CN205400985U - 全天候波浪能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造公开全天候波浪能发电系统，包括主杆，升降舱，主舱和浮子；浮子通过浮子柄与主舱连接；主舱通过主舱柄与升降舱连接，主舱柄的首端延伸至主舱内，主舱内设发电机、变速箱、齿轮组件和转轴II，浮子柄的尾端安装在转轴II上，浮子柄的首端与浮子尾部固定连接；齿轮组件将浮子的上下运动转化成单向运动，经变速箱带动发电机发电；转轴II上装有电磁制动器II；升降舱安装在主杆的顶端，升降舱的一端设转轴Ⅰ，转轴Ⅰ上装有电磁制动器Ⅰ；主舱柄的尾端安装在转轴Ⅰ上；主杆的底端固定在海底；主杆、升降舱、主舱与浮子的连接处均设有电路旋转接触头。该系统无论海平面升或降均能时刻发电，可把巨大风浪对系统的损害程度降到最低。

Description

全天候波浪能发电系统

技术领域

本发明创造涉及海洋波浪能发电领域，具体涉及一种全天候波浪能发电系统及应用。

背景技术

海洋波浪发电是一种无污染的清洁的可再生的新能源，具有巨大的发展优势。波浪能发电是以波浪的能量为动力生产电能。通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。全球有经济价值的波浪能开采量估计为1～10亿kW。中国波浪能的理论储量为7000万kW左右。但现有的波浪能发电装置或系统大都结构复杂，成本高，对地形条件等依赖性强，其适用性及应用方面受到很大的局限。

发明内容

本发明创造目的是提供一种全天候波浪能发电系统，可充分利用海浪的纵波和横波进行发电，在海浪的纵波下发电，横波下可绕着主杆旋转，解决了无论海平面升或降均能时刻发电，并把巨大风浪对系统的损害程度降到最低，具有达到无论海浪是否平稳，仍依旧保持工作状态的优势。

本发明创造采用的技术方案为：

全天候波浪能发电系统，包括主杆(1)，升降舱(2)，主舱(3)和浮子(4)；

所述浮子(4)，受海浪的作用上下运动，并通过浮子柄(4a)与主舱(3)连接；

所述主舱(3)，通过主舱柄(3a)与升降舱(2)连接，主舱柄(3a)的尾端连接升降舱(2)，主舱柄(3a)的首端延伸至主舱(3)的舱室内，主舱(3)的舱室内设有发电机(13)、变速箱(12)、齿轮组件和转轴Ⅱ(32)，所述浮子柄(4a)的尾端安装在转轴Ⅱ(32)上，浮子柄(4a)的首端与浮子(4)尾部固定连接；所述浮子(4)的上下运动通过浮子柄(4a)和转轴Ⅱ(32)传递给齿轮组件，所述齿轮组件将浮子(4)的上下运动转化成单向运动，经变速箱(12)带动发电机(13)发电；转轴Ⅱ(32)上装有电磁制动器Ⅱ(5b)；

所述升降舱(2)，安装在主杆(1)的顶端，与主杆(1)转动连接，升降舱(2)的一端有转轴Ⅰ(31)，转轴Ⅰ(31)上装有电磁制动器Ⅰ(5a)；主舱柄(3a)的尾端安装在转轴Ⅰ(31)上；

所述主杆(1)，用于将该波浪能发电系统固定在海中，所述主杆(1)的底端固定在海底；

所述主杆(1)与升降舱(2)的连接处、升降舱(2)与主舱柄(3a)的连接处、主舱(3)与浮子柄(4a)的连接处均设有电路旋转接触头(10)，总控设备中的导线束由主杆(1)下面进入主杆(1)内部并向上至主杆(1)顶端，通过电路旋转接触头(10)的触点与升降舱(2)内的导线束相接，升降舱(2)内的导线束通过电路旋转接触头(10)的触点与主舱柄(3a)内的导向线束相接，主舱柄(3a)内的导向线束再由主舱柄(3a)进入主舱(3)内，主舱(3)内的导线束再通过电路旋转接触头(10)的触点与浮子柄(4a)内的导线束相接。

所述的全天候波浪能发电系统，所述齿轮组件包括位于主舱柄(3a)首端并安装在转轴Ⅱ(32)上的主齿轮(16)，分别与主齿轮(16)连接的正转棘轮(14a)和反转棘轮(14b)，以及与正转棘轮(14a)连接的齿轮Ⅰ(15a)，与反转棘轮(14b)连接的齿轮Ⅱ(15b)；齿轮Ⅰ(15a)与齿轮Ⅱ(15b)啮合，变速箱(12)与齿轮Ⅰ(15a)啮合；浮子(4)的上下运动通过浮子柄(4a)和转轴Ⅱ(32)传动给主齿轮(16)，使主齿轮(16)做往复运动，从而通过正转棘轮(14a)带动齿轮Ⅰ(15a)旋转或反转棘轮(14b)带动齿轮Ⅱ(15b)旋转；变速箱(12)在齿轮Ⅰ(15a)带动下使得变速箱(12)内的齿轮组高速转动，从而带动发电机(13)发电。

