技术领域
[0001] 本实用新型涉及海洋
可再生能源利用技术领域，尤其是涉及一种点吸收式波浪能发电装置。
背景技术
[0002] 波浪能是一种清洁的海洋
可再生能源，由于具有绿色环保和储量丰富的特点，日益受到科研工作者的广泛关注。然而，海洋环境复杂多变，如何把波浪能有效转换成机械能，进而产生稳定、高效的
电能，一直是海洋波浪能技术领域亟需突破的难点所在。
[0003] 点吸收式波浪能发电技术是波浪能开发利用装置中研究最多的一种，主要利用振荡浮子在波浪
力作用下的升沉运动采集波浪能，其转化效率高、建造难度小、投资成本少、不受波浪方向影响。但对于现有的大多数点吸收式波浪能发电装置来说，捕获的波浪能
能量密度小，维护成本较高。因此，通过控制策略的引入，对海洋环境因素进行反馈调节，从而提高点吸收式波浪能装置的发电效率和发电
稳定性，将是未来点吸收式波浪能发电装置能否投入实际应用的关键。
[0004] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的
现有技术。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种点吸收式波浪能转换装置，解决了现有技术中的点吸收式波浪能发电装置捕获的波浪能
能量密度小、维护成本较高的技术问题。
[0006] 本实用新型提供的一种点吸收式波浪能发电装置，包括：波浪能俘获机构和能量转换机构；
[0007] 所述波浪能俘获机构包括
齿形带传动组件、浮体和压载组件，所述浮体漂浮于海面上；所述齿形带传动组件的一端连接所述浮体，另一端连接所述压载组件；
[0008] 所述压载组件能够调节自身重量以配合所述浮体使所述齿形带传动组件在竖直方向保持运动稳定；
[0009] 所述能量转换机构传动连接所述齿形带传动组件，以将所述齿形带传动组件的机械能转换为电能输出。
[0010] 作为一种进一步的技术方案，所述压载组件包括压载
箱体、空气补充器以及移动盘；
[0011] 所述压载箱体的顶部与所述齿形带传动组件连接，且所述压载箱体内形成有调节腔，所述调节腔的顶部与所述空气补充器连通，所述调节腔的底部设置有
海水进出口；
[0012] 所述移动盘可活动地设置于所述调节腔内，将所述调节腔上下分为空气腔和
海水腔。
[0013] 作为一种进一步的技术方案，所述压载组件还包括伺服
电机以及驱动
丝杠；
[0014] 所述驱动丝杠竖直设置于所述压载箱体内，所述
伺服电机传动连接所述驱动丝杠；
[0015] 所述移动盘
螺纹连接于所述驱动丝杠上。
[0016] 作为一种进一步的技术方案，所述能量转换机构包括液压转换组件和液压发电组件；
[0017] 所述液压转换组件传动连接所述齿形带传动组件，以将所述齿形带传动组件的机械能转换为液压能；
[0018] 所述液压发电组件与所述液压转换组件连接，用于将液压能转换为电能输出。
[0019] 作为一种进一步的技术方案，所述液压转换组件包括双向变量
柱塞泵、梭
阀和补油箱；
[0020] 所述双向变量柱塞泵具有第一油口和第二油口，所述第一油口通过第一油路与所述梭阀连通，所述第二油口通过第二油路与所述梭阀连通；
[0021] 所述补油箱设置于所述梭阀与所述双向变量柱塞泵之间，且所述补油箱分别与所述第一油路和所述第二油路连通；
[0022] 所述梭阀与所述液压发电组件连通；所述双向变量柱塞泵的动力
输入轴传动连接所述齿形带传动组件。
[0023] 作为一种进一步的技术方案，所述梭阀与所述液压发电组件之间依次设置有液压
蓄能器和溢流阀。
[0024] 作为一种进一步的技术方案，所述液压发电组件包括依次传动连接的
液压马达、
增速器和发电机；
[0025] 所述液压马达与所述液压转换组件连通。
[0026] 作为一种进一步的技术方案，所述齿形带传动组件包括齿形带、传动轮以及
张力调节结构；
[0027] 所述传动轮的外缘与所述齿形带
啮合，且所述传动轮传动连接所述能量转换机构；
[0028] 所述张力调节结构的一端固定于海底，另一端铰接所述能量转换机构，用于横向调节所述齿形带。
[0029] 作为一种进一步的技术方案，所述张力调节结构包括
液压缸体、阻尼器
连接杆、限位
弹簧以及张紧松缩
块；
