垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器以及采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，包括一豎直的定子以及一轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子包括一主軸、多根葉片軸、與多個(gè)所述葉片軸相對(duì)應(yīng)的多個(gè)葉片以及與多個(gè)葉片對(duì)應(yīng)的多個(gè)限位裝置，所述主軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于所述定子的上端，所述多個(gè)葉片軸呈水平輻射狀的安裝于所述主軸的外側(cè)壁上，每一葉片安裝于每一葉片軸的自由端的一側(cè)以使該葉片能夠繞對(duì)應(yīng)的葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每一限位裝置對(duì)應(yīng)設(shè)于一葉片軸與葉片之間以限制該葉片繞對(duì)應(yīng)的葉片軸的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度（-Φ，+Φ）。本發(fā)明還公開了一種采集方法，利用上述垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器對(duì)海水的波能進(jìn)行采集。
【專利說明】垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器以及采集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)涉及一種采集設(shè)備以及采集方法，特別涉及一種垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器以及采集方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]如今，石油、煤、天然氣等不可再生能源均面臨著儲(chǔ)量枯竭、價(jià)格上漲、甚至地球環(huán)境的嚴(yán)重污染等。核裂變發(fā)電危險(xiǎn)性高，核廢料污染環(huán)境、處理困難，并且原料也越來越少；利用核聚變能發(fā)電還不可行。而太陽能和風(fēng)能是可再生能源，對(duì)環(huán)境沒有污染。但現(xiàn)有的太陽能成本太高，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都處于待、停機(jī)狀態(tài)，風(fēng)能利用效率極低。
[0004]海洋蘊(yùn)藏大量能量，包括波浪能、潮汐能、海洋溫差能、鹽梯度能、洋流能等。潮汐能和洋流能能量密度高，但受到時(shí)間和抵御限制太大；海洋溫差能和鹽梯度能的品位太低。波浪水質(zhì)點(diǎn)作震蕩和位移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生位能。波浪能是海洋能源中最豐富、最普遍、能量密度比較高的能源之一，占海洋能源的比重較最大。據(jù)估算，世界海洋中的波浪能達(dá)700億千瓦，占全部海洋能量的94%。
[0005]在挪威、日本、英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、西班牙和中國(guó)等已建成的比較成熟的波浪發(fā)電裝置，主要形式有機(jī)械型、振蕩水柱型、水流型。振蕩水柱型是利用一個(gè)容積固定的、與海水相通的容器裝置，通過波浪產(chǎn)生的水面位置變化引起容器內(nèi)的空氣容積發(fā)生變化，壓縮容器內(nèi)的空氣(中間介質(zhì))，用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)葉片軸，帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電。典型的機(jī)械型比如海蛇式，利用波浪的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)裝置的活動(dòng)部分壓縮油、水等中間介質(zhì)，通過中間介質(zhì)推動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電。具有中間介質(zhì)的波浪能采集裝置最突出的缺點(diǎn)是對(duì)中間介質(zhì)的密封要求很高，特別是要保證多個(gè)中間介質(zhì)的進(jìn)出閥門時(shí)，都要具有良好的密封性能。典型的水流型利用收縮水道將波浪引入高位水庫形成水位差(水頭)，驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。點(diǎn)頭鴨式的波浪能捕獲效率很高，但抗浪性能差、且每個(gè)鴨都需要一個(gè)發(fā)電機(jī)換能，成本高、不能大面積使用。