所述的全天候波浪能发电系统，所述内腔中部设有隔板，将浮子(4)内腔一分为二，位于浮子(4)头部为帽式胶囊(23)，帽式胶囊(23)的内腔设有气囊(22)；位于浮子(4)尾部的内腔设有储气瓶(17)，用于将气囊(22)内的气体压缩进储气瓶(17)的空气压缩机(19)，用于对浮子(4)尾部内腔注水的注水泵(18a)和用于对浮子(4)尾部内腔排水的排水泵(18b)，浮子(4)上还设有进出水口，注水泵(18a)和排水泵(18b)分别通过管路与进出水口连接。

所述的全天候波浪能发电系统，在浮子(4)尾部的内腔，位于注水泵(18a)与进出水口之间的管路上设有电磁阀Ⅰ(21a)，位于排水泵(18b)与进出水口之间的管路上设有电磁阀Ⅱ(21b)，位于储气瓶(17)和空气压缩机(19)之间管路上设有电磁阀III(21c)，位于储气瓶(17)和气囊(22)之间的管路上设有电磁阀Ⅳ(21d)，隔板上位于浮子(4)头部内腔的一侧设有压力开关III(24)，压力开关III(24)通过浮子(4)头部帽式胶囊(23)内腔的压力控制其通或断；所述隔板上还设有压力开关Ⅰ(25a)和压力开关Ⅱ(25b)，压力开关Ⅰ(25a)和压力开关Ⅱ(25b)并联后接到总控设备的电路中，压力开关Ⅰ(25a)通过浮子(4)头部帽式胶囊(23)内腔压力控制其通或断，压力开关Ⅱ(25b)通过气囊(22)内的压力控制其通或断；所述电磁阀Ⅰ(21a)、电磁阀Ⅳ(21d)和注水泵(18a)并联再与压力开关III(24)串联后接到总控设备的电路中；所述电磁阀Ⅱ(21b)和排水泵(18b)并联后与压力开关Ⅰ(25a)串联，所述电磁阀III(21c)和压缩机(19)并联后与压力开关Ⅱ(25b)串联。

所述的全天候波浪能发电系统，所述升降舱(2)内还设有半圆形电阻条(7a)和电刷Ⅰ(6a)，所述半圆形电阻条(7a)固装在升降舱(2)内侧壁上，所述电刷Ⅰ(6a)的一端固定在转轴Ⅰ(31)上，电刷Ⅰ(6a)的另一端作用于半圆形电阻条(7a)，电刷Ⅰ(6a)在转轴Ⅰ(31)的带动下与半圆形电阻条(7a)滑动连接。

所述的全天候波浪能发电系统，所述主舱(3)内还设有圆形电阻条(7b)和电刷Ⅱ(6b)，所述圆形电阻条(7b)固装在主舱(3)内侧壁上，所述电刷Ⅱ(6b)的一端固定在转轴Ⅱ(32)上，电刷Ⅱ(6b)的另一端作用于圆形电阻条(7b)，电刷Ⅱ(6b)在转轴Ⅱ(32)的带动下在圆形电阻条(7b)上往复滑动。

全天候波浪能发电系统的应用，通过主杆(1)将该系统安装在海中，

1)当主舱(3)中转轴Ⅱ(32)的轴心线高于海平面即时高度时，升降舱(2)中的电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，使转轴Ⅰ(31)转动，主舱(3)中的电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，主舱(3)和浮子(4)整体随浪下落；当转轴Ⅱ(32)的轴心线到达海平面即时高度时，升降舱(2)中的电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，主舱(3)中的电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，该系统正常工作；

2)当主舱(3)中转轴Ⅱ(32)的轴心线低于海平面即时高度时，升降舱(2)中的电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，使转轴Ⅰ(31)转动，主舱(3)中的电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，主舱(3)和浮子(4)整体在海浪的冲击下随浪上升；当转轴Ⅱ(32)的轴心线到达海平面即时高度时，升降舱(2)中的电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，主舱(3)中的电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，该系统正常工作。

所述的应用，总控设备上设有电流表A1和电流表A2，所述电流表A1通过导线束与半圆形电阻条(7a)连接，所述电流表A2通过导线束与圆形电阻条(7b)连接；

1)当主舱(3)中转轴Ⅱ(32)的轴心线高于海平面即时高度时，观察电流表A2示数，当A2角度最小时，即浮子(4)在海浪的波峰处，电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，主舱(3)和浮子(4)整体随浪下落；

观察电流表A1示数，由于与电流表A1串联的半圆形电阻条(7a)电阻增加，电流表A1的示数逐渐减小，当电流表A1指针到达此时海平面即时高度所对应的电阻时，电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，系统正常工作；

2)当主舱(3)中转轴Ⅱ(32)的轴心线低于海平面即时高度时，观察电流表A2示数，当电流表A2角度最大时，即浮子(4)在海浪的波谷处，电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，主舱(3)和浮子(4)整体在海浪的冲击下随浪上升，观察电流表A1，由于与电流表A1串联的半圆形电阻条7a电阻减小，电流表A1的示数逐渐增大，当电流表A1指针到此时海平面即时高度所对应的电阻时，电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，系统开始正常工作。

