轴转动使得转轴齿轮转动，转轴齿轮转动通过切换连接齿轮和切换锥齿轮使得正向传动齿轮转动，再通过锥齿轮组和齿轮皮带组使得传动轴转动，传动轴转动又通过拉伸锥齿轮和拉伸连接齿轮使得丝杆转动，丝杆转动使得移动块移动，进而带动拉伸气缸工作。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.本发明的一种基于声波的恒流波浪发电装置，本发明主要是通过海浪的声音通过共振来使得赫姆霍兹共振器转动产生动能，再通过动能来增加和减缓震荡臂的震荡幅率，保证液压气缸的运行效率，从而保证发电机的效率恒定，使得输出的电流为恒定电流，其中切换结构与传动结构的不同位置连接实现加剧和减缓震荡臂的幅率，正向则把动能传输到气缸来增加震荡幅率，反向则通过赫姆霍兹推力来抵消波浪带来的力，增加装置的适用性。
附图说明
22.图1为本发明一种基于声波的恒流波浪发电装置实施例的立体结构示意图(状态一)；
23.图2为本发明一种基于声波的恒流波浪发电装置实施例的立体结构示意图(状态二)；
24.图3为本发明一种基于声波的恒流波浪发电装置实施例中恒流组件的结构示意图；
25.图4为图3a处的放大示意图；
26.图5为图3b处的放大示意图；
27.图6为图3c处的放大示意图；
28.附图中涉及到的附图标记有：赫姆霍兹旋转木马1、赫姆霍兹共振器101、转子102、固定杆103、转轴104、转轴轴承105、震荡浮子2、震荡臂3、前臂301、后臂302、连接结构303、液压气缸4、恒流组件5、切换结构501、转轴齿轮5011、切换连接齿轮5012、切换锥齿轮5013、滑动板5014、切换滑轨5015、切换气缸5016、传动结构502、正向传动齿轮5021、逆向传动齿轮5022、锥齿轮组5023、齿轮皮带组5024、传动轴5025、拉伸结构503、拉伸锥齿轮5031、拉伸连接齿轮5032、丝杆5033、移动块5034、丝杆固定座5035、拉伸气缸5036、连接杆6、震荡浮子连接杆601、臂连接杆602。
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.实施例一
32.如图1-6所示，一种基于声波的恒流波浪发电装置，包括赫姆霍兹旋转木马1、震荡浮子2、震荡臂3、液压气缸4和恒流组件5，赫姆霍兹旋转木马1与震荡浮子2连接，震荡浮子2还与震荡臂3固定连接，震荡臂3与液压气缸4活动连接，恒流组件5设于赫姆霍兹旋转木马1下侧。
33.赫姆霍兹旋转木马1包括赫姆霍兹共振器101、转子102、固定杆103、转轴104和转轴轴承105，赫姆霍兹共振器101和固定杆103均设有多个，转子102与固定杆103固定连接，固定杆103与赫姆霍兹共振器101固定连接，转子102与转轴104固定连接，转轴104与转轴轴承105的内壁固定连接。进一步说明，赫姆霍兹共振器101是由几个空腔组成，在海浪冲击岸边或者海浪再流动的时候会发生声音，声音会通过空气振动，进而使得空腔引起共振，其中共振频率的计算公式为共振会使得空气进入空腔，此时空腔内的温度会上升，温度上升是因为空腔内的空气压缩和外部空气的流入，当温度升高后，导致空腔壁形变，使得空腔的共振频率发生变化，时间越长，空腔内的空气会形成涡旋，涡旋会从空腔
的开口处射出，对空腔形成反向推力，所以声音越大，赫姆霍兹共振器101旋转越快，进而产生的动能越大，此设计是通过赫姆霍兹原理来实现声能转换为动能。
34.恒流组件5包括切换结构501、传动结构502和拉伸结构503，切换结构501与传动结构502啮合，传动结构502与拉伸结构503啮合。
35.切换结构501包括转轴齿轮5011、切换连接齿轮5012、切换锥齿轮5013、滑动板5014、切换滑轨5015和切换气缸5016，转轴齿轮5011与切换连接齿轮5012啮合，切换连接齿轮5012与切换锥齿轮5013啮合，切换锥齿轮5013的轴与滑动板5014固定连接，滑动板5014与切换滑轨5015活动连接，滑动板5014还与切换气缸5016连接。进一步说明，此设计主要是通过切换气缸5016来控制切换锥齿轮5013的位置，使得切换锥齿轮5013与正向传动齿轮5021和逆向传动齿轮5022连接进而实现拉伸结构503的转向不同，进而来控制浪幅不同时的加剧和缓冲的作用。
