一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，主要用于AUV等小型波浪能航行器的電力供應。該裝置包括主箱體、外置浮體、水翼、水翼軸、聯軸器、卷簧、增速齒輪箱、發電機等，其中水翼、水翼軸沿主箱體軸線方向水平布置。基本原理是海洋波浪力沖擊水翼時，水翼隨著波浪的上下起伏運動帶動水翼軸的轉動，從而使海洋波浪能轉化為水翼軸的旋轉機械能，水翼軸通過聯軸器、增速齒輪箱帶動發電機運轉，從而使旋轉機械能轉化為電能。本發明可實現小型海洋航行器的波浪能隨體發電功能，從而使其擺脫能源限制，持續航行，無需因動力不足回收。
【專利說明】
一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置
技術領域
[0001]本發明屬于海洋波浪能發電裝置領域，尤其涉及一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置。
【背景技術】
[0002]小型海洋航行器發揮著日益重要的作用。它是一種低成本的海洋運載工具，通常具備遙控或者自主航行及作業的能力，在海洋勘測、水下檢修、軍事偵查、海底搜救等領域廣泛應用。AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主水下航行器)是其中的一種重要類型，比如知名的有金槍魚(Bluefin)AUV，可執行海底搜尋任務。然而，小型海洋航行器的能源供應是其嚴重制約。小型海洋航行器通常利用螺旋槳推進，或者采用更加節能的滑翔推進方式，但是，由于其體積較小(長度2m左右，直徑30cm左右)，通常采用電池供電，容量有限，必須到期回收，充電或者更換電池，才能開始下一次任務，因此，離不開母船或者基地的支持，嚴重限制了其活動范圍。
[0003]小型海洋航行器可捕獲海洋波浪能量用于發電，就地持續的供應AUV等航行器的電力需要，使其擺脫能源限制和隨之而來的巨大的財力、物力、人力支出，真正實現自主運行。因此，研究小型海洋航行器波浪能隨體發電技術勢在必行。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術中的問題，提供一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，為小型海洋航行器提供動力，使其持續航行，無需因動力不足回收。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，包括主箱體、對稱固定在主箱體兩側的一對外置浮體、2個水翼，每個外置浮體的外側連接I個水翼，每個外置浮體中分別設置水翼軸、軸承組件、聯軸器、發電機，水翼軸沿水平面方向，主箱體中設置蓄電池，水翼通過水翼軸連接在外置浮體上，在外置浮體內部，軸承組件將水翼軸固定在外置浮體上，水翼軸與聯軸器的一端連接，聯軸器的另一端與發電機的轉動軸連接，發電機的輸出端通過線纜與蓄電池相連。水翼、水翼軸沿外置浮體的軸線方向與水面平齊布置。外置浮體可通過螺栓、螺母和密封墊圈固定在主箱體上，主箱體作為AUV等小型波浪能航行器結構一部分，可為圓柱體或者其它對稱形狀。水翼軸沿主箱體軸線方向水平布置，水翼繞水翼軸旋轉。外置浮體是部分密閉式，形狀可為長方體狀，材料選用航空鋁材。
[0006]按上述技術方案，在每根水翼軸的兩端分別設置I個卷簧，每根水翼軸上的2個卷簧的順、逆時針方向相反，每個卷簧的內鉤固定在水翼軸上，外鉤固定在外置浮體上。卷簧的扭矩調整為使水翼在靜水中可與水面自然平齊。
[0007]按上述技術方案，在聯軸器與發電機之間設置增速齒輪箱。當海洋波浪力沖擊水翼時，水翼隨著波浪的上下起伏運動帶動水翼軸轉動，從而使海洋波浪能轉化為水翼軸的旋轉機械能，水翼軸通過聯軸器、增速齒輪箱帶動發電機運轉，從而使旋轉機械能轉化為電能。水翼軸上裝有順、逆時針兩個方向的卷簧使水翼快速復位水平位置，增強了水翼軸旋轉運動的強度。
