本發明涉及波浪能利用裝置，具體涉及一種基于波浪能的發電裝置以及應用其的浮標。

背景技術：

1、波浪能廣泛地存在于海洋中，是海洋能中最主要的能源之一。它是海洋表面波浪所具有的動能和勢能，具有能量密度高、分布面廣等優點。如何將波浪能轉換為電能對開發海洋能具有重要意義，為此人類一直在開發改進波浪能發電裝置；但目前現有波浪能發電裝置存在著結構復雜的問題，生產成本偏高，不利于廣泛推廣使用。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種基于波浪能的發電裝置以及應用其的浮標，解決上述現有技術問題中的一個或多個。

2、本發明提供一種基于波浪能的發電裝置，其包括：第一輪盤、第二輪盤、傳動齒條、柱狀齒輪、發電機組以及葉輪；

3、第一輪盤與第二輪盤設置為同步且同向轉動，傳動齒條的第一端鉸接在第一輪盤的端面，傳動齒條的第二端鉸接在第二輪盤的端面；

4、葉輪設置成用于接受波浪的驅動進行轉動，第一輪盤和第二輪盤中的至少一個與葉輪聯動設置，以使得波浪驅動葉輪轉動時，能夠帶動第一輪盤和第二輪盤同步轉動；

5、柱狀齒輪與傳動齒條嚙合傳動設置，以在第一輪盤和第二輪盤同步轉動時，傳動齒條驅動柱狀齒輪轉動；

6、柱狀齒輪設置成用于驅動發電機組發電。

7、由于葉輪是設置在浮標外部的，葉輪直接與波浪接觸，波浪驅動葉輪進行轉動，葉輪驅動第一輪盤與第二輪盤同步且同向地轉動，第一輪盤和第二輪盤同步驅動傳動齒條產生豎向運動和橫向運動的合運動；由于柱狀齒輪與傳動齒條嚙合傳動設置，且由于柱狀齒輪的齒槽是沿橫向運動延伸排布的，傳動齒條會沿著齒槽與柱狀齒輪產生橫向滑動，傳動齒條的橫向運動不會傳動給柱狀齒輪；但同時傳動齒條產生的豎向運動會驅動柱狀齒輪產生轉動，當第一輪盤與第二輪盤同步且同向地轉動一個圓周行程時，傳動齒條會橫向地在柱狀齒輪上往復滑動，不會與柱狀齒輪脫開；進而使得柱狀齒輪驅動發電機組進行發電，為探測浮標的正常工作提供可持續可再生的電能。本發明具有結構簡單緊湊的特點，減少了零部件的數量，降低了生產成本，便于大規模地推廣使用。

8、在一些實施方式中，柱狀齒輪的兩端分別設有第一單向棘輪結構和第二單向棘輪結構，第一單向棘輪結構和第二單向棘輪結構的傳動方向設置為相反；

9、設置有兩組發電機組，兩組發電機組分別通過第一單向棘輪結構和第二單向棘輪結構與柱狀齒輪的兩端傳動設置，以在柱狀齒輪正轉或反轉時，兩組發電機組其中之一能進行發電。

10、上升或者下沉時，葉輪的轉動方向是相反的，那么柱狀齒輪也會存在正轉和反轉的狀態，兩組發電機組分別通過第一單向棘輪結構和第二單向棘輪結構與柱狀齒輪的兩端傳動設置，以在柱狀齒輪正轉或反轉時，兩組發電機組其中之一能進行發電。

11、在一些實施方式中，第一輪盤與第二輪盤均為齒輪。

12、在一些實施方式中，還包括傳動軸和傳動中間齒輪，葉輪設置在傳動軸的第一端上，傳動中間齒輪設置在傳動軸的第二端上；

13、傳動中間齒輪設置在第一輪盤與第二輪盤之間，傳動中間齒輪分別與第一輪盤與第二輪盤嚙合。

14、在一些實施方式中，第一輪盤和第二輪盤設置為同齒數和同模數的相同齒輪，傳動齒條的第一端與第一輪盤中心的距離等于傳動齒條的第二端與第二輪盤中心的距離，以使得傳動齒條的兩端等幅度地同步擺動。

