本發(fā)明涉及一種撞擊式波浪發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)原油、煤礦的開采使用，環(huán)境污染問題越來越嚴重，為了緩解環(huán)境壓力，解決傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的問題，新能源的開發(fā)十分必要。全球可利用的波浪能達到20億千瓦，比目前世界發(fā)電總量還多，我國擁有廣闊的海洋資源，波浪能在沿海地區(qū)十分豐富，是一種可再生的清潔能源，取之不盡、用之不竭。因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用方便且收集波浪能比較高效的波浪發(fā)電裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用方便且收集波浪能比較高效的撞擊式波浪發(fā)電裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明撞擊式波浪發(fā)電裝置采用如下技術(shù)方案：

技術(shù)方案1：撞擊式波浪發(fā)電裝置包括至少兩個發(fā)電單元，發(fā)電單元包括漂浮物以及與漂浮物連接撞擊軌道，撞擊軌道上設(shè)有沿軌道滑動的撞擊件，撞擊軌道的至少一端設(shè)有發(fā)電機，所述發(fā)電機為在撞擊件撞擊下發(fā)電的壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機，相鄰兩個發(fā)電單元之間活動連接。

技術(shù)方案2：在技術(shù)方案1的基礎(chǔ)上，所述相鄰兩個發(fā)電單元通過連接兩個發(fā)電單元的漂浮物的連接件活動連接。

技術(shù)方案3：在技術(shù)方案2的基礎(chǔ)上，所述連接件能夠伸縮。

技術(shù)方案4：在技術(shù)方案3的基礎(chǔ)上，所述連接件為彈簧。

技術(shù)方案5：在技術(shù)方案1-4任意一項的基礎(chǔ)上，撞擊式波浪發(fā)電裝置還包括一端與所述發(fā)電單元連接、另一端相對陸地固定的拉線。

技術(shù)方案6：在技術(shù)方案5的基礎(chǔ)上，所述拉線的一端通過錨固定于海底。

技術(shù)方案7：在技術(shù)方案6的基礎(chǔ)上，所述拉線的長度不小于海底到最高漲潮水面之間的距離。

技術(shù)方案8：在技術(shù)方案6或7的基礎(chǔ)上，所述拉線上串連有拉伸彈簧。

技術(shù)方案9：在技術(shù)方案5的基礎(chǔ)上，撞擊式波浪發(fā)電裝置的前、后兩端均連接有所述拉線，拉線分別從前、后兩個方向?qū)ζ淅А?/p>

技術(shù)方案10：在技術(shù)方案9的基礎(chǔ)上，撞擊式波浪發(fā)電裝置的前、后兩端的拉線均有兩條，且兩條拉線分別從左、右兩個方向?qū)ζ淅А?/p>

技術(shù)方案11：在技術(shù)方案1-4任意一項的基礎(chǔ)上，所述發(fā)電單元還包括直筒，直筒的圓柱形內(nèi)壁構(gòu)成所述撞擊軌道，所述撞擊件為球體。

技術(shù)方案12：在技術(shù)方案11的基礎(chǔ)上，所述撞擊軌道靠近兩端部的軌道內(nèi)壁上設(shè)有防止撞擊件在軌道一端上升到最高點之前下滑的防滑層。

技術(shù)方案13：在技術(shù)方案11的基礎(chǔ)上，所述漂浮物將直筒密封包裹在漂浮物內(nèi)部。

技術(shù)方案14：在技術(shù)方案1-4任意一項的基礎(chǔ)上，所述壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機與撞擊件之間還設(shè)有將來自撞擊件的撞擊力傳遞給壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機的受撞件。

技術(shù)方案15：在技術(shù)方案14的基礎(chǔ)上，所述受撞件上還連接有提供朝向撞擊件的作用力的復位彈簧。

本發(fā)明撞擊式波浪發(fā)電裝置的有益效果：采用本發(fā)明的撞擊式波浪發(fā)電裝置，在波浪起伏的波峰和波谷的作用下，由于發(fā)電單元連接在一起時，其長度可能較長，在波浪力作用下多個發(fā)電單元的運動方向可能不一致，會導致發(fā)電單元之間的連接部件受扭力或彎力等，相鄰兩個發(fā)電單元之間采用活動連接，保證發(fā)電單元之間即可通過相互拉扯增加彼此的擺動能量，同時又可相對獨立運動進行發(fā)電工作，提高波浪能收集效率，也使發(fā)電單元運動更靈活。本裝置采用壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機進行發(fā)電，發(fā)電單元之間活動連接，不僅結(jié)構(gòu)簡單，對于制造、安裝以及后期的維修維護比較方便，而且裝置均由常規(guī)結(jié)構(gòu)和常規(guī)加工方法制作，成本低廉，實用性強。