[0006]以上波浪發(fā)電裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)，但有一個(gè)共同的問題是波浪能轉(zhuǎn)換成電能的中間環(huán)節(jié)多，成本高，效率低，大規(guī)模利用不現(xiàn)實(shí)。把分散的、低密度的、不穩(wěn)定的波浪能吸收起來，經(jīng)濟(jì)、高效地轉(zhuǎn)化為有用的電能，是當(dāng)今波浪能開發(fā)的難題和方向。因此，有必要開發(fā)設(shè)計(jì)出更簡(jiǎn)捷的波浪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述現(xiàn)有波浪能量采集技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能夠直接有效的采集波能的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器以及采集方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，包括一豎直的定子以及一轉(zhuǎn)子，所述定子的上端位于海面的上方并且靠近海面，所述定子的下端位于海面的下方，所述轉(zhuǎn)子豎直安裝在定子上；所述轉(zhuǎn)子包括一主軸、多根葉片軸、與多個(gè)所述葉片軸相對(duì)應(yīng)的多個(gè)葉片以及與多個(gè)葉片對(duì)應(yīng)的多個(gè)限位裝置，所述主軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于所述定子的上端，所述多個(gè)葉片軸呈水平輻射狀的安裝于所述主軸的外側(cè),每一葉片連接于每一葉片軸的自由端的同一側(cè)以使該葉片能夠繞對(duì)應(yīng)的葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每一限位裝置對(duì)應(yīng)設(shè)于一葉片軸與葉片之間以限制該葉片繞對(duì)應(yīng)的葉片軸的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度(-Φ，+Φ);所述限位裝置包括:一固定軸、第一弧狀彈性環(huán)、第二弧狀彈性環(huán)，所述固定軸的第一端固定于所述葉片軸上相對(duì)于葉片的一面，所述固定軸的自由端向外延伸；所述第一弧狀彈性環(huán)的第一端設(shè)置在所述固定軸的上端面，所述第一弧狀彈性環(huán)的自由端延伸至靠近葉片的上端面的位置處；所述第二弧狀彈性環(huán)相對(duì)的設(shè)置在固定軸和葉片的下端面。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一弧狀彈性環(huán)和第二弧狀彈性環(huán)分別為多根，所述多根第一弧狀彈性環(huán)第一端設(shè)置在所述固定軸的上端面，所述多根第一弧狀彈性環(huán)的自由端均勻間隔的延伸至靠近葉片的上端面的位置處；在所述多根第一弧狀彈性環(huán)的每相鄰的兩根第一弧狀彈性環(huán)中，位于外側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)的自由端與葉片的上端面的距離近于位于內(nèi)側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)與葉片的上端面的距離；所述多根第二弧狀彈性環(huán)與多根第一弧狀彈性環(huán)相對(duì)的設(shè)置在固定軸的下端面，以使得所述限位裝置呈一在葉片的上、下兩端面的位置具有橫向開口的圓環(huán)形，以保證當(dāng)葉片相對(duì)水平面的轉(zhuǎn)角越大時(shí)，所受到的恢復(fù)力也越大，恢復(fù)力隨浪頭高度的增加而增加。
[0011]進(jìn)一步的，所述多根第一弧狀彈性環(huán)的第一端均勻間隔的固定在所述固定軸的上端面，所述多根第二弧狀彈性環(huán)以均勻間隔的固定在所述固定軸的下端面。
[0012]進(jìn)一步的，在每一葉片軸上分別設(shè)有第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承的定子分別固定于所述葉片軸的自由端上，所述第一軸承和第二軸承的轉(zhuǎn)子的外側(cè)分別與所述葉片的兩端固定。
[0013]進(jìn)一步，所述限位裝置設(shè)于葉片軸與葉片之間，并且該限位裝置位于葉片靠近主軸的一端。
[0014]進(jìn)一步，所述定子的下端相對(duì)于海底固定。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種利用上述垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器的采集波能的采集方法包括:
將定子的下端位于海面的下方并且相對(duì)于海底固定，使它的上端位于海面的上方并靠近海面；
將轉(zhuǎn)子豎直的可轉(zhuǎn)動(dòng)的套設(shè)于定子的上端，使轉(zhuǎn)子的葉片位于平均海面的下方并靠近海面；
當(dāng)葉片所在位置的波浪上升時(shí)，驅(qū)動(dòng)葉片的自由端在限位裝置的最大限位轉(zhuǎn)動(dòng)角度(-Φ，+Φ )范圍內(nèi)向上傾斜,該傾斜的葉片產(chǎn)生水平方向的切向升力，升力帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
當(dāng)葉片所在位置的波浪下降時(shí)，波浪向下的重力使葉片的自由端在限位裝置的最大限位轉(zhuǎn)度角度(_Φ，+Φ)范圍內(nèi)向下傾斜，該傾斜的葉片產(chǎn)生水平方向的切向升力，方向與波浪上升時(shí)相同，從而共同帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同上述方向相同的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)； 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的波能量，通過驅(qū)動(dòng)一增速器及一發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而為海島或船舶提供電能。
[0016]本發(fā)明的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器以及采集方法具有以下效果:一、它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利于系列化生產(chǎn):每個(gè)波能發(fā)動(dòng)機(jī)部件只包括定子、主軸、葉片軸22、葉片、恢復(fù)彈簧等基本部件，各功率等級(jí)的波能轉(zhuǎn)換裝置的基本部件完全一樣，不同的是基本部件的數(shù)量和安裝方式；二、工作原理簡(jiǎn)單、能量采集與轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單直接:利用葉片所處位置的水質(zhì)點(diǎn)上升或下降時(shí)，葉片在上升水質(zhì)點(diǎn)的頂托浮力或重力作用下，葉片自動(dòng)傾斜，傾斜的葉片將產(chǎn)生切向升力，帶動(dòng)葉片軸旋轉(zhuǎn)；三、各葉片相互獨(dú)立，整體故障率低:即使有部分葉片損壞，只是損壞部分不參與工作，采集器整體可以繼續(xù)工作；四、能適應(yīng)小波浪:葉片設(shè)計(jì)較小時(shí)，不僅僅可以提高其抗強(qiáng)浪能力，還能捕獲浪高較小的波能；五、能夠轉(zhuǎn)化部分波浪的平動(dòng)動(dòng)能:葉片軸在繞主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過中，如果葉片在順流方向并有波浪時(shí)，則葉片會(huì)偏轉(zhuǎn)并受到水的阻力而對(duì)外做功，而逆流方向則葉片會(huì)與水流取向一致而不會(huì)受到阻力或者阻力很??；六、能夠轉(zhuǎn)化水平面上各個(gè)方向傳播來的上下垂直波動(dòng)能:由于整個(gè)采集器呈圓形，能承受水平面上各個(gè)方向傳播來的上下垂直波動(dòng)能。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1本發(fā)明垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是圖1中葉片與葉片軸的連接細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是圖1中波浪上升時(shí)葉片運(yùn)動(dòng)方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是圖1中波浪下降時(shí)葉片運(yùn)動(dòng)方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]首先，在對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述之前，有必要對(duì)本文中出現(xiàn)的一些術(shù)語進(jìn)行解釋。例如:
