一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法，属于点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法结构技术领域。包括通过支架吊装于波流水槽内的平台，平台上安装有多个浮体性能测试机构，浮体性能测试机构包括安装于平台上方的骨架及设于平台下方的导杆，骨架上安装有齿轮变速箱，齿轮变速箱上安装有与电能表相连接的电机，电机还连接有用于提高电机转速比的齿轮组，导杆顶部安装有垂直齿条、底部安装有与水面相接触的浮体，齿条顶部穿过骨架与齿轮组相啮合，导杆外部套设有导向槽，导向槽顶部设有用于连接骨架的连接臂。本发明专利技术细化了浮体的运动状态，能根据浮体在上升和下降过程中受力状况不同而产生的吃水深度差，进行研究，解决了波浪发电机小波浪不发电的问题。

A floating optimization device of point absorption wave generator and its optimization method

【技术实现步骤摘要】
一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法
本专利技术涉及一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法，属于点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法结构

技术介绍
点吸收式也称振荡浮子式，这种形式的装置采用一个浮子来捕获波浪能，然后将浮子捕获到的能量通过特定的方式转换为岸上的结构装置的机械能或液压能，再通过发电机转换为电能。点吸收式发电装置尺寸比波浪波长小很多,可以吸收来自各个方向的入射波，因此波浪能捕获效率比较高。点吸收式装置水下施工少，容易建造因此成本低。由于点吸收式装置有体积小，波浪能捕获效率高的特点，是目前波浪发电领域的研究热点。波浪发电推广慢的关键原因之一就是发电效率偏低，现有的点吸收式波浪发电机的浮体结构设计不合理，波浪吸收转化效率低，发电量少，不利于应用推广，而且部分发电机的浮体对波浪要求高，不能对较小的波浪进行吸收转化，从而影响发电量。因此，针对上述问题，急需设计一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法。
技术实现思路
为克服上述不足，本设计目的在于提供一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法，细化了浮体的运动状态，能根据浮体在上升和下降过程中受力状况不同而产生的吃水深度差，进行研究，解决了波浪发电机小波浪不发电的问题，更利于波浪发电机的推广应用。一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置，其特殊之处在于包括通过支架19吊装于波流水槽1内的平台2，平台2上安装有多个浮体性能测试机构，浮体性能测试机构包括安装于平台2上方的骨架3及设于平台2下方的导杆4，骨架3上安装有齿轮变速箱5，齿轮变速箱5上安装有与电能表18相连接的电机6，电机6还连接有用于提高电机6转速比的齿轮组7，导杆4顶部安装有垂直齿条10、底部安装有与水面相接触的浮体11，齿条10顶部穿过骨架3与齿轮组7相啮合，导杆4外部套设有导向槽8，导向槽8顶部设有用于连接骨架3的连接臂9；所述齿轮组7包括与电机6相连接的第一小齿轮12，第一小齿轮12啮合连接有第二大齿轮13，第二大齿轮13的齿轮轴上还安装有第二小齿轮14，第二小齿轮14啮合连接有第三大齿轮15，第三大齿轮15的齿轮轴上还安装有第三小齿轮16，第三小齿轮啮合连接有第四大齿轮17，第四大齿轮17与齿条10相啮合；所述平台2上开设有用于穿过齿条10及连接臂9的通过口；所述浮体11是由PVC泡沫制成的浮体。一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置的优化方法，其特殊之处在于包括以下步骤：1、将多个浮体性能测试机构吊装于平台2上，平台2安装于波流水槽1内；2、将PVC泡沫进行切割打磨，得到同等质量，不同形状的浮体11，多个浮体性能测试机构分别对应不同结构的浮体11；3、记录浮体11上升时的吃水深度H2，记录浮体11下降过程中的吃水深度为H1，计算浮体11运动过程中产生的吃水深度差ΔH，ΔH＝H2-H1；4、将吃水深度差ΔH进行数据大小的排列，吃水深度差ΔH相等的浮体需要进行电能表18相关示数的对比，确定吃水深度差ΔH最小，发电效率最高的浮体设计参数。本专利技术的点吸收式波浪发电机浮体优化装置及其优化方法结构设计巧妙，波浪发电推广慢的关键原因之一就是发电效率偏低，为提高波浪发电效率，本专利技术从浮子体的结构优化进行考虑。波浪能浮体的形状和尺寸大小会影响它的水动力特性和输出的功率，浮体运动过程中产生的吃水深度差ΔH(ΔH＝H2-H1)，会对浮体吸收波浪能的效率产生影响，通过对浮体的几何形状和尺寸大小进行设计，可以达到捕获效率最大化的目的。本专利技术通过设计改造浮体的外形，减小浮体的吃水深度差ΔH，解决点吸收式波浪发电机“小浪不易发电”的问题，促进点吸收式波浪发电机商品化进程，填补波浪发电机的市场空白。