(一)技术领域

本发明涉及一种利用、采集波浪能的装置，尤其是一种可将波浪能转化 为机械能的波浪能推进器，可用于波浪能发电或波浪能主(助)力推进或 海水淡化等。

(二)背景技术

从上个世纪70年代的石油危机开始，各国开始把注意力转移到利用 本地资源和寻找最适宜的廉价能源上。21世纪是海洋的世纪，人类向大海 索取资源成为必然趋势，沿海地区把希望寄托在汹涌澎湃的巨浪上--利用 波浪能发电。

波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)， 然后再转换成电能。这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利 用新技术优势纷纷展开实验。

波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再 生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最 大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有 广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能 能流密度大约为每米2千瓦-7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线 外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。

但是，波浪能的利用并不容易，波浪能是可再生能源中最不稳定的能 源。波浪不能定期产生，各地区波高也不一样，由此造成波浪能利用上的 困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置。但是由于海浪具有力量强、 速度慢和周期性变化的特点，100多年来，世界各国科学家提出300多种设 想，发明了各种各样的波浪能发电装置，但是普遍发电功率很小，而且效 果差。

想要充分地利用波浪能推进、发电，有几项难题需要解决。一是如何 利用简单的装置能将波浪上下的力，转化成一个持续、单一、水平方向的 力；二是独立发电问题，最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作， 这样会造成污染；后来则需要依靠电网，先把波浪能转化的电能供应到电 网上，然后才可以利用。这样又会受到电网覆盖范围的限制，造成发电成 本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题，由于受技术限 制，波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能，这样 再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设 施，仍无法得到稳定的电能。三是控制问题，由于波浪的运动没有规律性 和周期性，浪大时能量有剩余，浪小时能量供应不足。这就需要有一种设 备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。

现有波浪能采集装置性能、效果较差，仍未满足人们的需要。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种性能好的波浪能推进器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种波浪能推进器，包括浮子，其特征在于：它还包括升降连动机构 和推进体，浮子和推进体分别设置在升降连动机构的上、下两端，推进体 包括箱形主体，主体由左右两侧壁和二者之间的横连杆构成，两侧壁在水 平面的投影呈线状，横连杆横跨并固定在两侧壁之间，主体具有前开口、 后开口、上开口和下开口，主体上枢装有复数个摆叶，摆叶由叶片和水平 的转轴构成，转轴架设在两侧壁之间，叶片绕转轴上下来回摆动，每片摆 叶匹配有限定摆叶后端上摆幅和下摆幅而使摆叶上、下摆幅都小于摆叶后 端摆长的限位机构。

波浪面上的水在某一点的运动是上下运动，而其下方一定深度处的水 在某一点基本上是相对静止的。当浮子作上下运动时，浮子通过连杆带动 推进体也作上下运动。摆叶转轴向上运动时，叶片与水发生作用，其后端 向下摆而指向后下方；摆叶转轴向下运动时，叶片与水发生作用，其后端 向上摆而指向后上方。在限位机构的作用下，摆叶将水始终推向后开口， 使水对推进体产生推动力，将波浪能转化为机械能。

摆叶后端的上摆幅是指叶片后边沿高于转轴时的最大高度差，下摆幅 是指叶片后边沿低于转轴时的最大高度差。

上述技术方案还可以通过以下技术措施作进一步改进。

所述升降连动机构包括两根与水平面垂直的连杆和传动机构，浮子两 侧中部分别与两连杆上端铰接而可上下摆动，推进体两侧壁中部分别与两 连杆下端铰接而可上下摆动，浮子通过传动机构带动推进体同步摆动。

所述传动机构包括主动轮、从动轮和连索，主动轮枢装在浮子上，从 动轮枢装在推进体主体上，主动轮和从动轮分别与连杆两端铰接点共轴， 连索绕在主动轮和从动轮上，连索两端分别与主动轮和从动轮固定联接， 主动轮和从动轮分别位于连索中间段两侧而使连索中间段呈内公切线状。