[0030] 所述液压缸体的固定端固定于海床，动力输出端连接所述阻尼器连接杆；所述张紧松缩块用于铰接所述能量转换机构；
[0031] 所述阻尼器连接杆连接于所述张紧松缩块与所述液压缸体的动力输出端之间；
[0032] 所述限位弹簧的一端连接所述液压缸的固定端，另一端连接所述张紧松缩块。
[0033] 作为一种进一步的技术方案，所述传动轮与所述浮体之间设置有与所述齿形带啮合的第一张紧轮，所述传动轮与所述压载组件之间设置有与所述齿形带啮合的第二张紧轮。
[0034] 作为一种进一步的技术方案，还包括固定
支架；
[0035] 所述固定支架包括系泊平台、系泊
钢缆以及固定箱体；所述固定箱体设置于所述系泊平台下方；
[0036] 所述系泊平台通过所述系泊钢缆固定于海床；
[0037] 所述齿形带传动组件的一端连接位于所述系泊平台上方的浮体，另一端依次穿过所述系泊平台以及所述固定箱体连接位于所述固定箱体下方的压载组件；
[0038] 所述能量转换机构设置于所述固定箱体内，以传动连接所述齿形带传动组件。
[0039] 与现有技术相比，本实用新型所提供的点吸收式波浪能发电装置能够达到以下有益效果：
[0040] 本实用新型提供一种点吸收式波浪能发电装置，包括波浪能俘获机构和能量转换机构；波浪能俘获机构包括齿形带传动组件、浮体和压载组件，浮体漂浮于海面上；齿形带传动组件的一端连接浮体，另一端连接压载组件；压载组件能够调节自身重量以配合浮体使齿形带传动组件在竖直方向保持运动稳定；能量转换机构传动连接齿形带传动组件，以将齿形带传动组件的机械能转换为电能输出。
[0041] 本实用新型提供的点吸收式波浪能发电装置，采用压载组件的自重调节，稳定齿形带传动组件的运动，以适应不同大小波浪变化，提高波浪能量的收集效率，可高效、稳定地将波浪能转化为电能，为近海居民生活生产提供能源供给；整个装置结构简单、适合规模化建造，便于维护且成本低。
[0042] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的
说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、
权利要求书以及
附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0043] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044] 图1为本实用新型
实施例提供的一种点吸收式波浪能发电装置的结构示意图；
[0045] 图2为本实用新型实施例提供的一种点吸收式波浪能发电装置中能量转换机构与波浪俘获机构的连接结构示意图；
[0046] 图3为本实用新型实施例提供的一种点吸收式波浪能发电装置中张力调节结构与齿形带的连接结构示意图；
[0047] 图4为本实用新型实施例提供的一种点吸收式波浪能发电装置中张力调节结构与齿形带另一视
角的连接结构示意图；
[0048] 图5为本实用新型实施例提供的一种点吸收式波浪能发电装置中压载组件的结构示意图。
[0049] 图标：11－齿形带；12－传动轮；13－张力调节结构；131－液压缸体；132－阻尼器连接杆；133－限位弹簧；134－张紧松缩块；135－导向块；136－第一张紧轮；137－第二张紧轮；2－浮体；3－压载组件；31－压载箱体；311－空气腔；312－海水腔；3121－海水进出口；313－吊环； 32－空气补充器；33－移动盘；34－伺服电机；341－电机控制
电路板； 35－驱动丝杠；41－双向变量柱塞泵；411－动力输入轴；42－梭阀；43－补油箱；44－第一油路；441－第一
单向阀；45－第二油路；451－第二单向阀；46－液压蓄能器；461－第三单向阀；462－
节流阀；47－溢流阀； 51－液压马达；52－增速器；53－发电机；6－固定支架；
61－系泊平台； 62－系泊钢缆；63－固定箱体；7－海床。
具体实施方式