所述的应用，

1)当风浪大于该系统所承受的能力时，打开电磁阀Ⅱ(21b)和电磁阀III(21c)，排水泵(18b)排水，浮子头部内腔的压强逐渐减少，直至压力开关Ⅰ25a断开，排水泵(18b)停止排水，电磁阀Ⅱ(21b)关闭；同时空气压缩(19)把气囊(22)内气体逐渐压缩到储气瓶(17)内，气囊(22)内气体压强逐渐减小，直至压力开关Ⅱ(25b)断开，电磁阀III(21c)关闭，空气压缩(19)停止工作；同时电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，由于此时浮子(4)体积逐渐减小，主舱(3)和浮子(4)整体重量逐渐大于所受的浮力，缓缓沉入水中，至此下沉过程完成，电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，此时浮子(4)体积最小；

2)当风浪小于系统所承受的能力时，打开电磁阀Ⅰ(21a)和电磁阀Ⅳ(21d)，储气瓶(17)内高压气体迅速冲入气囊(22)内，同时电磁制动器Ⅰ(5a)解除对转轴Ⅰ(31)的锁定状态，电磁制动器Ⅱ(5b)锁定转轴Ⅱ(32)，气囊(22)充气产生浮力，使主舱(3)和浮子(4)整体上浮，直至主舱(3)和浮子(4)整体浮出水面，上浮过程完成，电磁制动器Ⅰ(5a)锁定转轴Ⅰ(31)，电磁制动器Ⅱ(5b)解除对转轴Ⅱ(32)的锁定状态，注水泵(18a)向浮子头部内腔注水，浮子头部内腔水压逐渐增加，直至压力开关III(24)在水压的作用下断开，电磁阀Ⅰ(21a)和电磁阀Ⅳ(21d)关闭，注水泵(18a)停止注水。

本发明创造具有以下有益效果：

该系统不仅充分利用海浪的纵波和横波，纵波发电，横波使系统绕着主杆旋转，时刻正常工作，解决了无论海平面升或降均能时刻发电，把巨大风浪对装置的损害程度降到最低，系统依旧工作。

该系统主要由主杆、升降舱、主舱、浮子四大部分组成，主杆起固定作用，固定系统。升降舱使主舱及浮子绕主杆旋转，并保持主齿轮圆心位置与海平面即时高度时刻一致。主舱将纵波动能和重力势能转成单相输出，并发电。浮子4用于采集波浪能。还可对大风浪进行规避，当风浪的危害高于系统所承受的能力时，主舱和浮子下沉，主舱降至最低且锁死状态，浮子体积最小，风浪对其作用力最小，即对系统产生危害最小，而且浮子虽然在海面下，但由于海水涌动的作用，浮子依旧上下运动，继续产电，充分发挥了海洋波浪能这种无污染、可再生新能源的巨大优势。

主齿轮将海浪上下运动转换成其往复运动。采用正反棘轮，运动方向互为反方向，将主齿轮的往复运动通过和其啮合的齿轮完成单项转动，输出给变速箱，从而带动发电机发电。

附图说明

图1为全天候波浪能发电系统的俯视示意图。

图2a为全天候波浪能发电系统在波峰的工作状态。

图2b为全天候波浪能发电系统在波谷的工作状态。

图2c为全天候波浪能发电系统在最高海平面最大浪时波谷的工作状态。

图2d为全天候波浪能发电系统在最低海平面最大浪时波峰的工作状态。

图2e为全天候波浪能发电系统规避最大风浪的工作状态。

图3为升降仓的俯视图。

图4为升降仓的主视图。

图5为总控设备中的电流表A1和电流表A2。

图6为主杆的结构示意图。

图7为主舱的主视图。

图8为主舱的俯视图。

图9为主舱中棘轮组的工作示意图。

图10为主舱中棘轮组的安装示意图。

图11为浮子内部结构示意图。

图12为浮子的装配示意图一。

图13为浮子的装配示意图二

图14a为导线束在系统中的走法，及主杆与升降舱，或升降舱与主舱柄，或主舱和浮子柄的连接方式示意图一。

图14b为导线束在系统中的走法，及主杆与升降舱，或升降舱与主舱柄，或主舱和浮子柄的连接方式示意图二。

图15为系统中电路连接及构成示意图。

其中，1-主杆，2-升降舱，3-主舱，3a-主舱柄，4-浮子，4a-浮子柄，5a-电磁制动器Ⅰ，5b-电磁制动器Ⅱ，6a-电刷Ⅰ，6b-电刷Ⅱ，7a-半圆形电阻条，7b-圆形电阻条，8a-轴承Ⅰ，8b-轴承Ⅱ，9-密封圈，10-电路旋转接触头，11-螺丝母，12-变速箱，13-发电机，14a-正转棘轮，14b-反转棘轮，15a-齿轮Ⅰ，15b-齿轮Ⅱ，16-主齿轮，17-储气瓶，18a-注水泵，18b-排水泵，19-空气压缩机，20-过滤网，21a-电磁阀Ⅰ，21b-电磁阀Ⅱ，21c-电磁阀III，21d-电磁阀Ⅳ，22-气囊，23-帽式橡胶囊，24-压力开关III，25a-压力开关Ⅰ，25b-压力开关Ⅱ，26-机体，27-导线束，28-导线分头，29-压帽，30-线孔，31-转轴Ⅰ，32-转轴Ⅱ。