所述传动机构包括前连索和后连索，前连索一端固定于浮子前端，前 连索另一端固定于推进体主体前端，后连索一端固定于浮子后端，后连索 另一端固定于推进体主体后端。

所述升降连动机构包括与水平面垂直的连杆，连杆上下两端分别与浮 子和推进体固定联接。

所述摆叶的转轴位于摆叶的叶片中部，叶片后端的摆长大于其前端的 摆长。该结构既使叶片受力面积较大，又使叶片角度调节方便。

所述限位机构包括上限位柱和下限位柱，每根转轴配有一上限位柱和 一下限位柱，上、下限位柱设置在侧壁上，上限位柱位于转轴的后上方， 下限位柱位于转轴的后下方，上、下限位柱与转轴的距离小于叶片后端的 摆长，摆叶在上限位柱与下限位柱之间上下摆动。

所述限位机构包括与摆叶的转轴垂直的摇板，每根转轴配有一块摇 板，摇板上设有调节槽、上限位柱、下限位柱和操纵销，上限位柱、下限 位柱和操纵销垂直于摇板，操纵销位于调节槽长度方向上并远离连杆，上 限位柱和下限位柱分别位于调节槽的上方和下方，调节槽一端位于上、下 限位柱的前方，另一端位于上、下限位柱的后方，摆叶的转轴穿过调节 槽，转轴末端固装有伸向操纵销的限位臂，上、下限位柱与转轴的距离小 于限位臂的摆长，限位臂在上限位柱与下限位柱之间摆动，操纵销与侧壁 之间设有调节机构。

转轴从调节槽后端向前移时，摆叶的上下摆动角度逐步加大，当转轴 位于调节槽前端时，摆叶可摆至竖直状。

所述调节机构包括可沿侧壁高度方向滑动而带动操纵销的两块纵向调 节溜板，每块纵向调节溜板上设有沿侧壁高度方向布置的导杆，所述侧壁 上设有导向孔，导杆可滑动的穿过导向孔，纵向调节溜板与侧壁之间设有 纵向复位弹簧，两块纵向调节溜板分别位于所述连杆前、后方，操纵销装 配在纵向调节溜板上而随纵向调节溜板纵向运动，连杆下端固定有与水平 的横担，横担两端分别设有前拔槽和后拔槽，连杆前方的纵向调节溜板上 设有前拔销，前拔销穿过前拔槽，连杆后方的纵向调节溜板上设有后拔 销，后拔销穿过后拔槽。

在推进体与水平面呈一定夹角时，横担通过前后拔销带动纵向调节溜 板相对侧壁升降，从而使摇板的调节槽始终保持在水平位置，从而保证叶 片转到设定的理想工作角度。也就是说纵向调节溜板的动作补偿了推进体 转动后摇板所产生的偏转。

所述纵向调节溜板上设有上下两横向滑轨，两横向滑轨之间设有可沿 侧壁长度方向滑动的横向调节溜板，操纵销枢装在横向调节溜板上而随横 向调节溜板横向运动，横向调节溜板与纵向调节溜板之间设有横向复位弹 簧以及可拉动横向调节溜板的控制线，控制线包括套管和拉索，套管第一 端与纵向调节溜板固定，套管第二端与侧壁固定，拉索穿设于套管内，拉 索第一端从套管第一端穿出后与横向调节溜板固定，拉索第二端从套管第 二端穿出后在侧壁上设有固定点，连杆下端开有沿连杆长度方向布置的导 槽，导槽位于连杆铰接点下方，侧壁枢设有转臂，转臂的枢轴在箱体水平 时位于连杆正下方，转臂的转动端设有顶索销，套管第二端和拉索的固定 点在箱体水平时分别位于顶索销前下方和后下方，顶索销穿过导槽，顶索 销向上顶抵拉索而使拉索绷紧。

拉索的固定点可以是拉索第二端直接固定在侧壁上；也可以是侧壁上 的固定环，拉索穿过该固定环，再由操纵线拉紧定位，把拉索保持在一个 或多个设定位置。顶索销可自动调节横向调节溜板的位置，而操纵线可以 手动设定横向调节溜板的位置。

纵向调节溜板调节之后，改变了转轴在调节槽中的位置，即改变叶片 的摆动角度。在推进体与水平面呈一定夹角时，连杆带动转臂转动，顶索 销与连索的相对位置发生变化，使连索绷紧或放松，驱使横向调节溜板横 向移动，使转轴在调节槽中的相对位置得以保持，即上下摆动角度不发生 变化。