[0050] 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0051] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0052] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0053] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0054] 参照图1－5，本实用新型实施例提供一种点吸收式波浪能发电装置，包括：波浪能俘获机构和能量转换机构；波浪能俘获机构包括齿形带传动组件、浮体2和压载组件3，浮体2漂浮于海面上；齿形带传动组件的一端连接浮体2，另一端连接压载组件3；压载组件3能够调节自身重量以配合浮体2使齿形带传动组件在竖直方向保持运动稳定；能量转换机构传动连接齿形带传动组件，以将齿形带传动组件的机械能转换为电能输出。
[0055] 浮体2漂浮于海面上，能够随着海水的拨动上下移动，进而带动齿形带传动组件在竖直方向上移动。齿形带传动组件的运动的机械能通过能量转换组件传递并转化为电能输出，实现波浪能的能量转化。
[0056] 需要说明的是，本实施例中的浮体2可以为球形浮体2，也可以为其他形状。
[0057] 其中，齿形带传动组件能够沿竖直方向上下移动，其上下移动均能带
动能量转换机构的能量转换，提高了波浪能的捕获效率。
[0058] 海洋的海况变化比较难以控制，浮体2在海面上的浮动影响到齿形带传动组件的运动，而齿形带传动组件的机械运动是否平稳直接影响到波浪能量的转化。本实施例中，齿形带传动组件设置于压载组件 3与浮体2之间，齿形带传动组件的运动平稳与否由浮体2和压载组件3共同作用。压载组件3能够根据海况变化改变其自身的重力，以与浮体2配合，在不同的海况下保证齿形带传动组件的运动平稳性。
[0059] 本实用新型实施例提供的点吸收式波浪能发电装置，采用压载组件3的自重调节，稳定齿形带传动组件的运动，以适应不同大小波浪变化，提高波浪能量的收集效率，可高效、稳定地将波浪能转化为电能，为近海居民生活生产提供能源供给。整个装置结构简单、适合规模化建造，便于维护且成本低。
[0060] 具体地，参照图1，本实用新型实施例中还包括固定支架6；固定支架6包括系泊平台61、系泊钢缆62以及固定箱体63；固定箱体 63设置于系泊平台61下方；系泊平台61通过系泊钢缆62固定于海床7；齿形带传动组件的一端连接位于系泊平台61上方的浮体2，另一端依次穿过系泊平台61以及固定箱体63连接位于固定箱体63下方的压载组件3；能量转换机构设置于固定箱体63内，以传动连接齿形带传动组件。
[0061] 浮体2位于系泊平台61的上方，压载组件3位于固定箱体63 的下方，齿形带传动组件
自上而下穿过系泊平台61和固定箱体63，其上端连接浮体2，下端连接压载组件3。
[0062] 随着海水的
波动，浮体2上下运动，齿形带传动组件相对系泊平台61和固定箱体63上下移动，将机械能传递到固定箱体63内的能量转换机构中。整个点吸收式波浪能发电装置采用系泊结构方式固定，适合规模化建造，降低了平台建造成本和海域环境的要求。
[0063] 本实用新型至少一种实施例中，参照图5，压载组件3包括压载箱体31、空气补充器32以及移动盘33；压载箱体31的顶部与齿形带传动组件连接，且压载箱体31内形成有调节腔，调节腔的顶部与空气补充器32连通，调节腔的底部设置有海水进出口3121；移动盘 33可活动地设置于调节腔内，将调节腔上下分为空气腔311和海水腔312。
[0064] 压载箱体31的顶部设置有吊环313，用于连接齿形传动组件。
[0065] 压载箱体31内形成上述调节腔，该调节腔被活动的移动盘33 分为上下两部分，移动盘33上方为空气腔311，与空气补充器32连通，移动盘33下方为海水腔312，通过海水进出口3121与海水连通。由于移动盘33可活动地设置于调节腔内，通过移动盘33在竖直方向移动，就能改变空气腔311和海水腔312的空间大小。由于海水腔 312内的海水的量决定了整个压载组件3的重量，所以通过上下移动移动盘33改变海水腔312的空间大小，就能改变压载组件3的自身重量，以配合浮体2稳定齿形带传动组件的运动稳定性。在移动盘 33的上下运动中，空气补充器32用于为空气腔311输送气体，防止空气腔311内气压变小，对移动盘33的运动产生影响。