具体实施方式

全天候波浪能发电系统，包括主杆1，升降舱2，主舱3和浮子4；所述浮子4，受海浪的作用上下运动，并通过浮子柄4a与主舱3连接；所述主舱3，通过主舱柄3a与升降舱2连接，主舱柄的尾端连接升降舱2，主舱柄的首端延伸至主舱3的舱室内，主舱3的舱室内设有发电机13，变速箱12、齿轮组件和转轴Ⅱ32，所述浮子柄4a的尾端安装在转轴Ⅱ32上，浮子柄4a的首端与浮子4尾部固定连接；所述浮子4的上下运动通过浮子柄4a和转轴Ⅱ32传递给齿轮组件，所述齿轮组件将浮子4的上下运动转化成单向运动，经变速箱12带动发电机13发电；转轴Ⅱ32上装有电磁制动器Ⅱ5b；所述升降舱2，安装在主杆1的顶端，与主杆1转动连接，升降舱2的一端设有转轴Ⅰ31，转轴Ⅰ31上装有电磁制动器Ⅰ5a；主舱柄3a的尾端安装在转轴Ⅰ31上；所述主杆1，用于将该波浪能发电系统固定在海中，所述主杆1的底端固定在海底；所述主杆1与升降舱2的连接处、升降舱2与主舱柄3a的连接处、主舱3与浮子柄4a的连接处均设有电路旋转接触头10，总控设备中的导线束由主杆1下面进入主杆1内部并向上至主杆1顶端，通过电路旋转接触头10的触点与升降舱2内的导线束相接，升降舱2内的导线束通过电路旋转接触头10的触点与主舱柄3a内的导向线束相接，主舱柄3a内的导向线束再由主舱柄3a进入主舱3内，主舱3内的导线束再通过电路旋转接触头10的触点与浮子柄4a内的导线束相接。

优选地，所述齿轮组件包括位于主舱柄3a首端并安装在转轴Ⅱ32上的主齿轮16，分别与主齿轮16连接的正转棘轮14a和反转棘轮14b，以及与正转棘轮14a连接的齿轮Ⅰ15a，与反转棘轮14b连接的齿轮Ⅱ15b；齿轮Ⅰ15a与齿轮Ⅱ15b啮合，变速箱12与齿轮Ⅰ15a和/或齿轮Ⅱ15b连接；浮子4的上下运动通过浮子柄4a和转轴Ⅱ32传动给主齿轮16，使主齿轮16做往复运动，从而通过正转棘轮14a带动齿轮Ⅰ15a旋转或反转棘轮14b带动齿轮Ⅱ15b旋转；变速箱12在齿轮Ⅰ15a和/或齿轮Ⅱ15b的带动下使得变速箱12内的齿轮组高速转动，从而带动发电机13发电。

优选地，所述浮子4内腔中部设有隔板，将浮子4内腔一分为二，位于浮子4的头部为帽式胶囊23，帽式胶囊23的内腔设有气囊22；位于浮子4尾部的内腔设有储气瓶17，用于将气囊22内的气体压缩进储气瓶17的空气压缩机19，用于对浮子4帽式胶囊内腔注水的注水泵18a和用于对浮子4内腔排水的排水泵18b，浮子4上还设有进出水口，注水泵18a和排水泵18b分别通过管路与进出水口连接。优选地，进出水口设有过滤网20。在浮子4的内腔，位于注水泵18a与进出水口之间的管路上设有电磁阀Ⅰ21a，位于排水泵18b与进出水口之间的管路上设有电磁阀Ⅱ21b，位于储气瓶17和空气压缩机19之间管路上设有电磁阀III21c，位于储气瓶17和气囊22之间的管路上设有电磁阀III21d，隔板上位于浮子4头部帽式胶囊23内腔的一侧设有压力开关III24，压力开关III24通过浮子4头部帽式胶囊23内腔的压力控制其通或断；所述隔板上还设有压力开关Ⅰ25a和压力开关Ⅱ25b，压力开关Ⅰ25a和压力开关Ⅱ25b并联后接到总控设备的电路中，压力开关Ⅰ25a通过浮子4头部帽式胶囊23内腔的压力控制其通或断，压力开关Ⅱ25b通过气囊22内的压力控制其通或断；所述电磁阀Ⅰ21a、电磁阀Ⅳ21d和注水泵18a并联再与压力开关III24串联后接到总控设备的电路中；所述电磁阀Ⅱ21b和排水泵18b并联后与压力开关Ⅰ25a串联，所述电磁阀III21c和压缩机19并联后与压力开关Ⅱ25b串联。