附图说明图1：本专利技术一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置的结构示意图；图2：齿轮组的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1请参阅图1-2，本专利技术提供一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置，包括通过支架19吊装于波流水槽1内的平台2，平台2上安装有三个浮体性能测试机构，浮体性能测试机构包括安装于平台2上方的骨架3及设于平台2下方的导杆4，骨架3上安装有齿轮变速箱5，齿轮变速箱5上安装有与电能表18相连接的电机6，电机6还连接有用于提高电机6转速比的齿轮组7，导杆4顶部安装有垂直齿条10、底部安装有与水面相接触的浮体11，浮体11是由PVC泡沫制成的浮体，三个浮体性能测试机构的浮体11形状分别打磨为圆形、圆柱形、椭球形，齿条10顶部穿过骨架3与齿轮组7相啮合，导杆4外部套设有导向槽8，导向槽8顶部设有用于连接骨架3的连接臂9，平台2上开设有用于穿过齿条10及连接臂9的通过口；齿轮组7包括与电机6相连接的第一小齿轮12，第一小齿轮12啮合连接有第二大齿轮13，第二大齿轮13的齿轮轴上还安装有第二小齿轮14，第二小齿轮14啮合连接有第三大齿轮15，第三大齿轮15的齿轮轴上还安装有第三小齿轮16，第三小齿轮啮合连接有第四大齿轮17，第四大齿轮17与齿条10相啮合，通过齿轮组可以提高电机6转速，使电机转速比达到1:20。波浪发电推广慢的关键原因之一就是发电效率偏低，为提高波浪发电效率，团队从浮子体的结构优化进行考虑。波浪能捕获装置的形状和尺寸大小会影响它的水动力特性和输出的功率。浮体运动过程中产生的吃水深度差ΔH(ΔH＝H2-H1)，会对浮体吸收波浪能的效率产生影响。通过对捕获装置的几何形状和尺寸大小进行设计，可以以达到捕获效率最大化的目的。一、研究方法实验法浮体下降过程中的吃水深度为H1，浮体上升过程中的吃水深度为H2，浮体运动过程中产生的吃水深度差ΔH(ΔH＝H2-H1)。吃水深度差会对浮体吸收波浪能的效率产生影响，举例：吃水深度差为5cm的浮体，在10cm的波浪条件下，发电机最终利用的是10cm-5cm＝5cm的波浪高度产生的能量。浮体的吃水深度差随浮体的参数改变而改变。因此，团队通过实验控制浮体的形状、体积、质量，进行不同的对照实验，确定浮体设计的最优比例参数。二、理论依据1、微波理论微波理论是假设海浪幅值极小，即符合H<<L的前提条件，其中：H—波高；d—水深；L—波长。且设波浪是无粘性、不可压缩的均质理想流体，水流为无旋的平面运动。因此采用速度势函数φ(x，z，t)，研究在重力作用下的流体的运动。水质点的水平方向和垂直方向的分速度可表示为：不可压缩流体连续性方程：将式(2-1)、式(1-2)代入式(1-3)可得波浪运动控制方程为：在海底z＝-d处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置，其特征在于包括通过支架(19)吊装于波流水槽(1)内的平台(2)，平台(2)上安装有多个浮体性能测试机构，浮体性能测试机构包括安装于平台(2)上方的骨架(3)及设于平台(2)下方的导杆(4)，骨架(3)上安装有齿轮变速箱(5)，齿轮变速箱(5)上安装有与电能表(18)相连接的电机(6)，电机(6)还连接有用于提高电机(6)转速比的齿轮组(7)，导杆(4)顶部安装有垂直齿条(10)、底部安装有与水面相接触的浮体(11)，齿条(10)顶部穿过骨架(3)与齿轮组(7)相啮合，导杆(4)外部套设有导向槽(8)，导向槽(8)顶部设有用于连接骨架(3)的连接臂(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置，其特征在于包括通过支架(19)吊装于波流水槽(1)内的平台(2)，平台(2)上安装有多个浮体性能测试机构，浮体性能测试机构包括安装于平台(2)上方的骨架(3)及设于平台(2)下方的导杆(4)，骨架(3)上安装有齿轮变速箱(5)，齿轮变速箱(5)上安装有与电能表(18)相连接的电机(6)，电机(6)还连接有用于提高电机(6)转速比的齿轮组(7)，导杆(4)顶部安装有垂直齿条(10)、底部安装有与水面相接触的浮体(11)，齿条(10)顶部穿过骨架(3)与齿轮组(7)相啮合，导杆(4)外部套设有导向槽(8)，导向槽(8)顶部设有用于连接骨架(3)的连接臂(9)。


2.按照权利要求1所述的一种点吸收式波浪发电机浮体优化装置，其特征在于所述齿轮组(7)包括与电机(6)相连接的第一小齿轮(12)，第一小齿轮(12)啮合连接有第二大齿轮(13)，第二大齿轮(13)的齿轮轴上还安装有第二小齿轮(14)，第二小齿轮(14)啮合连接有第三大齿轮(15)，第三大齿轮(15)的齿轮轴上还安装有第三小齿轮(16)，第三小齿轮啮合连接有第四大齿轮(17)，第四大...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓龙，刘书江，张月，陈澜铠，高浩杰，范振华，张雯，胥建文，王玉欣，徐子萌，胡振坤，石洪源，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37