所述浮子和推进体呈长条形。

所述摆叶上摆幅与下摆幅之和小于使用环境正常波况的平均波高的十 分之一。

由于摆叶在上下摆动的过程中，未与限位机构作用时，无法对水体产 生有效的向后推动，故应尽量减少上、下摆幅，以最大限度利用波浪能。

所述连杆长度大于或等于年平均波高。

全部或部分摆叶的转轴呈矩阵状分布在两侧壁上，相邻转轴之间的距 离大于摆叶的摆长。

在侧壁上半部分有一组摆叶，其转轴之间的距离小于摆叶的摆长，且 该组摆叶中后一摆叶的转轴高于前一摆叶的转轴，该组摆叶在同时向上摆 时前后依次相连而形成上挡水墙；在侧壁下半部分还有一组摆叶，其转轴 之间的距离小于摆叶的摆长，且该组摆叶中后一摆叶的转轴低于前一摆叶 的转轴，该组摆叶在同时向下摆时前后依次相连而形成下挡水墙。

所述主体的前开口大于后开口。

上述结构都有利于增强推水效果，聚集能量，提高效率。

本发明具有以下优点：

1、耐久性

由于本波浪能推进器结构比较简单，能长期适应不同季节、波况的环 境，而且本波浪能推进器在波浪能的利用过程中，没有太多可能磨损、或 被破坏的部件，所以使用寿命和耐久性是相对较强的。

2、高效率

由于本波浪能推进器是一个有效地将波浪上下运动的力(能)转化为 单一、持续、水平方向运动的力(能)的结构简单机械，另外，这些力和 能方向的转换主要是通过水和叶片之间的作用力来实现的，而且在这些力 和能向的转换过程中，机械结构只是起着辅助的作用，所以波浪能推进器 在这一力和能向的转换过程中磨擦力较小，同样，能的损耗也是较小，因 此，波浪能推进器是一种最高效率利用波浪能的方法。

3、蓄能性

由于有些的波浪能发电装置，它单位所吸收、收集的波浪能较小，所 以必须通过蓄能再利用来以发电。而本波浪能推进器是几乎将波浪能完全 直接地转化为机械能，当中只是借助浮子和叶片将力和能的方向加以转换 而已，所以，根本不存在蓄能性的问题。

4、低成本

由于整个波浪能推进器都是一些简单的支架、板材和金属片，其中板 材可选用多种廉价的材料(如：水泥板等)，板材可占到推进器总质量的 85％以上，而且规格和规模要求并不需很大，所以，它绝对是最低成本、最 高效益的环保能源装置。

5、安全性

由于本波浪能推进器在遇风暴等有关的大浪天气时，装置可以安排航 驶到安全的位置躲避，或将所有波浪能推进器的浮子全部注满水，使之所 有(整个)波浪能推进器沉入波面以下，此时，所有波浪能推进器就会受 到很好的保护，免受波浪的损坏了，待风暴等天气结束后，再将浮子拉 高，放走被注入的水，此时，波浪能推进器又可以如常地工作了，所以 讲，本波浪能推进器是一种安全性极高的波浪能转化装置。

(四)附图说明

图1是本发明的第一个实施例的结构示意图；

图2是图1中推进体3的剖视图；

图3是图2的俯视图；

图4、5是摆叶33的另两种布局的使用状态示意图；

图6是采用第一个实施例的发电装置的俯视结构示意图；

图7是本发明的第二个实施例的结构示意图；

图8是图7的右视图；

图9是图7的后视图；

图10是摇板40和摆叶303组合状态结构示意图；

图11是图10的后视图；

图12是摇板40的结构示意图；

图13是图12的右视图。

图14是图8的局部放大图；

图15是纵向调节溜板50的结构示意图；

图16是横向调节溜板60的结构示意图；

图17是采用第二个实施例的推进装置的结构示意图；

图18是本发明的第三个实施例的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1-3所示的一种波浪能推进器，包括浮子1、与水平面垂直的连杆 2和推进体3，浮子1和推进体3分别固定在连杆2的上、下两端，推进体 3的箱形主体由左侧壁31、右侧壁32和二者之间的横连杆30构成而具有 前开口A、后开口B、上开口C和下开口D，左、右侧壁在水平面的投影呈 线状，横连杆横跨并固定在两侧壁之间，所述左、右侧壁是对称的，整个 主体从前至后是逐渐变窄的，前开口A大于后开口B，主体上枢装有复数 个摆叶33，摆叶33由叶片331和设于叶片前边沿的转轴332构成，转轴 332水平的架设在左、右侧壁之间，叶片331绕转轴上下来回摆动，每片摆 叶33匹配有限定摆叶33后端上摆幅H1和下摆幅H2而使摆叶33后端上 摆幅H1和下摆幅H2都小于摆叶33摆长L1的限位机构。