优选地，所述升降舱2内还设有半圆形电阻条7a和电刷Ⅰ6a，所述半圆形电阻条7a固装在升降舱2内侧壁上，所述电刷Ⅰ6a的一端固定在转轴Ⅰ31上，电刷Ⅰ6a的另一端作用于半圆形电阻条7a，电刷Ⅰ6a在转轴Ⅰ31的带动下与半圆形电阻条7a滑动连接。所述主舱3内还设有圆形电阻条7b和电刷Ⅱ6b，所述圆形电阻条7b固装在主舱3内侧壁上，所述电刷Ⅱ6b的一端固定在转轴Ⅱ32上，电刷Ⅱ6b的另一端作用于圆形电阻条7b，电刷Ⅱ6b在转轴Ⅱ32的带动下在圆形电阻条7b上往复滑动。

全天候波浪能发电系统的应用，通过主杆1将该系统安装在海中，

1)当主舱3中转轴Ⅱ32的轴心线高于海平面即时高度时，升降舱2中的电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，使转轴Ⅰ31转动，主舱3中的电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，主舱3和浮子4整体随浪下落；当转轴Ⅱ32的轴心线到达海平面即时高度时，升降舱2中的电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，主舱3中的电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，该系统正常工作；

2)当主舱3中转轴Ⅱ32的轴心线低于海平面即时高度时，升降舱2中的电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，使转轴Ⅰ31转动，主舱3中的电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，主舱3和浮子4整体在海浪的冲击下随浪上升；当转轴Ⅱ32的轴心线到达海平面即时高度时，升降舱2中的电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，主舱3中的电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，该系统正常工作。

优选地，总控设备上设有电流表A1和电流表A2，所述电流表A1通过导线束与半圆形电阻条7a连接，所述电流表A2通过导线束与圆形电阻条7b连接；

1)当主舱3中转轴Ⅱ32的轴心线高于海平面即时高度时，观察电流表A2示数，当A2角度最小时，即浮子4在海浪的波峰处，电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，主舱3和浮子4整体随浪下落；

观察电流表A1示数，由于与电流表A1串联的半圆形电阻条7a电阻增加，电流表A1的示数逐渐减小，当电流表A1指针到达此时海平面即时高度所对应的电阻时，电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，系统正常工作；

2)当主舱3中转轴Ⅱ32的轴心线低于海平面即时高度时，观察电流表A2示数，当电流表A2角度最大时，即浮子4在海浪的波谷处，电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，主舱3和浮子4整体在海浪的冲击下随浪上升，观察电流表A1，由于与电流表A1串联的半圆形电阻条7a电阻减小，电流表A1的示数逐渐增大，当电流表A1指针到此时海平面即时高度所对应的电阻时，电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，系统开始正常工作。

更为优选地，

1)当风浪大于该系统所承受的能力时，打开电磁阀Ⅱ21b和电磁阀III21c，排水泵18b排水，浮子头部内腔的压强逐渐减少，直至压力开关Ⅰ25a断开，排水泵18b停止排水，电磁阀Ⅱ21b关闭；同时空气压缩19把气囊22内气体逐渐压缩到储气瓶17内，气囊22内气体压强逐渐减小，直至压力开关Ⅱ25b断开，电磁阀III21c关闭，空气压缩19停止工作；同时电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，由于此时浮子4体积逐渐减小，主舱3和浮子4整体重量逐渐大于所受的浮力，缓缓沉入水中，至此下沉过程完成，电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，此时浮子4体积最小；

2)当风浪小于系统所承受的能力时，打开电磁阀Ⅰ21a和电磁阀Ⅳ21d，储气瓶17内高压气体迅速冲入气囊22内，同时电磁制动器Ⅰ5a解除对转轴Ⅰ31的锁定状态，电磁制动器Ⅱ5b锁定转轴Ⅱ32，气囊22充气产生浮力，使主舱3和浮子4整体上浮，直至主舱3和浮子4整体浮出水面，上浮过程完成，电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ31，电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ32的锁定状态，注水泵18a向浮子头部内腔注水，浮子头部内腔水压逐渐增加，直至压力开关III24在水压的作用下断开，电磁阀Ⅰ21a和电磁阀Ⅳ21d关闭，注水泵18a停止注水,上浮过程完成，电磁制动器Ⅰ5a锁定转轴Ⅰ，电磁制动器Ⅱ5b解除对转轴Ⅱ的锁定状态。

实施例

如图1-15所示一种全天候波浪能发电系统，包括将该系统固装在海中的主杆1，主杆1的高度大于主舱3和浮子4之和。

升降舱2：使主舱3及浮子4绕主杆1旋转，并保持主齿轮16的圆心位置与海平面即时高度时刻一致。如图1-4所示升降舱2的一端通过轴承Ⅰ8a套设在主杆1的顶端，并由螺丝母11固定，升降舱2下端与主杆1的连接处设有防水密封圈9，升降舱2上端设有防水压帽29(内有旋转接头)，升降舱2可绕主杆1进行360度旋转。升降舱2的另一端设有转轴Ⅰ31，舱室内侧壁固装有半圆形电阻7a，电刷Ⅰ6a位于舱室内并固定在转轴Ⅰ31上，电刷Ⅰ6a与半圆形电阻7a滑动连接。直流电磁制动器5a固定在转轴Ⅰ31上。

