一種具有三自由度六支鏈海浪能發電裝置的制作方法

背景技術：
海浪運動可以視為周期性的規則波動，漂浮在海面上的物體隨著波浪的推進做上下垂蕩運動和隨波推進方向的搖擺運動，如果海浪發電裝置吸能機構在上下移動和擺動時均能做功，則裝置發電效率會大大提高，現有的海浪發電裝置吸能機構多數為單一自由度機構，也有全自由度機構，導致海浪發電裝置吸能機構的自由度與實際海浪運動不匹配，降低發電效率。目前制約海浪發電技術的應用有以下原因：一是裝置發電效率較低，投入與產出不成正比；二是裝置結構復雜，連續運行可靠性較低；三是裝置壽命低，維修、更換不便。如果能夠克服上述不足，海浪發電技術必將得到長足的發展。

技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供了一種結構簡單、可靠性高、吸能和發電效率高、復位迅速、密封防腐蝕的三自由度六支鏈海洋波浪能發電裝置。

本發明的海洋波浪能發電裝置整體固定在海洋平臺上，海洋平臺固定于海底。本發明主要包括：固定平臺、保護罩、運動浮子、液壓缸、高壓匯集油箱、低壓分流油箱、液壓馬達、發電機和平衡氣囊，其中保護罩為可伸縮的波紋管結構，其兩端分別與固定平臺和運動浮子固定密封，用于保護液壓缸裝置和其它件免受海水侵蝕，在保護罩內，六個液壓缸并列布置于固定平臺與運動浮子之間，六個液壓缸活塞桿的端部均通過球副與運動浮子連接，三個液壓缸缸體的端部通過轉動鉸鏈與固定平臺連接，另外三個液壓缸缸體的端部通過球副與固定平臺連接，轉動鉸鏈和球副交錯布置，所述運動浮子為密封的圓柱形中空結構，運動浮子隨著波浪運動驅動液壓裝置運動做功；高壓匯集油箱和低壓分流油箱均設在固定平臺上，在高壓匯集油箱的上部設有出油孔，其下部設有與液壓缸數量相等的進油孔，在低壓分流油箱的上部設有進油孔，在下部設有與液壓缸數量相等的出油孔；上述所有液壓缸均設有進出油口，液壓缸進出油口與三通接頭的一個油口相連，三通接頭的另外兩個油孔分別通過第一單向閥和第二單向閥與高壓油箱進油孔和低壓油箱出油孔連接；設在海洋平臺上的液壓馬達進油孔通過管道與高壓匯集油箱出油孔連接，該液壓馬達的出油孔通過管道與低壓分流油箱的進油孔連接，液壓馬達通過聯軸器與設在海洋平臺上的發電機連接，高壓匯集油箱用于匯集六個液壓缸壓縮時產生的高壓油液，之后通過出油孔以及管路將高壓油液輸送到液壓馬達，低壓分流油箱用于回收液壓馬達做功之后的油液，并將其補充到拉伸時的各個液壓缸中；蓄能器設置在高壓匯集油箱與液壓馬達進油口之間的管道上；平衡氣囊設在海洋平臺上，該平衡氣囊與設在固定平臺上的平衡氣孔密封連接，平衡氣囊為容積可變的彈性結構，由于整個海浪發電裝置為密封結構，運動浮子在上下運動時，平衡氣囊能夠平衡保護罩內的壓力。

本發明的工作原理如下：

本發明裝置通過固定平臺固接在海洋平臺上，海洋平臺固定于海底，周期性的波浪作用在運動浮子上，迫使運動浮子隨波浪一起運動，運動浮子驅動六個液壓缸同時往復運動，當液壓缸被壓縮時，油液受壓經過高壓匯集油箱和管路流入液壓馬達，驅動液壓馬達運轉做功；當液壓缸被拉伸時，油液從液壓馬達的出油口匯集到低壓分流油箱中，活塞向后運動形成負壓將油液吸入液壓缸內，液壓缸復位為下一次壓縮做功做準備。

當管路中的油壓高于設定值時，蓄能器蓄能，當管路中的油壓低于設定值時，蓄能器釋放能量，最終穩定管路中的油壓，使液壓馬達勻速連續運轉，確保發電機穩定輸出。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