15、這樣，由于傳動齒條的兩端等幅度地同步擺動，使得傳動齒條能夠平滑地在柱狀齒輪上橫向滑動，避免了出現卡頓。

16、在一些實施方式中，還包括機座和支架，支架樹立在機座上，第一輪盤和第二輪盤可樞轉地設置在機座上，柱狀齒輪通過支架懸空設置在第一輪盤和第二輪盤上方。

17、根據本發明的另一方面，還提供一種浮標，其包括：艙體和上述基于波浪能的發電裝置；

18、第一輪盤、第二輪盤、傳動齒條、柱狀齒輪、發電機組均密閉地設置在艙體內，傳動軸從艙體內延伸到艙體外，葉輪設置在艙體外。

19、由于葉輪是設置在艙體外部的，葉輪直接與波浪接觸，波浪驅動葉輪進行轉動，葉輪驅動第一輪盤與第二輪盤同步且同向地轉動，第一輪盤和第二輪盤同步驅動傳動齒條產生豎向運動和橫向運動的合運動；由于柱狀齒輪與傳動齒條嚙合傳動設置，且由于柱狀齒輪的齒槽是沿橫向運動延伸排布的，傳動齒條會沿著齒槽與柱狀齒輪產生橫向滑動，傳動齒條的橫向運動不會傳動給柱狀齒輪；但同時傳動齒條產生的豎向運動會驅動柱狀齒輪產生轉動，當第一輪盤與第二輪盤同步且同向地轉動一個圓周行程時，傳動齒條會橫向地在柱狀齒輪上往復滑動，不會與柱狀齒輪脫開；進而使得柱狀齒輪驅動發電機組進行發電，為探測浮標的正常工作提供可持續可再生的電能。本發明具有結構簡單緊湊的特點，減少了零部件的數量，降低了生產成本，便于大規模地推廣使用。

20、在一些實施方式中，艙體內還設置有配重塊，配重塊設置在艙體的底部。

21、這樣，配重塊增強了浮標的防傾倒性能。

22、在一些實施方式中，傳動軸沿著配重塊的重心方向延伸到艙體外，以使得艙體的沉浮運動方向與葉輪的受浪面垂直。

23、這樣，由于波浪推動浮標時，浮標的沉浮方向是與配重塊的重心方向保持一致的，即艙體的沉浮運動是沿著配重塊的重心方向，艙體的沉浮運動方向與葉輪的受浪面垂直，增大了葉輪的受力面積，從而增大了葉輪與波浪的有效沖擊行程，增加了整個裝置的發電效率。

技術特征：

1.一種基于波浪能的發電裝置，其特征在于，包括：第一輪盤、第二輪盤、傳動齒條、柱狀齒輪、發電機組以及葉輪；

2.根據權利要求1所述的基于波浪能的發電裝置，其特征在于，所述柱狀齒輪的兩端分別設有第一單向棘輪結構和第二單向棘輪結構，所述第一單向棘輪結構和所述第二單向棘輪結構的傳動方向設置為相反；

3.根據權利要求1所述的基于波浪能的發電裝置，其特征在于，所述第一輪盤與所述第二輪盤均為齒輪。

4.根據權利要求3所述的基于波浪能的發電裝置，其特征在于，還包括傳動軸和傳動中間齒輪，所述葉輪設置在所述傳動軸的第一端上，所述傳動中間齒輪設置在所述傳動軸的第二端上；

5.根據權利要求4所述的基于波浪能的發電裝置，其特征在于，所述第一輪盤和所述第二輪盤設置為同齒數和同模數的相同齒輪，所述傳動齒條的第一端與所述第一輪盤中心的距離等于所述傳動齒條的第二端與所述第二輪盤中心的距離，以使得所述傳動齒條的兩端等幅度地同步擺動。

6.根據權利要求1所述的基于波浪能的發電裝置，其特征在于，還包括機座和支架，所述支架樹立在所述機座上，所述第一輪盤和所述第二輪盤可樞轉地設置在所述機座上，所述柱狀齒輪通過所述支架懸空設置在所述第一輪盤和所述第二輪盤上方。

7.一種浮標，其特征在于，包括艙體和權利要求1-6中任一項所述的基于波浪能的發電裝置；

8.根據權利要求7所述的浮標，其特征在于，所述艙體內還設置有配重塊，所述配重塊設置在所述艙體的底部。

9.根據權利要求8所述的浮標，其特征在于，所述傳動軸沿著所述配重塊的重心方向延伸到所述艙體外，以使得所述艙體的沉浮運動方向與所述葉輪的受浪面垂直。

技術總結
本發明公開一種基于波浪能的發電裝置以及應用其的浮標，其包括：第一輪盤、第二輪盤、傳動齒條、柱狀齒輪、發電機組以及葉輪；第一輪盤與第二輪盤設置為同步且同向轉動，傳動齒條的第一端鉸接在第一輪盤的端面，傳動齒條的第二端鉸接在第二輪盤的端面；葉輪設置成用于接受波浪的驅動進行轉動，第一輪盤和第二輪盤中的至少一個與葉輪聯動設置，以使得波浪驅動葉輪轉動時，能夠帶動第一輪盤和第二輪盤同步轉動；柱狀齒輪與傳動齒條嚙合傳動設置，以在第一輪盤和第二輪盤同步轉動時，傳動齒條驅動柱狀齒輪轉動；柱狀齒輪設置成用于驅動發電機組發電。本發明具有結構簡單緊湊的特點，減少了零部件的數量，降低了生產成本，便于大規模地推廣使用。

技術研發人員：尚曉東,徐馳,韓廣輝,樊江燕,馮卓飛
受保護的技術使用者：中國科學院南海海洋研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28