直流电磁制动器5a在无电流通过时，处在锁死状态。有电流通过时，解锁；主舱3上下运动带动升降舱内的转轴Ⅰ31转动，进而电刷Ⅰ6a在半圆形电阻7a上滑动。在图15中，电路中电阻发生改变，进而图5中电流表A1中的电流值发生变化，电流最大值为海平面最高时，此时电阻最小；电流最小值为海平面最低时，电阻最大，设置7a的一半为A1的0刻度，即当电流指针在0刻度时为海平面的平均高度，A1的刻度与海平面计时高度一一相对。

主舱3，将纵波动能和浮子4的重力势能转成单相输出，并发电；主舱3和主舱柄3a的总长略大于所在海平面最大落差的一半。如图7-10所示，即在一根主舱柄3a上，尾端与升降舱2的转轴Ⅰ31相接，前端为主齿轮16及转轴Ⅱ32，直流电磁制动器5b固定在转轴Ⅱ32上，，圆形电阻条7b固定在主舱3内侧壁上，电刷Ⅱ6b的一端固定在转轴Ⅱ32上，电刷Ⅱ6b的另一端作用于圆形电阻条7b，电刷Ⅱ6b在转轴Ⅱ32的带动下在圆形电阻条7b上往复滑动，正反转棘轮14a和反转棘轮14b分别通过轴和轴承Ⅱ8b安装主舱柄3a上，主齿轮16与两个正反转棘轮14a/b连接，齿轮Ⅰ15a与变速箱12连接，或齿轮Ⅱ15b与变速箱12连接，发电机13与变速箱12相接。

浮子4受海浪的作用，上下运动，进而使主齿轮复16做往复运动，并带动正转棘轮14a和反转棘轮14b旋转。如图9所示，主齿轮16沿着实线箭头方向转动。反转棘轮14b受力，齿轮Ⅰ15a及正转棘轮14a的轴心沿着实线箭头方向转动，正转棘轮14a不受力；反之主齿轮16沿着虚线箭头方向转动，正转棘轮14a受力，齿轮Ⅱ15b及反转棘轮14b的轴心沿着虚线箭头方向转动，反转棘轮14b不受力。所以无论主齿轮16怎样运动，齿轮Ⅰ15a和齿轮Ⅱ15b始终一个方向运动，完成了单项输出。齿轮Ⅰ15a或齿轮Ⅱ15b连接变速箱(增速齿轮组)12，使其产生高速转动，带动发电机13发电。

直流电磁制动器5b在有电流通过时，处在锁死状态；无电流通过时，解锁；主齿轮16做往复运动，带动电刷Ⅱ6b在圆形电阻条7b上往复滑动，在图15中，电路中电阻发生改变，进而图5中电流表A2的电流指针在一定度数区域内往复运动，度数小时电阻最大，此时浮子4在波峰处，度数大时，电阻最小，此时浮子4在波谷处。

浮子4，收集波能，浮子和浮子柄的总长度为该系统可承受最大浪高的一半。

如图11所示注水泵18a、排水泵18b和小型空气压缩机19安装时，其主体安装在浮子4的帽式胶囊23腔体内并固定在中间隔板上，图11所示便于理解，它们在工作时产生的热能能被海水降温。图12和图13所示为浮子4的构成，用压圈把帽式橡胶囊23固定在浮子4头部。

浮子工作状态如下：

(1)上浮：系统在图2e所示位置时，在图15中，闭合总控设备中的开关k1和k3，总控设备中的工作指示灯L1亮，电磁阀Ⅰ21a和电磁阀Ⅳ21d打开，储气瓶17内高压气体迅速冲入气囊22内，同时由于总控设备中的开关k3闭合，直流电磁制动器5a解锁，直流电磁制动器5b锁死，气囊22充气产生浮力，使主舱3和浮子4整体上浮，闭合总控设备中的开关k4，观察电流表A1示数，最大值时断开k3，说明主舱3和浮子4整体已经浮出水面，总控设备中的开关k1闭合同时，注水泵18a向帽式橡胶囊23内注水，帽式橡胶囊23内水压逐渐增加，气囊22减小，直至压力开关III24在水压的作用下断开，电磁阀Ⅰ21a和21Ⅳd关闭，指示灯L1灭，注水泵18a停止注水，即上浮过程完成，断开k1。

(2)下沉：系统在图2a所示正常工作位置时，在图15中，总控设备中的开关k2闭合，总控设备中的工作指示灯L2灯亮，电磁阀Ⅱ21b和电磁阀III21c打开，排水泵18b排水，帽式橡胶囊23内压强逐渐减少，直至压力开关Ⅰ25a断开，排水泵18b停止排水，电磁阀Ⅱ21b关闭；同时小型空气压缩机19把气囊22内气体逐渐压缩到储气瓶17内，气囊22内气体压强逐渐减小，直至压力开关Ⅱ25b断开，电磁阀III21c关闭，小型空气压缩机19停止工作。由于压力开关Ⅰ25a和压力开关Ⅱ25b均已断开，工作指示灯L2灭，断开k2。同时在k2闭合之后，闭合k3和k4，由于此时浮子体积逐渐最小，主舱3和浮子4整体重量慢慢大于其所受浮力，缓缓沉入水中，观察电流表A1示数至系统在图2e所示位置时，断开k3，然后断开k4，至此下沉过程完成，此时浮子体积最小(注：压力开关III24在下沉过程中由于其所有压力的减小而自动闭合，压力开关Ⅰ25a和Ⅱ25b在上浮过程中由于其所受压力的增加而自动闭合)