結構簡單、可靠性高、吸能和發電效率高、復位迅速、密封防腐蝕，可用于民用發電、海洋作業平臺、海洋浮標、海水淡化等領域。

附圖說明

圖1為本發明主視示意簡圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本發明裝置結構示意簡圖；

圖4為圖3的剖視圖。

圖中：1為海洋平臺、2為海洋波浪能發電裝置、3為平衡氣囊、4為管道、5為蓄能器、6為液壓馬達、7為聯軸器、8為發電機、9為固定平臺、10為轉動鉸鏈、11為球副、12為液壓缸、13為保護罩、14為球副、15為運動浮子、16為軟管、17為第一單向閥、18為第二單向閥、19為平衡氣孔、20為低壓分流油箱進油孔、21為高壓匯集油箱出油孔、22為低壓分流油箱、23為高壓匯集油箱、24為低壓分流油箱出油孔、25為高壓匯集油箱進油孔、26為液壓缸進出油孔。

具體實施方式

在圖1所示的三自由度六支鏈海洋波浪能發電裝置示意圖中，海洋波浪能發電裝置2固定在海洋平臺1上，海洋平臺固定于海底。如圖2、圖3和圖4所示，保護罩13為可伸縮的波紋管結構，其兩端分別與固定平臺9和運動浮子15固定密封，用于保護液壓缸裝置和其它件免受海水侵蝕，在保護罩內，六個液壓缸12并列布置于固定平臺與運動浮子之間，六個液壓缸活塞桿的端部均通過球副14與運動浮子連接，三個液壓缸缸體的端部通過轉動鉸鏈10與固定平臺連接，另外三個液壓缸缸體的端部通過球副11與固定平臺連接，轉動鉸鏈和球副交錯布置，所述運動浮子為密封的圓柱形中空結構，運動浮子隨著波浪運動驅動液壓裝置運動做功；高壓匯集油箱23和低壓分流油箱22均設在固定平臺上，在高壓匯集油箱的上部設有高壓匯集油箱出油孔21，其下部設有與液壓缸數量相等的高壓匯集油箱進油孔25，在低壓分流油箱的上部設有低壓分流油箱進油孔20，在下部設有與液壓缸數量相等的低壓分流油箱出油孔24；上述所有液壓缸均設有液壓缸進出油口26，液壓缸進出油口與三通接頭軟管16的一個油口相連，三通接頭的另外兩個油孔分別通過第一單向閥17和第二單向閥18與高壓油箱進油孔和低壓油箱出油孔連接；設在海洋平臺上的液壓馬達6進油孔通過管道與高壓匯集油箱出油孔連接，該液壓馬達的出油孔通過管道與低壓分流油箱的進油孔連接，液壓馬達通過聯軸器7與設在海洋平臺上的發電機8連接，高壓匯集油箱用于匯集六個液壓缸壓縮時產生的高壓油液，之后通過出油孔以及管路將高壓油液輸送到液壓馬達，低壓分流油箱用于回收液壓馬達做功之后的油液，并將其補充到拉伸時的各個液壓缸中；蓄能器5設置在高壓匯集油箱與液壓馬達進油口之間的管道4上；平衡氣囊3設在海洋平臺上，該平衡氣囊與設在固定平臺上的平衡氣孔19密封連接，平衡氣囊為容積可變的彈性結構，由于整個海浪發電裝置為密封結構，運動浮子在上下運動時，平衡氣囊能夠平衡保護罩內的壓力。

液壓系統原理如下：

當液壓缸12在運動浮子15的驅動下做壓縮運動時，液壓缸12內部的油液呈壓縮狀態，此時第一單向閥17打開，第二單向閥18關閉，被壓縮的高壓油液通過第一單向閥17和高壓匯集油箱進油口25流入高壓匯集油箱23，在經過高壓匯集油箱出油口21到達液壓馬達6進油口，驅動液壓馬達6運轉做功；當液壓缸12在運動浮子15的驅動下做拉伸運動時，液壓缸12內部的油液呈負壓狀態，此時第一單向閥17關閉，第二單向閥18打開，做功后的油液經低壓匯集油箱進油口20進入低壓分流油箱22，再經過低壓分流油箱出油口24、第二單向閥18進入液壓缸12內。

工作原理如下：

通過固定平臺固接在海洋平臺上，海洋平臺固定于海底，周期性的波浪作用在運動浮子上，迫使運動浮子隨波浪一起運動，運動浮子驅動六個液壓缸同時往復運動，當液壓缸被壓縮時，油液受壓經過高壓匯集油箱和管道流入液壓馬達，驅動液壓馬達運轉做功。當液壓缸被拉伸時，油液從液壓馬達的出油口匯集到低壓分流油箱中，活塞向后運動形成負壓將油液吸入液壓缸內，液壓缸復位為下一次壓縮做功做準備。

當管道中的油壓高于設定值時，蓄能器蓄能，當管路中的油壓低于設定值時，蓄能器釋放能量，最終穩定管路中的油壓，使液壓馬達勻速連續運轉，確保發電機穩定輸出。