36.传动结构502包括正向传动齿轮5021、逆向传动齿轮5022、锥齿轮组5023、齿轮皮带组5024和传动轴5025，正向传动齿轮5021与逆向传动齿轮5022同轴连接，逆向传动齿轮5022与锥齿轮组5023通过同轴连接，锥齿轮组5023与齿轮皮带组5024通过轴连接，齿轮皮带组5024与传动轴5025固定连接。进一步说明，锥齿轮组5023包括一个横向锥齿轮和纵向锥齿轮，两个锥齿轮啮合，并且横向锥齿轮和逆向传动齿轮5022是用同一个轴，纵向锥齿轮和齿轮皮带组5024是同一个轴，齿轮皮带组5024包括两个平齿轮和皮带，通过皮带实现两个齿轮的传动，并且所有齿轮的外侧设有一个固定架，用于固定这些齿轮的相对位置关系，此结构在运行时，正向传动齿轮5021与逆向传动齿轮5022会同时、反向同速的转动。
37.拉伸结构503包括拉伸锥齿轮5031、拉伸连接齿轮5032、丝杆5033、移动块5034、丝杆固定座5035和拉伸气缸5036，拉伸锥齿轮5031与拉伸连接齿轮5032啮合，拉伸连接齿轮5032与丝杆5033同轴连接，丝杆5033与移动块5034螺纹连接，丝杆5033与丝杆固定座5035活动连接，移动块5034与拉伸气缸5036固定连接。进一步说明，拉伸气缸5036在浪幅较小的时候加强震荡臂3的晃动幅度，在浪幅较大的时候反向减缓震荡臂3的晃动幅度，通过拉伸气缸5036的拉伸来使得移动块5034左右移动，并实现丝杆5033的转动，并通过拉伸锥齿轮5031和拉伸连接齿轮5032来使得传动结构502和切换结构501运行。
38.实施例二
39.本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-6所示，一种基于声波的恒流波浪发电装置，包括赫姆霍兹旋转木马1、震荡浮子2、震荡臂3、液压气缸4和恒流组件5，赫姆霍兹旋转木马1与震荡浮子2连接，震荡浮子2还与震荡臂3固定连接，震荡臂3与液压气缸4活动连接，恒流组件5设于赫姆霍兹旋转木马1下侧。
40.赫姆霍兹旋转木马1包括赫姆霍兹共振器101、转子102、固定杆103、转轴104和转轴轴承105，赫姆霍兹共振器101和固定杆103均设有多个，转子102与固定杆103固定连接，固定杆103与赫姆霍兹共振器101固定连接，转子102与转轴104固定连接，转轴104与转轴轴承105的内壁固定连接。进一步说明，赫姆霍兹共振器101是由几个空腔组成，在海浪冲击岸边或者海浪再流动的时候会发生声音，声音会通过空气振动，进而使得空腔引起共振，其中共振频率的计算公式为共振会使得空气进入空腔，此时空腔内的温度会上升，温度上升是因为空腔内的空气压缩和外部空气的流入，当温度升高后，导致空腔壁形变，使得空腔的共振频率发生变化，时间越长，空腔内的空气会形成涡旋，涡旋会从空腔
的开口处射出，对空腔形成反向推力，所以声音越大，赫姆霍兹共振器101旋转越快，进而产生的动能越大，此设计是通过赫姆霍兹原理来实现声能转换为动能。
41.恒流组件5包括切换结构501、传动结构502和拉伸结构503，切换结构501与传动结构502啮合，传动结构502与拉伸结构503啮合。
42.切换结构501包括转轴齿轮5011、切换连接齿轮5012、切换锥齿轮5013、滑动板5014、切换滑轨5015和切换气缸5016，转轴齿轮5011与切换连接齿轮5012啮合，切换连接齿轮5012与切换锥齿轮5013啮合，切换锥齿轮5013的轴与滑动板5014固定连接，滑动板5014与切换滑轨5015活动连接，滑动板5014还与切换气缸5016连接。进一步说明，此设计主要是通过切换气缸5016来控制切换锥齿轮5013的位置，使得切换锥齿轮5013与正向传动齿轮5021和逆向传动齿轮5022连接进而实现拉伸结构503的转向不同，进而来控制浪幅不同时的加剧和缓冲的作用。