操作流程

1、上浮操作结束后，主齿轮16的圆心可能高于或低于海平面即时高度，方法是闭合k4，观察A1的示数与即时海平面高度值进行比较。

方法(1)主齿轮16圆心高于海平面即时高度。由于K4已闭合，观察A2示数，当A2角度最小时，即浮子4在波峰处，闭合K3，5a解锁，5b锁死，主舱和浮子整体随浪下落，观察A1，由于A1电路电阻增加，A1的示数逐渐减小，当A1指针到达此时即时海平面高度所对应的电流值时，断开K3，直流电磁制动器Ⅰ5a锁死，直流电磁制动器Ⅱ5b解锁，系统开始正常工作。当浪小时A1虽然减小，但未到此时海平面高度所对应的电流值后又要变大，马上断开K3，再次如上操作，直到A1达到此时即时海平面高度值。

方法(2)主齿轮16圆心低于海平面即时高度。闭合K4，观察A2示数，当A2角度最大时，即浮子在波谷处，闭合K3，直流电磁制动器Ⅰ5a解锁，直流电磁制动器Ⅱ5b锁死，主舱3和浮子4整体在海浪的冲击下随浪上升，观察A1，A1电路电阻减小，A1的示数逐渐增大，当A1指针到此时即时海平面高度所对应的电流值时，断开K3，5a锁死，5b解锁，设备开始正常工作。当浪小时A1虽然增大，但未到此时海平面高度所对应的电流值后又要变小，马上断开K3，再次如上操作，直到A1达到此时即时海平面高度值。

2、系统正常工作后，会处于涨潮或退潮两种情况。

(1)涨潮：即工作一会后，主齿轮16圆心低于海平面即使高度，如上方法(2)操作。

(2)退潮：即工作一会后，主齿轮16圆心高于海平面即使高度，如上方法(1)操作。

无论处于那种情况，主齿轮16圆心处的调节，可在海平面升或降一个定值高度后进行调节。

3、当风浪大于设备所承受的能力时，主舱和浮子下沉，操作方法如前讲述。此时，对系统产生危害最小，而且浮子依旧受海水的作用上下运动，继续发电。

4、当风浪减小，系统可正常工作时，系统上浮，操作已述，并调节主齿轮16的圆心位置与海平面即时高度一致。

因此该系统可周而复始地全天候工作。

电路构成及连接方法，系统电路构成如图15所示。

线路连接：

主杆，升降舱，主舱，浮子这四大部分电路均采用旋转连接，如手机的耳机插孔，无论怎样旋转，电路均畅通，只不过不是两根线，多几根而已。如图中标记10所标注为电路旋转接触头10。

导线束在四大部分中的走法如图14所示，机体26(升降舱或主舱)，和另一部分的柄端(主舱或浮子)的连接方式。

图6中导线束由主杆下面进入主杆内部并向上至顶端，与外面金属环相接，再经触点进入升降舱，上有防水压帽29并固定在升降舱2上，再由升降舱2内的电路旋转接触头10进入其内后由轴心至外端与主舱柄3a内导线分头28相接，外由压帽29防水，进入主舱内由其内的电路旋转接触头10处至主齿轮16外端与浮子柄4a内的导线分头28相接，外加防水压帽29。

补充说明

1、升降舱，主舱，浮子上面可安装工作运行指示灯。

2、该系统运行操作可根据系统安装地点的潮汐时间点与即时海平面高度的关系，开发一款软件，自行控制，实现设备的全自动化。

3、每个个体与群体线路并联连接，每跟线中加二极管，当设备在主杆上卸下维修时，不影响其他个体工作。

4、各部分旋转的轴与海水接触的，要加有防水密封圈9。

5、并网可参考风力发电。

Claims (6)

1.全天候波浪能发电系统，其特征在于，包括主杆(1)，升降舱(2)，主舱(3)和浮子(4)；

所述浮子(4)，受海浪的作用上下运动，并通过浮子柄(4a)与主舱(3)连接；

所述主舱(3)，通过主舱柄(3a)与升降舱(2)连接，主舱柄(3a)的尾端连接升降舱(2)，主舱柄(3a)的首端延伸至主舱(3)的舱室内，主舱(3)的舱室内设有发电机(13)、变速箱(12)、齿轮组件和转轴II(32)，所述浮子柄(4a)的尾端安装在转轴II(32)上，浮子柄(4a)的首端与浮子(4)尾部固定连接；所述浮子(4)的上下运动通过浮子柄(4a)和转轴II(32)传递给齿轮组件，所述齿轮组件将浮子(4)的上下运动转化成单向运动，经变速箱(12)带动发电机(13)发电；转轴II(32)上装有电磁制动器II(5b)；