本文中若出現(xiàn)使用“第一”、“第二”等術(shù)語來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)由這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用來區(qū)分一個(gè)元件和另一個(gè)元件。因此，“第一”元件也可以被稱為“第二”元件而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0026]另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)提及一元件“連接”或者“聯(lián)接”到另一元件時(shí)，其可以直接地連接或直接地聯(lián)接到另一元件或者也可以存在中間元件。相反地，當(dāng)提及一元件“直接地連接”或“直接地聯(lián)接”到另一元件時(shí)，則不存在中間元件。
[0027]在本文中出現(xiàn)的各種術(shù)語僅僅用于描述具體的實(shí)施方式的目的而無意作為對(duì)本發(fā)明的限定。除非上下文另外清楚地指出，則單數(shù)形式意圖也包括復(fù)數(shù)形式。
[0028]當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括”和/或“包括有”時(shí)，這些術(shù)語指明了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一個(gè)以上其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在和/或附加。
[0029]關(guān)于實(shí)施例:
請(qǐng)參見圖1至圖4，本實(shí)施例的一種垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，包括一豎直的定子I以及一轉(zhuǎn)子，所述定子I的上端位于海面的上方并且靠近海面，所述轉(zhuǎn)子豎直安裝在定子I上；所述轉(zhuǎn)子包括一主軸21、多根葉片軸22、與多個(gè)葉片軸22相對(duì)應(yīng)的多個(gè)葉片23以及與多個(gè)葉片23對(duì)應(yīng)的多個(gè)限位裝置24，所述主軸21可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于所述定子I的上端，所述多個(gè)葉片軸22呈水平輻射狀的安裝于所述主軸21的外側(cè)，每一葉片23安裝于每一葉片軸22的自由端的一側(cè)以使葉片23能夠繞對(duì)應(yīng)的葉片軸22轉(zhuǎn)動(dòng)，每一限位裝置24對(duì)應(yīng)設(shè)于一葉片軸22與葉片23之間以限制該葉片23繞對(duì)應(yīng)的葉片軸22的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度(-Φ，+ Φ)，該最大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與每一實(shí)施例中的葉片大小、采集器所處的當(dāng)?shù)氐暮Ｃ娴钠骄ɡ酥迪鄬?duì)應(yīng)；所述限位裝置24包括:一固定軸241、第一弧狀彈性環(huán)242、第二弧狀彈性環(huán)243，所述固定軸241的第一端固定于所述葉片軸22上相對(duì)于葉片23的一面，所述固定軸241的自由端向外延伸；所述第一弧狀彈性環(huán)242的第一端設(shè)置在所述固定軸241上端面，所述第一弧狀彈性環(huán)242的自由端延伸至靠近葉片23的上端面的位置處；所述第二弧狀彈性環(huán)243相對(duì)的設(shè)置在固定軸241和葉片22的下端面。具體地:
所述定子I為一豎直的定軸，它的下端相對(duì)于海面固定，上端位于海面的下方且靠近海面。
[0030]所述轉(zhuǎn)子的主軸21為一豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，它套設(shè)于所述定子I的上端，相對(duì)于定子I水平地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0031]本實(shí)施例中，每一根葉片軸22安裝于當(dāng)?shù)仄骄Ｃ娴南路讲⑶铱拷Ｃ婕s30公分。
[0032]每一根葉片軸22呈水平輻射狀均勻地安裝于所述主軸21的外周面上，且每一根葉片軸22的固定端固定于所述主軸21同一水平面的外周面上。
[0033]所述每一葉片23以同一位置和朝向設(shè)置在每一根葉片軸22的自由端的一側(cè)上。所有的葉片軸22以及葉片23在靜止時(shí)位于同一水平面。在波浪上升時(shí)，每一葉片23均繞與其相應(yīng)的每一葉片軸22向上翻轉(zhuǎn)，當(dāng)波浪下降時(shí)，每一葉片23均繞與其相應(yīng)的每一葉片軸22向下翻轉(zhuǎn)。
[0034]本實(shí)施例中，所述限位裝置24設(shè)于葉片軸22與葉片23之間，并且該限位裝置24位于葉片23靠近主軸21的一端，所述限位裝置24采用弧形彈簧。固定軸241的固定端與所述葉片軸22的外周面上，固定軸241的自由端朝向與葉片軸22垂直的方向延伸，進(jìn)一步的，所述固定軸241的固定端固定在與葉片23相對(duì)的一面的葉片軸22上，固定軸241的自由端朝向與葉片23相反的方向延伸，所述固定軸241與所述葉片軸22、葉片23位于同一水平面上。其中:
第一弧狀彈性環(huán)242和第二弧狀彈性環(huán)243分別采用六根，六根第一弧狀彈性環(huán)242的第一端固定設(shè)置在所述固定軸241的上端面，所述多根第一弧狀彈性環(huán)242的自由端均勻間隔的延伸至靠近葉片23的上端面的位置處；在所述多根第一弧狀彈性環(huán)242的每相鄰的兩根第一弧狀彈性環(huán)242中，位于外側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)242的自由端與葉片23的上端面的距離近于位于內(nèi)側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)與葉片23的上端面的距離；所述多根第二弧狀彈性環(huán)243與多根第一弧狀彈性環(huán)242相對(duì)的設(shè)置在固定軸241的下端面，以使得所述限位裝置24呈一在葉片23的上、下兩端面的位置具有橫向開口 3的圓環(huán)形，，以保證當(dāng)葉片相對(duì)水平面的轉(zhuǎn)角越大時(shí)，所受到的恢復(fù)力也越大，恢復(fù)力隨浪頭高度的增加而增加。
[0035]更具體的，所述多根第一弧狀彈性環(huán)242的第一端均勻間隔的固定在所述固定軸241的上端面，所述多根第二弧狀彈性環(huán)243以與均勻間隔的固定在所述固定軸241的下端面?？梢岳斫獾模谄渌膶?shí)施例中，所述第一弧彈性環(huán)242和第二弧狀彈性環(huán)243的根數(shù)還可以作其它變化，此處便不再進(jìn)行贅述。
[0036]本實(shí)施例中，在每一葉片軸22上分別設(shè)有第一軸承41和第二軸承42，所述第一軸承41和第二軸承42的定子分別固定于所述葉片軸22的自由端上，所述第一軸承41和第二軸承42的轉(zhuǎn)子的外側(cè)分別與所述每一葉片23的兩端固定，或者利用兩彎曲性能較好的彈性片代替第一軸承41和第二軸承42。
[0037]本實(shí)施例中，所述定子I和轉(zhuǎn)子采用剛性防腐蝕材料制作而成，或者具有防腐蝕涂層。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例，波浪上升時(shí)或者下降過程中，葉片23均產(chǎn)生升力做功；恢復(fù)彈簧連接葉片23和葉片軸22，保證葉片23在恢復(fù)彈簧的恢復(fù)力作用下可以繞葉片軸22轉(zhuǎn)動(dòng)，并在無波浪時(shí)，各葉片23與葉片軸22平行；在葉片軸22上安裝限位裝置24，可以限制葉片23繞葉片軸22的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度(_Φ，+Φ);當(dāng)波浪來襲，葉片23所處位置的水質(zhì)點(diǎn)上升或下降時(shí)，葉片23在上升水質(zhì)點(diǎn)的浮力或重力作用下，葉片23自動(dòng)傾斜相應(yīng)角度，傾斜的葉片23將產(chǎn)生切向升力，帶動(dòng)葉片軸22旋轉(zhuǎn)；葉片軸22軸承起連接葉片23與葉片軸22的作用，還兼轉(zhuǎn)動(dòng)限位，保證葉片23的最大擺動(dòng)角度在合理的范圍，防止彈簧損壞。
[0039]限位裝置24連接葉片23和葉片軸22，通過科學(xué)計(jì)算與合理設(shè)計(jì)與制造，保證葉片23在恢復(fù)彈簧的恢復(fù)力作用下可以繞葉片軸22轉(zhuǎn)動(dòng)，并在無波浪時(shí)各葉片23與葉片軸22平行；當(dāng)波浪來襲時(shí)，葉片23所處位置的水質(zhì)點(diǎn)上升或下降時(shí)，在不同浪頭高度情況下偏轉(zhuǎn)與高度對(duì)應(yīng)的角度；葉片23要求強(qiáng)度高、厚度薄、重量輕，以減少其運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)水的阻力，葉片23的入水深度、大小和形狀等要合理設(shè)計(jì)與選取，利于降低阻力、提高其能量捕獲效率。