所述限位机构是上限位柱34和下限位柱35，上、下限位柱固定在左侧 壁31上，上限位柱34位于叶片331上方，上限位柱34与转轴332的距离 L2小于摆叶33摆长L1，下限位柱35位于叶片331下方，下限位柱35与 转轴332的距离小于摆叶33摆长L1。

所述连杆长度L3大于或等于年平均波高H3。

所述摆叶33上摆幅H1和下摆幅H2都小于或等于年平均波高H3的十 分之一。

全部摆叶33的转轴呈矩阵状分布在左、右侧壁上，相邻转轴332之间 的距离大于摆叶33的摆长L1。

所述同一排摆叶33的摆长L1从前到后是逐渐增长的。

所述同一排摆叶33的上摆幅H1和下摆幅H2分别是相等的。

图2所示状态为推进体3向下运动时。

图4中示出了在左、右侧壁上半部分有一组摆叶33，其转轴332之间 的距离小于摆叶33的摆长L1，且该组摆叶33中后一摆叶33的转轴332 高于前一摆叶33的转轴332，该组摆叶33在同时向上摆时(推进体3向 下运动)前后依次相连而形成上挡水墙，向下摆时可以与前段所述的摆叶 33一样；图5中示出了在左、右侧壁下半部分还有一组摆叶33，其转轴 332之间的距离小于摆叶33的摆长L1，且该组摆叶33中后一摆叶33的转 轴332低于前一摆叶33的转轴332，该组摆叶33在同时向下摆时(推进 体3向下运动)前后依次相连而形成下挡水墙。

图6中的发电装置包括装载发电机组的浮台4，发电机组具有多个等分 圆周的转臂5，连杆可上下移滑的装配在转臂5上，推进体3的推力可驱使 转臂5转动，从而带动发电机发电。在浪高1—2米的海面设置波浪能推进 器发电装置，使用方可设计每个波浪能推进器的浮子的排水量为0.5立方 米、连杆为2.5—3米、推进器内摆叶的上、下摆幅都为5——10厘米、头 一列摆叶的上摆角E和下摆角F都为60或70度、行数为15行、列数为 20列。

实施例2

如图7-16所示的一种波浪能推进器，包括浮子10，它还包括升降连动 机构和推进体30，所述浮子和推进体呈长条形。浮子和推进体分别设置在 升降连动机构的上、下两端，推进体30包括箱形主体，主体由左右两侧壁 301和二者之间的横连杆302构成，两侧壁相互平行在水平面的投影呈线 状，即与水平面垂直，横连杆横跨并固定在两侧壁之间，主体具有前开 口、后开口、上开口和下开口，主体上枢装有复数个摆叶303，摆叶由叶片 和水平的转轴304构成，转轴304架设在两侧壁之间，叶片绕转轴上下来 回摆动，每片摆叶匹配有限定摆叶后端上摆幅和下摆幅而使摆叶上、下摆 幅都小于摆叶后端摆长的限位机构。

所述升降连动机构包括两根与水平面垂直的连杆20和传动机构。浮子 中部设有上铰接轴，两连杆分别位于浮子两侧，两连杆上端枢装在上铰接 轴上而可上下摆动。推进体中部设有下铰接轴，两连杆分别位于推进体两 侧，两连杆下端枢装在下铰接轴上而可上下摆动，浮子通过传动机构带动 推进体同步摆动。

所述传动机构包括主动轮201、从动轮202和连索203，主动轮枢装在 浮子的上铰接轴上，从动轮枢装在推进体的下铰接轴上，主动轮和从动轮 分别与连杆两端铰接点共轴，连索绕在主动轮和从动轮上，连索两端分别 与主动轮和从动轮固定联接，主动轮和从动轮分别位于连索中间段两侧而 使连索中间段呈内公切线状。