所述升降舱(2)，安装在主杆(1)的顶端，与主杆(1)转动连接，升降舱(2)的一端有转轴Ⅰ(31)，转轴Ⅰ(31)上装有电磁制动器Ⅰ(5a)；主舱柄(3a)的尾端安装在转轴Ⅰ(31)上；

所述主杆(1)，用于将该波浪能发电系统固定在海中，所述主杆(1)的底端固定在海底；

所述主杆(1)与升降舱(2)的连接处、升降舱(2)与主舱柄(3a)的连接处、主舱(3)与浮子柄(4a)的连接处均设有电路旋转接触头(10)，总控设备中的导线束由主杆(1)下面进入主杆(1)内部并向上至主杆(1)顶端，通过电路旋转接触头(10)的触点与升降舱(2)内的导线束相接，升降舱(2)内的导线束通过电路旋转接触头(10)的触点与主舱柄(3a)内的导向线束相接，主舱柄(3a)内的导向线束再由主舱柄(3a)进入主舱(3)内，主舱(3)内的导线束再通过电路旋转接触头(10)的触点与浮子柄(4a)内的导线束相接。

2.根据权利要求1所述的全天候波浪能发电系统，其特征在于，所述齿轮组件包括位于主舱柄(3a)首端并安装在转轴II(32)上的主齿轮(16)，分别与主齿轮(16)连接的正转棘轮(14a)和反转棘轮(14b)，以及与正转棘轮(14a)连接的齿轮Ⅰ(15a)，与反转棘轮(14b)连接的齿轮II(15b)；齿轮Ⅰ(15a)与齿轮II(15b)啮合，变速箱(12)与齿轮Ⅰ(15a)啮合；浮子(4)的上下运动通过浮子柄(4a)和转轴II(32)传动给主齿轮(16)，使主齿轮(16)做往复运动，从而通过正转棘轮(14a)带动齿轮Ⅰ(15a)旋转或反转棘轮(14b)带动齿轮II(15b)旋转；变速箱(12)在齿轮Ⅰ(15a)带动下使得变速箱(12)内的齿轮组高速转动，从而带动发电机(13)发电。

3.根据权利要求1所述的全天候波浪能发电系统，其特征在于，所述浮子(4)的内腔中部设有隔板，将浮子(4)内腔一分为二，位于浮子(4)头部为帽式胶囊(23)，帽式胶囊(23)的内腔设有气囊(22)；位于浮子(4)尾部的内腔设有储气瓶(17)，用于将气囊(22)内的气体压缩进储气瓶(17)的空气压缩机(19)，用于对浮子(4)尾部内腔注水的注水泵(18a)和用于对浮子(4)尾部内腔排水的排水泵(18b)，浮子(4)上还设有进出水口，注水泵(18a)和排水泵(18b)分别通过管路与进出水口连接。

4.根据权利要求3所述的全天候波浪能发电系统，其特征在于，在浮子(4)尾部的内腔，位于注水泵(18a)与进出水口之间的管路上设有电磁阀Ⅰ(21a)，位于排水泵(18b)与进出水口之间的管路上设有电磁阀II(21b)，位于储气瓶(17)和空气压缩机(19)之间管路上设有电磁阀III(21c)，位于储气瓶(17)和气囊(22)之间的管路上设有电磁阀IV(21d)，隔板上位于浮子(4)头部内腔的一侧设有压力开关III(24)，压力开关III(24)通过浮子(4)头部帽式胶囊(23)内腔的压力控制其通或断；所述隔板上还设有压力开关Ⅰ(25a)和压力开关II(25b)，压力开关Ⅰ(25a)和压力开关II(25b)并联后接到总控设备的电路中，压力开关Ⅰ(25a)通过浮子(4)头部帽式胶囊(23)内腔压力控制其通或断，压力开关II(25b)通过气囊(22)内的压力控制其通或断；所述电磁阀Ⅰ(21a)、电磁阀IV(21d)和注水泵(18a)并联再与压力开关III(24)串联后接到总控设备的电路中；所述电磁阀II(21b)和排水泵(18b)并联后与压力开关Ⅰ(25a)串联，所述电磁阀III(21c)和压缩机(19)并联后与压力开关II(25b)串联。

5.根据权利要求1所述的全天候波浪能发电系统，其特征在于，所述升降舱(2)内还设有半圆形电阻条(7a)和电刷Ⅰ(6a)，所述半圆形电阻条(7a)固装在升降舱(2)内侧壁上，所述电刷Ⅰ(6a)的一端固定在转轴Ⅰ(31)上，电刷Ⅰ(6a)的另一端作用于半圆形电阻条(7a)，电刷Ⅰ(6a)在转轴Ⅰ(31)的带动下与半圆形电阻条(7a)滑动连接。

6.根据权利要求1所述的全天候波浪能发电系统，其特征在于，所述主舱(3)内还设有圆形电阻条(7b)和电刷II(6b)，所述圆形电阻条(7b)固装在主舱(3)内侧壁上，所述电刷II(6b)的一端固定在转轴II(32)上，电刷II(6b)的另一端作用于圆形电阻条(7b)，电刷II(6b)在转轴II(32)的带动下在圆形电阻条(7b)上往复滑动。