[0008]按上述技術方案，水翼采用翼形框架結構，翼形框架結構的內部填充浮體材料。水翼軸與水翼之間的連接采用可拆卸方式。
[0009]按上述技術方案，外置浮體包括依次設置的開放式腔室、第一密閉式腔室和第二密閉式腔室，水翼軸、卷簧、軸承組件設置在開放式腔室中，水翼軸的一端伸入與開放式腔室相鄰的第一密閉式腔室中，與第一密閉式腔室內設置的聯軸器的一端相連，發電機設置在第二密閉式腔室內。如果設置了增速齒輪箱，則增速齒輪箱和發電機均固定在第二密閉式腔室內，增速齒輪箱和發電機可采用一體式設計。第一密閉式腔室和第二密閉式腔室203采用壓蓋、密封墊圈和螺釘把緊密封。
[0010]按上述技術方案，水翼軸伸入第一密閉式腔室的連接處設有水密封裝置。通過在主箱體和外置浮體的固定接觸面上打貫穿密封孔，將發電機的連接電纜引入主箱體內，供其它裝置轉換、存儲或使用。
[0011]本發明產生的有益效果是:將水翼軸、軸承組件、聯軸器、發電機集成在外置浮體中，兩個外置浮體相對于主箱體對稱布置，作為AUV等小型海洋航行器的波浪能隨體發電裝置來為其提供動力，使其擺脫能源限制，可持續航行。
【附圖說明】
[0012]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0013]圖1是本發明實施例外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置的俯視圖；
[0014]圖2是本發明實施例外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置的主視圖；
[0015]圖3是本發明實施例中外置浮體的外形主視圖；
[0016]圖4是本發明實施例中水翼與水翼軸的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018]本發明實施例中，如圖1-圖4所示，提供一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，包括主箱體1、對稱固定在主箱體兩側的一對外置浮體2、2個水翼3，每個外置浮體的外側連接I個水翼，每個外置浮體中分別設置水翼軸4、軸承組件6、聯軸器7、發電機9，水翼軸沿水平面方向，主箱體中設置蓄電池，水翼通過水翼軸連接在外置浮體上，在外置浮體內部，軸承組件將水翼軸固定在外置浮體上，水翼軸與聯軸器的一端連接，聯軸器的另一端與發電機的轉動軸連接，發電機的輸出端通過線纜與蓄電池相連。水翼、水翼軸沿外置浮體的軸線方向與水面平齊布置。外置浮體可通過螺栓、螺母和密封墊圈固定在主箱體上，主箱體作為AUV等小型波浪能航行器結構一部分，可為圓柱體或者其它對稱形狀。水翼軸沿主箱體軸線方向水平布置，水翼繞水翼軸旋轉。外置浮體是部分密閉式，形狀可為長方體狀，材料選用航空鋁材。
[0019]進一步地，在每根水翼軸的兩端分別設置I個卷簧5，每根水翼軸上的2個卷簧的順、逆時針方向相反，每個卷簧的內鉤固定在水翼軸上，外鉤固定在外置浮體上。卷簧的扭矩調整為使水翼在靜水中可與水面自然平齊。
[0020]進一步地，在聯軸器與發電機之間設置增速齒輪箱8。當海洋波浪力沖擊水翼時，水翼隨著波浪的上下起伏運動帶動水翼軸轉動，從而使海洋波浪能轉化為水翼軸的旋轉機械能，水翼軸通過聯軸器、增速齒輪箱帶動發電機運轉，從而使旋轉機械能轉化為電能。水翼軸上裝有順、逆時針兩個方向的卷簧使水翼快速復位水平位置，形成振動發電裝置。
[0021]本發明實施例中，進一步地，水翼采用翼形框架結構，翼形框架結構的內部填充浮體材料。例如選取泡沫作為浮體材料，翼形框架結構的上、下面可用與翼形框架結構的形狀相同、材質相同的薄蓋板壓緊。水翼軸與水翼之間的連接采用可拆卸方式。