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器具有以下優(yōu)勢(shì):一、它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利于系列化生產(chǎn):每個(gè)波能發(fā)動(dòng)機(jī)部件只包括定子1、主軸21、葉片軸22、葉片23、恢復(fù)彈簧等基本部件，各功率等級(jí)的波能轉(zhuǎn)換裝置的基本部件完全一樣，不同的是基本部件的數(shù)量和安裝方式；二、工作原理簡(jiǎn)單、能量采集與轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單直接:利用葉片23所處位置的水質(zhì)點(diǎn)上升或下降時(shí)，葉片23在上升水質(zhì)點(diǎn)的頂托浮力或重力作用下，葉片23自動(dòng)傾斜，傾斜的葉片23將產(chǎn)生切向升力，帶動(dòng)葉片軸22旋轉(zhuǎn)；三、各葉片23相互獨(dú)立，整體故障率低:即使有部分基本部件損壞，只是損壞部分不參與工作，采集器整體可以繼續(xù)工作；四、能適應(yīng)小波浪:葉片23設(shè)計(jì)較小時(shí)，不僅僅可以提高其抗強(qiáng)浪能力，還能捕獲浪高較小的波能；五、能夠轉(zhuǎn)化部分波浪的平動(dòng)動(dòng)能:如圖3、4所示，葉片軸22在繞主軸21順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過中，如果葉片23在順?biāo)鞣较?，則會(huì)受到水的阻力而做功，而逆水流方向則葉片23會(huì)與水流取向一致而不會(huì)受到阻力或者阻力很?。涣?、能夠轉(zhuǎn)化水平面上各個(gè)方向傳播來的上下垂直波動(dòng)能:由于整個(gè)采集器呈圓形，能承受水平面上各個(gè)方向傳播來的上下垂直波動(dòng)能。
[0041]本發(fā)明還公開了一種利用上述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器采集波能的方法，包括:
5101、將定子I的下端位于海面的下方并且相對(duì)于海底固定，使它的上端位于海面的上方并靠近海面；
5102、將轉(zhuǎn)子豎直的可轉(zhuǎn)動(dòng)的套設(shè)于定子I的上端，使轉(zhuǎn)子的葉片23位于海面的下方并靠近海面；
5103、當(dāng)葉片23所在位置的波浪上升時(shí)，驅(qū)動(dòng)葉片23的自由端在限位裝置24的最大限位轉(zhuǎn)動(dòng)角度(-Φ，+ Φ )范圍內(nèi)向上傾斜，該傾斜的葉片23產(chǎn)生水平方向的切向升力，升力帶動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)葉片軸22順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
5104、當(dāng)葉片23所在的位置的波浪下降時(shí)，波浪向下的重力使葉片23的自由端在限位裝置24的最大限位轉(zhuǎn)度角度(-Φ，+Φ)范圍內(nèi)向下傾斜，該傾斜的葉片23產(chǎn)生水平方向的切向升力，升力帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同上述方向相同的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)葉片軸22進(jìn)行與上述方向相同的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
5105、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生波能量，通過驅(qū)動(dòng)一增速器及一發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而為海島或船舶提供電能。。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例，采用上述垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，能夠有效的采集到波能，上述方式，使波能的采集非常方便、由于采集器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使其成本更低。
[0043]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:包括一豎直的定子以及一轉(zhuǎn)子，所述定子的上端位于海面的上方，所述定子的下端位于海面的下方，所述轉(zhuǎn)子豎直安裝在定子上端； 所述轉(zhuǎn)子包括一主軸、多根葉片軸、與所述多個(gè)葉片軸相對(duì)應(yīng)的多個(gè)葉片以及與多個(gè)葉片對(duì)應(yīng)的多個(gè)限位裝置，所述主軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于所述定子的上端，所述多個(gè)葉片軸呈水平輻射狀的安裝于所述主軸的外壁上，每一葉片連接于每一葉片軸的自由端的同一側(cè)以使該葉片能夠繞對(duì)應(yīng)的葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每一限位裝置對(duì)應(yīng)設(shè)于一葉片軸與葉片之間以限制該葉片繞對(duì)應(yīng)的葉片軸的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度(-Φ，+Φ); 所述限位裝置包括:一固定軸、第一弧狀彈性環(huán)、第二弧狀彈性環(huán)，所述固定軸的第一端固定于所述葉片軸上相對(duì)于葉片的一面，所述固定軸的自由端向外延伸； 所述第一弧狀彈性環(huán)的第一端設(shè)置在所述固定軸的上端面和葉片的上端，所述第一弧狀彈性環(huán)的自由端延伸至靠近葉片的上端面的位置處；所述第二弧狀彈性環(huán)相對(duì)的設(shè)置在固定軸和葉片的下端面。