[0066] 需要说明的是，空气补充器32的数量为两个，设置于调节腔的两侧。并且，两个空气补充器32中空气体积之和大于调节腔的体积，以保证空气腔311内气体的自适应调节。
[0067] 工作中，当海况较为平稳时，齿形带传动组件上下运动幅度小，驱动移动盘33向下运动，两个空气补充器32向空气腔311输入空气，进入海水腔312空间减小，海水腔312内的海水从海水进出口3121 排出，整个压载组件3的重量减小；当海况较复杂波浪较大时，齿形带传动组件上下运动幅度大，驱动移动盘33向上运动，空气腔311 中的空气输入到两个空气补充器32中，海水有海水进出口3121进入海水腔312内，整个压载组件3的重量增大。
[0068] 其中，移动盘33的移动通过伺服电机34以及驱动丝杠35实现，其中，驱动丝杠35竖直设置于压载箱体31内，伺服电机34传动连接驱动丝杠35；移动盘33
螺纹连接于驱动丝杠35上。
[0069] 伺服电机34能够根据海况驱动驱动丝杠35转动，驱动丝杠35 在转动中推动移动盘33在驱动丝杠35上沿竖直方向移动。伺服电机 34正反转能够驱动驱动丝杠35正反方向转动，进而驱动移动盘33 沿竖直方向上下移动。
[0070] 需要说明的是，本实用新型实施例中，伺服电机34的正反转通过电机控制
电路板341控制，该电机控制电路板341包括第一
控制器和位置
传感器，其中
位置传感器用于获取浮体2上下移动的浮动大小并将
信号传递到第一控制器，第一控制器控制伺服电机34的转动。
[0071] 本实用新型至少一种实施例中，参照图2，能量转换机构包括液压转换组件和液压发电组件；其中，液压转换组件传动连接齿形带传动组件，以将齿形带传动组件的机械能转换为液压能；液压发电组件与液压转换组件连接，用于将液压能转换为电能输出。
[0072] 能量转换组件首先通过液压转换组件将齿形带传动组件的机械能转换为液压能，再将液压能通过液压发电组件转换为电能输出。
[0073] 其中，液压转换组件包括双向变量柱塞泵41、梭阀42和补油箱43；双向变量柱塞泵41具有第一油口和第二油口，第一油口通过第一油路44与梭阀42连通，第二油口通过第二油路45与梭阀42连通；补油箱43设置于梭阀42与双向变量柱塞泵41之间，且补油箱43 分别与第一油路44和第二油路45连通；梭阀42与液压发电组件连通；双向变量柱塞泵41的动力输入轴411传动连接齿形带传动组件。
[0074] 双向变量柱塞泵41能够根据齿形带传动组件的上下移动正向或反向转动以驱动第一油路44或第二油路45中的液压油流动。当双向变量柱塞泵41驱动第一油路44中的液压油流动，补油箱43通过第二油路45中向双向变量柱塞泵41供油；当双向变量柱塞泵41驱动第二油路45中的液压油流动，补油箱43通过第一油路44中向双向变量柱塞泵41供油。
[0075] 需要说明的是，本实施例中，补油箱43与第一油路44之间设置有第一单向阀441，补油箱43与第二油路45之间设置有第二单向阀 451。
[0076] 进一步地，在梭阀42与液压发电组件之间的管道上依次设置有液压蓄能器46和溢流阀47。液压蓄能器46能够吸收系统
压力脉动，溢流阀47能够调定液压传递系统的最高压力，保证输出能量比较平稳，防止发电机53过载运行。
[0077] 此外，液压蓄能器46具有进油管和出油管，其中，进油管设有第三单向阀461，出油管设有节流阀462，用于调节液压蓄能器46 进入液压发电组件的液压油流量的大小。
[0078] 其中，液压发电组件包括依次传动连接的液压马达51、增速器 52和发电机53；液压马达51与液压转换组件连通。
[0079] 由液压转换组件的梭阀42流出的高能液压油流入液压马达51 中，液压马达51将液压能转换为机械能，通过增速器52提速后驱动发电机53转动产生电能输出。
[0080] 需要说明的是，此处的增速器52可以为行星
齿轮增速器52。
[0081] 本实用新型至少一种实施例中，齿形带传动组件包括齿形带11、传动轮12以及张力调节结构13；传动轮12的外缘与齿形带11啮合，且传动轮12传动连接能量转换机构；张力调节结构13的一端固定于海床7，另一端铰接能量转换机构。