所述转轴304位于叶片中部，叶片后端305的摆长大于其前端306的 摆长。

所述限位机构包括与摆叶的转轴垂直的摇板40，每根转轴304配有一 块摇板，摇板上设有调节槽401、上限位柱402、下限位柱403和操纵销 404，上限位柱、下限位柱和操纵销垂直于摇板，操纵销位于调节槽长度方 向上并远离连杆，上限位柱和下限位柱分别位于调节槽的上方和下方，调 节槽一端位于上、下限位柱的前方，另一端位于上、下限位柱的后方，摆 叶的转轴穿过调节槽，转轴末端固装有伸向操纵销的限位臂307，上、下限 位柱与转轴的距离小于限位臂的摆长，限位臂在上限位柱与下限位柱之间 摆动，操纵销与侧壁之间设有调节机构。

所述调节机构包括可沿侧壁高度方向滑动而带动操纵销的两块纵向调 节溜板50，每块纵向调节溜板上设有两根沿侧壁高度方向布置的导杆 501，所述侧壁上沿和下沿分别设有导向孔，导杆上下两端可滑动的穿过导 向孔，纵向调节溜板与侧壁之间设有纵向复位弹簧502，两块纵向调节溜板 分别位于所述连杆前、后方，操纵销装配在纵向调节溜板上而随纵向调节 溜板纵向运动，连杆20下端固定有与水平的横担204，横担两端分别设有 前拔槽205和后拔槽206，连杆前方的纵向调节溜板上设有前拔销503，前 拔销穿过前拔槽，连杆后方的纵向调节溜板上设有后拔销504，后拔销穿过 后拔槽。

所述纵向调节溜板呈空心框状。所述纵向调节溜板上设有上下两横向 滑轨505。横向滑轨呈L形(或者是倒L形)，两横向滑轨之间设有可沿侧 壁长度方向滑动的横向调节溜板60，横向调节溜板60上开设有枢孔608， 操纵销通过枢孔608枢装在横向调节溜板上而随横向调节溜板横向运动， 横向调节溜板与纵向调节溜板之间设有横向复位弹簧601以及可拉动横向 调节溜板的控制线602，控制线包括套管603和拉索604，套管第一端与纵 向调节溜板固定，套管第二端与侧壁固定，拉索穿设于套管内，拉索第一 端从套管第一端穿出后与横向调节溜板固定，拉索第二端从套管第二端穿 出后在侧壁上设有固定点605，连杆下端开有沿连杆长度方向布置的导槽 207，，导槽位于连杆铰接点下方，侧壁枢设有转臂606，转臂的枢轴在箱 体水平时位于连杆正下方，转臂的转动端设有顶索销607，套管第二端和拉 索的固定点在箱体水平时分别位于顶索销前下方和后下方，顶索销穿过导 槽，顶索销向上顶抵拉索而使拉索绷紧。拉索的固定点可以是拉索直接固 定在侧壁上；也可以是侧壁上的固定环，拉索穿过该固定环，再由操纵线 70拉紧定位。顶索销可自动调节横向调节溜板的位置，而操纵线可以手动 设定横向调节溜板的位置。

如图17所示的推进装置包括支架90，支架前端与连杆20上端铰接轴 之间设有基本水平的上拉线91，支架后端与连杆下端铰接轴之间设有基本 水平的下拉线92。连杆20呈竖直状，上下两铰接轴之间距离为1米，上拉 线91和下拉线92的长度为6米，远远大于下两铰接轴之间距离。因此， 浮子10和推进体30上下运动时，连杆20基本上是保持竖直的，即垂直于 水平面。

实施例3

如图15所示的一种波浪能推进器，包括浮子1000，它还包括升降连 动机构和推进体3000，浮子和推进体分别设置在升降连动机构的上、下两 端，所述升降连动机构包括两根与水平面垂直的连杆2000和传动机构，浮 子两侧中部分别与两连杆上端铰接而可上下摆动，推进体两侧壁中部分别 与两连杆下端铰接而可上下摆动，浮子通过传动机构带动推进体同步摆 动。所述传动机构包括前连索4000和后连索5000，前连索一端固定于浮 子前端，前连索另一端固定于推进体主体前端，后连索一端固定于浮子后 端，后连索另一端固定于推进体主体后端。

该波浪能推进器的其它结构参照实施例2。