[发明专利]基于仿生鱼鳍的波浪能转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及波浪能转换装置，尤其涉及一种基于仿生鱼鳍的波浪能转换装置。

背景技术

远海探测设备作为一种离岸海洋工程设备，长期无人值守，因自身携带电池的能源有限，电能供给一直是远海探测设备技术开发的“瓶颈”之一。就近利用波浪能为离岸海洋探测设备的供电，可大幅提高该类设备的续航时间和可靠性，尤其在面对我国海域波浪能资源相对匮乏的海况，实现对小型海洋探测设备的波浪能供电具有重大现实意义。

波浪能转换装置是一种采集波浪能并转换成为电网或专用设备提供电能或机械能的设备。随着各国对海洋开发的日益重视，各种不同原理、不同结构形式的波浪能转换装置不断出现，根据其能量转换方式的不同，波浪能装置一般可分为越浪式、振荡水柱式和振荡浮体式三种大类。

越浪式波浪能转换装置（OT-WEC）的工作原理是：利用引流的波浪通道将波浪带入高位的蓄水池中，以便形成水位差，利用水的重力势能来驱动水轮机发电。越浪式波浪能转换装置具备良好的输出稳定性和可靠性；不足之处在于尺寸巨大，其固定式结构类型依赖于特殊地形，而漂浮式结构类型效率较低。

振荡水柱式波浪能转换装置（OWC-WEC）的工作原理是：波浪的起伏使得装置中气室的自由液面作强迫振动，带动压缩气室的空气往复喷出，将波浪能转换成空气的压力势能和动能，进而驱动空气透平带动发电机工作。振荡水柱式是目前应用最为成熟的波浪能转换装置，可靠性较高，工作于水面之上，便于研究和实施；缺点是受限于空气透平的转换效率，波能效率低，且受到地点的限制，需建造在海岸线或者浅水的近海区域。

振荡浮体式波浪能转换装置（OB-WEC）的工作原理是：利用浮体在波浪作用下所形成的振荡运动实现对波浪能的吸收和收集，进而转换成电机发电所需的机械能形式，最终完成电能的输出。由于振荡浮体式波浪能装置中能量转换原理的不同，又可分为很多子类，比如筏式、摆式、鸭式等。振荡浮体式波浪能转换装置代表了波浪能转换装置的发展趋势，也更加适用于为离岸海域工作的小型海洋无人探测设备提供能量；但由于受到远海恶劣工作环境和供能需求的限制，其可靠性和转换效率上还有待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能量吸收和转换效率高、能满足深远海探测设备能源需求的基于仿生鱼鳍的波浪能转换装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于仿生鱼鳍的波浪能转换装置，包括垂荡浮体及连接于垂荡浮体下方的波浪能吸收转换机构，所述波浪能吸收转换机构包括发电机、随所述垂荡浮体的垂荡运动而正向旋转的正转吸收器以及随所述垂荡浮体的垂荡运动而反向旋转的反转吸收器，所述正转吸收器与所述发电机的外壳固定连接，所述反转吸收器与所述发电机的转轴相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述正转吸收器包括正向旋转轮、用于驱动正向旋转轮旋转的多个正转鱼鳍翼片以及多个翼片安装架，所述正向旋转轮与所述发电机的外壳固定连接，所述多个翼片安装架固设于正向旋转轮外周，所述多个正转鱼鳍翼片一一对应安装于所述多个翼片安装架上。

所述翼片安装架包括两根呈V型布置的辐条，所述正转鱼鳍翼片为弹性翼片并夹紧固定于所述两根辐条之间。

所述反转吸收器包括反向旋转轮、用于驱动反向旋转轮旋转的多个反转鱼鳍翼片以及多个翼片安装架，所述反向旋转轮与所述发电机的转轴相接，所述多个翼片安装架固设于反向旋转轮外周，所述多个反转鱼鳍翼片）一一对应安装于所述多个翼片安装架上。

所述翼片安装架包括两根呈V型布置的辐条，所述反转鱼鳍翼片为弹性翼片并夹紧固定于所述两根辐条之间。

还包括稳定翼，所述稳定翼设于所述正转吸收器和反转吸收器之间。

所述发电机、稳定翼和反转吸收器自上而下依次布置，所述发电机连接于所述垂荡浮体下方。

所述反转吸收器依次通过传动键、传动轴以及联轴器与所述发电机的转轴相连。

所述传动轴外周套设有套筒，所述稳定翼设有两片，所述两片稳定翼对称安装于所述套筒上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的基于仿生鱼鳍的波浪能转换装置，没有借助液压、气动等中间转换系统，结构简单、体积小巧、成本低，可适用于长期无人值守、低功率需求的浮标类或海洋机器人等远海探测设备；仅通过水体的作用实现能量的转换，降低了中间能耗，提高了能量转换效率和设备的可靠性。

进一步地，正转鱼鳍翼片和反转鱼鳍翼片均采用仿生设计并具有弹性自适应能力，大大提高了能量转换效率。