[0082] 齿形带11的两端分别连接浮体2和压载箱体31的吊环313，其中部能够与传动轮12啮合以带动传动轮12转动。传动轮12同轴套设于双向变量柱塞泵41动力输入轴411，当齿形带11上下移动，驱动传动轮12转动，传动轮12驱动双向变量柱塞泵41转动进而驱动液压油为液压油
增压，将机械能转换为液压能。
[0083] 参照图3或4，张力调节结构13一端固定于固定支架6的固定箱体63内壁，另一端铰接于双向变量柱塞泵41的动力输入轴411。张力调节结构13通过移动能量转换组件来横向调节齿形带11，以保证齿形带11与传动轮12的稳定啮合，实现稳定的机械能传递。
[0084] 其中，张力调节结构13包括液压缸体131、阻尼器连接杆132、限位弹簧133以及张紧松缩块134；液压缸体131的固定端固定于海床7，动力输出端连接阻尼器连接杆132；张紧松缩块134用于铰接能量转换机构；阻尼器连接杆132连接于张紧松缩块134与液压缸体 131的动力输出端之间；限位弹簧133的一端连接液压缸的固定端，另一端连接张紧松缩块
134。
[0085] 液压缸体131用于为阻尼器连接杆132的水平移动提供动力，具体地，液压缸体131的固定端固定于固定箱体63的内壁，动力输出端即
活塞端连接阻尼器连接杆132的一端，阻尼器连接杆132的另一端连接张紧松缩块134，张紧松缩块134铰接于双向变量柱塞泵41 的动力输入轴411。
[0086] 液压缸体131驱动活塞端水平移动，活塞端带动阻尼器连接杆 132以及张紧松缩块134水平移动，张紧松缩块134带动双向变量柱塞泵41的动力输入轴411水平移动的同时带动传动轮12的移动，以保证传动轮12与齿形带11的稳定啮合。
[0087] 其中，液压缸体131的固定端与张紧松缩块134之间的限位弹簧 133一方面用于对活塞端的运动进行限位，另一方面为活塞端的回复提供动力。工作中，传动轮12与齿形带11之间啮合的压力由限位弹簧133、
气缸体的推力共同提供。
[0088] 需要说明的是，液压缸体131能够根据传动轮12与齿形带11 的啮合情况驱动活塞端水平移动，具体地，液压缸体131的控
制模块包括
压力传感器和第二控制器，压力传感器设置于传动轮12上，用于检测齿形带11与传动轮12之间的压力，并将该压力数据传递到第二控制器，第二控制器根据该数据控制液压缸体131的动作。
[0089] 进一步地，传动轮12与浮体2之间设置有与齿形带11啮合的第一张紧轮136，传动轮12与压载组件3的压载箱体31之间设置有与齿形带11啮合的第二张紧轮137，能够提高齿形带11与传动轮12 之间的稳定啮合，保证波浪能的捕获效率。
[0090] 此外，在张紧松缩块134远离
气缸体的一侧还设置有导向块135，保证阻尼器连接杆132水平位移的稳定性。
[0091] 需要说明的是，本实用新型实施例中的上述张力调节结构13以及能量转换机构均设置于固定支架6的固定箱体63内，结构更加紧凑，节省了使用空间。并且，其中的能量转换机构中的液压转换组件能够实现模块化集成，方便生产制造以及安装更换。
[0092] 综上，本实用新型实施例所提供的点吸收式波浪能发电装置至少具有以下技术优势：
[0093] 1、压载组件3的变容积式结构设计，可以自动调整自身重量，以配合浮体2使得齿形带传动组件适应不同大小的波浪变换，不仅保证了装置在复杂海况下安全运行的平稳性，而且齿形带11的上下运动均可发电，极大地提高了波浪能量的捕获效率；
[0094] 2、张力调节机构的设置，能够实现对齿形带11水平位置的调整，使得齿形带11时刻处于绷紧状态，保证齿形带11与传动轮12之间稳定啮合，运动传递更加可靠、工作平稳；
[0095] 3、能量转换机构中设置多个缓冲保护环节，保证输出能量比较平稳，防止发电机53过载运行，提高系统在各种工况下的稳定性，进而提升系统对波浪能的转换效率；
[0096] 4、能量转换机构中的液压转换组件能够实现模块化集成，方便生产制造以及安装更换；
[0097] 5、张力调节结构13以及能量转换机构均设置于固定支架6的固定箱体63内，结构更加紧凑，节省了使用空间；
[0098] 6、整个装置采用系泊结构方式固定，结构简单，适合规模化建造，便于维护且成本低，降低了平台建造成本和海域环境的要求。
[0099] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