[0022]進一步地，外置浮體包括依次設置的開放式腔室201、第一密閉式腔室202和第二密閉式腔室203，水翼軸、卷簧、軸承組件設置在開放式腔室中，水翼軸的一端伸入與開放式腔室相鄰的第一密閉式腔室中，與第一密閉式腔室內設置的聯軸器的一端相連，發電機設置在第二密閉式腔室內。如果設置了增速齒輪箱8，則增速齒輪箱8和發電機9均固定在第二密閉式腔室203內，增速齒輪箱8和發電機9可采用一體式設計。第一密閉式腔室202和第二密閉式腔室203采用壓蓋、密封墊圈和螺釘把緊密封。第二密閉式腔室203內左側4個孔為盲孔，為固定一體式增速齒輪箱8和發電機9所用，中間2個對稱孔為將外置浮體2用螺栓密封固定在主箱體I外側所用，右側中心線上孔為貫穿密封孔，為防水密封線纜進主箱體I入口。
[0023]本發明實施例中，進一步地，水翼軸伸入第一密閉式腔室的連接處設有水密封裝置。通過在主箱體和外置浮體的固定接觸面上打貫穿密封孔，將發電機的連接電纜引入主箱體內，供其它裝置轉換、存儲或使用。
[0024]當浪峰沖擊水翼時，水翼3在浮力和波浪力的作用下向上運動，帶動水翼軸4的轉動，從而使海洋波浪能轉化為水翼軸4的旋轉機械能，水翼軸4通過聯軸器7、增速齒輪箱8帶動發電機9運轉，從而使旋轉機械能轉化為電能，同時，卷簧5存儲了能量。浪峰過后，水翼軸兩端的2個卷簧5儲存的能量釋放，使水翼快速復位水平位置。當浪谷沖擊水翼3時，水翼3在重力的作用下隨波浪向下運動，帶動水翼軸4的轉動，從而使海洋波浪能轉化為水翼軸4的旋轉機械能，水翼軸4通過聯軸器7、增速齒輪箱8帶動發電機9運轉，從而使旋轉機械能轉化為電能，同時，卷簧5存儲了能量。波谷過后，水翼3在浮力和卷簧5的彈力作用下，使水翼3快速復位水平位置。然后，水翼3準備迎接第二個浪峰的到來，周而復始，從而實現持續發電。
[0025]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，包括主箱體、對稱固定在主箱體兩側的一對外置浮體、2個水翼，每個外置浮體的外側連接I個水翼，每個外置浮體中分別設置水翼軸、軸承組件、聯軸器、發電機，水翼軸沿水平面方向，主箱體中設置蓄電池，水翼通過水翼軸連接在外置浮體上，在外置浮體內部，軸承組件將水翼軸固定在外置浮體上，水翼軸與聯軸器的一端連接，聯軸器的另一端與發電機的轉動軸連接，發電機的輸出端通過線纜與蓄電池相連。2.根據權利要求1所述的外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，在每根水翼軸的兩端分別設置I個卷簧，每根水翼軸上的2個卷簧的順、逆時針方向相反，每個卷簧的內鉤固定在水翼軸上，外鉤固定在外置浮體上。3.根據權利要求1或2所述的外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，在聯軸器與發電機之間設置增速齒輪箱。4.根據權利要求1或2所述的外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，水翼采用翼形框架結構，翼形框架結構的內部填充浮體材料。5.根據權利要求2所述的外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，外置浮體包括依次設置的開放式腔室、第一密閉式腔室和第二密閉式腔室，水翼軸、卷簧、軸承組件設置在開放式腔室中，水翼軸的一端伸入與開放式腔室相鄰的第一密閉式腔室中，與第一密閉式腔室內設置的聯軸器的一端相連，發電機設置在第二密閉式腔室內。6.根據權利要求5所述的外置集成式的海洋波浪能發電水翼裝置，其特征在于，水翼軸伸入第一密閉式腔室的連接處設有水密封裝置。
【文檔編號】F03B13/14GK105822487SQ201610158259
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】趙江濱, 周克記, 許朋朋, 嚴新平, 袁成清, 孫濤, 崔天宇, 孫承亮, 郭傳安
【申請人】武漢理工大學