43.传动结构502包括正向传动齿轮5021、逆向传动齿轮5022、锥齿轮组5023、齿轮皮带组5024和传动轴5025，正向传动齿轮5021与逆向传动齿轮5022同轴连接，逆向传动齿轮5022与锥齿轮组5023通过同轴连接，锥齿轮组5023与齿轮皮带组5024通过轴连接，齿轮皮带组5024与传动轴5025固定连接。进一步说明，锥齿轮组5023包括一个横向锥齿轮和纵向锥齿轮，两个锥齿轮啮合，并且横向锥齿轮和逆向传动齿轮5022是用同一个轴，纵向锥齿轮和齿轮皮带组5024是同一个轴，齿轮皮带组5024包括两个平齿轮和皮带，通过皮带实现两个齿轮的传动，并且所有齿轮的外侧设有一个固定架，用于固定这些齿轮的相对位置关系，此结构在运行时，正向传动齿轮5021与逆向传动齿轮5022会同时、反向同速的转动。
44.拉伸结构503包括拉伸锥齿轮5031、拉伸连接齿轮5032、丝杆5033、移动块5034、丝杆固定座5035和拉伸气缸5036，拉伸锥齿轮5031与拉伸连接齿轮5032啮合，拉伸连接齿轮5032与丝杆5033同轴连接，丝杆5033与移动块5034螺纹连接，丝杆5033与丝杆固定座5035活动连接，移动块5034与拉伸气缸5036固定连接。进一步说明，拉伸气缸5036在浪幅较小的时候加强震荡臂3的晃动幅度，在浪幅较大的时候反向减缓震荡臂3的晃动幅度，通过拉伸气缸5036的拉伸来使得移动块5034左右移动，并实现丝杆5033的转动，并通过拉伸锥齿轮5031和拉伸连接齿轮5032来使得传动结构502和切换结构501运行。
45.震荡臂3包括前臂301、后臂302和连接结构303，前臂301与后臂302通过连接结构303连接，后臂302右侧设有旋转结构3021。进一步说明，前臂301和后臂302在浪幅较大的时候能够更好的减缓波浪冲击，增加摩檫力，使得装置不容易被波浪损坏，传动的长度越长，动能损失越大，以此来保证发电震荡臂3的晃动频率保持在一个平稳的区间，保证发电效率恒定。
46.震荡浮子2与震荡臂3之间设有连接杆6，连接杆6分为两部分震荡浮子连接杆601和臂连接杆602，震荡浮子连接杆601下侧与震荡浮子2上侧固定连接，震荡浮子连接杆601上侧与臂连接杆602下侧固定连接，臂连接杆602与震荡臂3下侧固定连接。进一步说明，连接杆6在此处主要是起到一个连接和传动作用，通过两个连杆的连接使得震荡浮子1的上下起伏范围控制在一定范围内，避免浪潮过大震荡浮子的欺负高度差过大，导致装置损坏。
47.实施例二相对于实施例一的优点在于：
48.1)前臂301和后臂302在浪幅较大的时候能够更好的减缓波浪冲击，增加摩檫力，使得装置不容易被波浪损坏，传动的长度越长，动能损失越大，以此来保证发电震荡臂3的
晃动频率保持在一个平稳的区间，保证发电效率恒定；
49.2)连接杆6主要是起到一个连接和传动作用，通过两个连杆的连接使得震荡浮子1的上下起伏范围控制在一定范围内，避免浪潮过大震荡浮子的欺负高度差过大，导致装置损坏。
50.上述的一种基于声波的恒流波浪发电装置的使用方法，包括以下步骤：
51.s1,当浪幅正常时，浪带动震荡浮子2上下浮动，并通过震荡臂3来使得液压气缸4工作，进而使得与液压气缸4连接的发电机工作，从而实现发电；
52.s2,当浪幅小于发电的区间范围时，在赫姆霍兹推力的作用下赫姆霍兹共振器101通过固定杆103使得转子102转动，进而使得转轴104转动，此时切换锥齿轮5013与正向传动齿轮5021啮合，转轴104转动通过切换结构501和传动结构502来使得拉伸气缸5036工作，进而使得震荡臂3进一步加大上下震荡的幅度，使得液压气缸4的工作效率与浪幅小的时候工作效率一致；
53.s3,当浪幅过大时，切换锥齿轮5013与逆向传动齿轮5022啮合，通过拉伸气缸5036来减小震荡臂3的震荡幅度，并且拉伸气缸5036通过切换结构501、传动结构502和拉伸结构503来减缓动能，同时赫姆霍兹旋转木马1转动会产生动能，此时，赫姆霍兹旋转木马1产生的动能用于抵消拉伸气缸5036传递过来的动能。
54.其中s2又包括：转轴104转动使得转轴齿轮5011转动，转轴齿轮5011转动通过切换连接齿轮5012和切换锥齿轮5013使得正向传动齿轮5021转动，再通过锥齿轮组5023和齿轮皮带组5024使得传动轴5025转动，传动轴5025转动又通过拉伸锥齿轮5031和拉伸连接齿轮5032使得丝杆5033转动，丝杆5033转动使得移动块5034移动，进而带动拉伸气缸5036工作。
55.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。