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:所述第一弧狀彈性環(huán)和第二弧狀彈性環(huán)分別為多根，所述多根第一弧狀彈性環(huán)的第一端設(shè)置在所述固定軸的上端面，所述多根第一弧狀彈性環(huán)的自由端均勻間隔的延伸至靠近葉片的上端面的位置處；在所述多根第一弧狀彈性環(huán)的每相鄰的兩根第一弧狀彈性環(huán)中，位于外側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)的自由端與葉片的上端面的距離近于位于內(nèi)側(cè)的第一弧狀彈性環(huán)與葉片的上端面的距離；所述多根第二弧狀彈性環(huán)與多根第一弧狀彈性環(huán)相對(duì)的設(shè)置在固定軸的下端面，以使得所述限位裝置呈一在葉片的上、下兩端面的位置具有橫向開口的圓環(huán)形，以保證當(dāng)葉片相對(duì)水平面的轉(zhuǎn)角越大時(shí)，所受到的恢復(fù)力也越大，恢復(fù)力隨浪頭高度的增加而增加。
3.如權(quán)利要求2所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:所述多根第一弧狀彈性環(huán)的第一端均勻間隔的固定在所述固定軸的上端面，所述多根第二半圓弧狀彈性環(huán)以與均勻間隔的固定在所述固定軸的下端面。
4.如權(quán)利要求3所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:在每一葉片軸上分別設(shè)有第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承的定子分別固定于所述葉片軸的自由端上，所述第一軸承和第二軸承的轉(zhuǎn)子的外側(cè)分別與所述葉片的兩端固定。
5.如權(quán)利要求2所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:所述限位裝置設(shè)于葉片軸與葉片之間，并且該限位裝置位于葉片靠近主軸的一端。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器，其特征在于:所述定子的下端相對(duì)于海底固定。
7.一種利用上述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的垂直軸自動(dòng)轉(zhuǎn)漿型波能采集器采集波能的采集方法，其特征在于，包括: 將定子的下端相對(duì)于海底固定，使所述定子的上端位于海面的上方，所述定子的下端位于海面的下方并相對(duì)于海底固定,使它的上端位于海面的上方并靠近海面； 將轉(zhuǎn)子豎直的可轉(zhuǎn)動(dòng)的套設(shè)于定子的上端，使轉(zhuǎn)子的葉片位于當(dāng)?shù)仄骄Ｃ娴南路讲⒖拷Ｃ妫? 當(dāng)葉片所在位置的波浪上升時(shí)，驅(qū)動(dòng)葉片的自由端在限位裝置的限制下，在角度(-Φ，+ Φ )范圍內(nèi)向上傾斜，該傾斜的葉片產(chǎn)生切向升力，升力通過葉片軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)； 當(dāng)葉片所在位置的波浪下降時(shí)，波浪的重力使葉片的自由端在限位裝置的限制下，在角度(-φ，+φ)范圍內(nèi)向下傾斜，該傾斜的葉片產(chǎn)生相同方向的切向升力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與上述相同的方向旋轉(zhuǎn)； 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的波能量，通過驅(qū)動(dòng)一增速器及與其相連接的一發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而為海島或船舶提供電能。
【文檔編號(hào)】F03B13/22GK104454324SQ201410657050
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】古亮, 陳新崗, 劉偉, 李山, 蔣東榮, 劉述喜 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)