跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器

技术领域

本发明属于海洋航行器技术领域，尤其涉及一种跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器。

背景技术

波浪能发电的目标应用大致分为3类：1)陆地/海岛电网的大规模供电；2)位置相对固定的浮标供电；3)运动体供电。AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主水下航行器)等海洋航行器为一种水中运动体，自带推进装置，移动范围大，为其供电的波浪能发电装置必须随之移动，存在诸多技术困难。

从波浪能发电装置(Wave Energy Converter，WEC)的技术方面，可将其分为衰减型(Attenuators)、跃浪型(Overtopping)、振荡水柱型(Oscillating Water Column，OWC)、纵荡型(Oscillating Wave Surge Converters，OWSC)、点式波能吸收型(PointAbsorbers，PA)、压差型(Pressure Differential Devices)。从与海底的连接方式分类，有水工建筑固定型、锚链型、无连接型。从能量形式方面，有势能型和动能型。在动能利用技术方面，可分为线式结构和点式结构，线式如海蛇(Pelamis)，属于纵摇型(Pitch)；点吸收式结构PA可分为垂荡型(Heave)和纵摇型。

波浪是一种振荡运动形式，波浪能量集中于水面附近，随着水深增大，波浪能量逐渐衰减，直至消失。波浪作用下，近水面浸水平板或对称水翼的垂向作用力并不对称，回复力不足，采用一体化的跷跷板式摆翼能够获得充分的回复力，而无需加装弹簧装置获得回复力，形成周期性的往复振荡运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高发电性能和可靠性的跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器。

本发明所采用的技术方案为：一种跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器，其特征在于，包括两片呈对向设置并通过连接杆刚性连接的摆翼、与连接杆相连的摆翼输入轴、防水密封壳和置于防水密封壳内的传动装置及发电机，所述摆翼输入轴通过动态防水密封件与传动装置相连。

按上述技术方案，所述防水密封壳为两个，分别布设在连接杆的两侧，所述摆翼输入轴的一端穿舱进入发电机侧的防水密封壳。

按上述技术方案，在至少一个防水密封壳的下部安装有阻尼板。

按上述技术方案，防水密封壳上摆翼输入轴位置和壳体形心重叠或位于壳体形心的上方，壳体重心的垂直位置低于壳体形心位置。

按上述技术方案，所述防水密封壳采用扁平式剖面或圆形剖面。

按上述技术方案，所述两片摆翼和所述连接杆通过可拆卸式结构相连。

按上述技术方案，所述摆翼呈对称布置。

按上述技术方案，所述摆翼为板状结构带翼尖小翼，与主翼呈一定角度，用以更好地捕获波浪能。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明采用一体化的跷跷板式摆翼能够获得充分的回复力，形成周期性的往复振荡运动，能提高发电能力和可靠性；

2、通过在防水密封壳下部安装阻尼板，进一步提高了发电能力；

3、所述摆翼输入所述海洋航行器防水密封壳的转轴位置上移，增大壳体相对于摆翼输入轴位置的转动惯量，进一步提高了发电能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器俯视图；

图2是本发明实施例提供的海洋航行器剖面及壳体加装阻尼板的示意图；

图3是本发明实施例提供的摆翼输入海洋航行器防水密封壳的转轴位置上移的示意图；

图4是本发明实施例提供的海洋航行器防水密封壳采用扁平式剖面的示意图；

图5是本发明实施例提供的摆翼和连接杆的分体式螺栓螺母连接示意图；

图6是本发明实施例提供的带翼尖小翼的摆翼示意图。

图中：101-防水密封壳1；102-防水密封壳2；103-传动装置及发电机；111-壳体阻尼板；201-左摆翼；202-右摆翼；203-连接杆；204-摆翼输入轴；211-螺栓螺母；212-螺栓螺母；221-左翼尖小翼；222-右翼尖小翼；301-摆翼输入轴位置；302-壳体形心；303-壳体重心。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的跷跷板式摆翼型波浪能发电海洋航行器俯视图，如图所示，海洋航行器包括两片呈对向设置并通过连接杆203刚性连接的摆翼、与连接杆相连的摆翼输入轴204、防水密封壳和置于防水密封壳内的传动装置及发电机103，所述摆翼输入轴通过动态防水密封件与传动装置相连。本发明利用摆翼和海洋航行器壳体之间的相对转动，驱动发电机发电。

本实施例中，航洋航行器由多个独立的防水密封壳组成，本实施例以两个防水密封壳体为例进行说明，如防水密封壳101和防水密封壳102，两者刚性连接在一起，并布置在连接杆203的两侧。所述传动装置及发电机103置于防水密封壳102内。所述摆翼分为左摆翼201和右摆翼202，两者通过连接杆203刚性固定连接，连接杆203与摆翼输入轴204固定连接。摆翼输入轴204利用动态防水密封的方式穿过防水密封壳102的端盖，驱动传动装置及发电机103运动，从而产生电力。

图2是海洋航行器剖面及壳体加装阻尼板的示意图，图中显示了圆形的壳体端盖，端盖上包括摆翼输入轴位置301、壳体形心302和壳体重心303。摆翼输入轴位置301和壳体形心302可以重叠，壳体重心303的垂直位置通常低于壳体形心302位置。可以在防水密封壳上加装壳体阻尼板111，用以增大壳体与左右摆翼的相对运动幅度，提高发电能力。

图3是摆翼输入海洋航行器防水密封壳的转轴位置上移的示意图，摆翼输入轴位置301上移，高于壳体形心302，增大壳体相对于摆翼输入轴位置301的转动惯量，提高发电能力。

图4是海洋航行器防水密封壳采用扁平式剖面的示意图，兼顾加装阻尼板111和提高摆翼输入轴位置301的效果，提高发电能力。

图5是摆翼和连接杆的分体式连接示意图，连接杆203与左摆翼201通过螺栓螺母211连接,与右摆翼通过螺栓螺母212连接。

图6是带翼尖小翼的摆翼示意图，左翼尖小翼221和右翼尖小翼222分别与主翼201和202连接，并呈一定角度，用以增大波浪能捕获能力。