進一步地，發(fā)電單元之間的活動連接是通過兩個發(fā)電單元的漂浮物之間的連接實現(xiàn)的，由于漂浮物比較大，且直接裸露，使得活動連接的連接點的設(shè)置位置及連接方式均比較方便。

進一步地，兩個發(fā)電單元之間的連接體可以伸縮，使得當兩個發(fā)電單元因波浪、海嘯或者海風等因素導致彼此之間拉扯時，通過可伸縮的結(jié)構(gòu)使得兩者之間距離可以適當調(diào)整，從而從一定程度上防止相鄰兩個發(fā)電單元之間因相互位置變動而導致兩者之間連接件的損壞。

進一步地，連接件采用彈簧，可在兩個發(fā)電單元之間因猛烈拉扯或撞擊時提供緩沖作用力，避免連接件的損壞。

進一步地，拉線的設(shè)置可對發(fā)電裝置進行限位牽扯，防止發(fā)電裝置隨波浪飄離原來的位置而造成與發(fā)電裝置相連的電線被扯斷等風險。

進一步地，通過錨的方式可使撞擊式發(fā)電裝置的應用范圍不受海岸的限制，無需緊靠海岸也可實現(xiàn)固定，可將發(fā)電裝置安置在遠離海岸的地方，提高其適用性。

進一步地，拉線的長度應足夠長，以免在漲潮時因水面上升而將拉線拉斷或?qū)㈠^拉起等弊端。

進一步地，拉伸彈簧的設(shè)置可在拉線被拉伸時吸收拉伸力并在水位上升過多時延長拉線的長度，保證拉線的安全使用。

進一步地，分別從兩個方向拉拽可防止發(fā)電裝置隨海面上的漩渦等打轉(zhuǎn)，造成拉線被扭斷的情況。

進一步地，通過四根拉線對本裝置進行牽拉，不僅使發(fā)電裝置不容易隨漩渦旋轉(zhuǎn)，還加強了拉線的整體牽引強度。

進一步地，設(shè)置直筒，直筒的圓柱形內(nèi)壁構(gòu)成導軌，導軌中設(shè)置球體作為撞擊件，結(jié)構(gòu)簡單、撞擊效率高且方便密封，球體作為撞擊件具有滾動靈活、摩擦力小的特性。

進一步地，防滑層設(shè)置在靠近軌道兩端的位置，當波浪帶動直筒搖擺時，直筒的一端上升，在直筒一端上升的過程中，可能會出現(xiàn)撞擊件提前下落的情況，即在直筒的一端上升至最高點之前，撞擊件即會開始下落，使得上升過程的后半段能量無法得到利用，通過防滑層的設(shè)置，使得在直筒一端上升的過程中，為撞擊件提供一個減緩其下落的摩擦力，以防止撞擊件過早下落造成能量利用率不高的問題，撞擊件在下落過程中通過防滑層后，摩擦阻力瞬間減小，撞擊件的勢能即可得到迅速釋放，從而得到更大的撞擊能量。

進一步地，直筒設(shè)置在漂浮物內(nèi)部，漂浮物不僅使直筒漂浮、帶動直筒運動，而且可防水并對直筒進行防碰撞等保護；直筒本身可以密封也可不密封，可降低直筒密封帶來的額外的成本。

進一步地，由于撞擊件長時間直接撞擊壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機時很可能造成壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機的損壞，通過在撞擊件和壓電發(fā)電機等之間設(shè)置受撞件直接承受沖擊力，會在一定程度上提高壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機的使用壽命。

進一步地，復位彈簧可使受撞件自動回位且具有緩沖和儲能作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明撞擊式波浪發(fā)電裝置的具體實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中直筒及其內(nèi)的部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為直筒安裝在漂浮物外部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為具有充氣式漂浮物的發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為球形漂浮物的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為漂浮物中安裝兩個發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為漂浮物外部安裝兩個發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為漂浮物外部安裝三個發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為直筒中不設(shè)置復位彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為直筒中不設(shè)置受撞件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為撞擊件的另一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為圖12中不設(shè)置受撞件和復位彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為發(fā)電單元的另一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為發(fā)電單元及其內(nèi)防滑層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-發(fā)電單元，11-漂浮物，12-直筒，121-防滑層，13-撞擊件，131-滾珠，14-受撞件，15-復位彈簧，16-壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機，17-固定體，2-拉線，21-彈簧，3-錨，4-軟連接，5-電線，6-波浪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。

本發(fā)明撞擊式波浪發(fā)電裝置的具體實施例：如圖1至圖15所示，撞擊式波浪發(fā)電裝置包括多個采用撞擊原理發(fā)電的發(fā)電單元1，多個發(fā)電單元1之間采用軟連接4活動連接，以使活動更靈活，本實施例的軟連接4采用彈簧，利用彈簧的伸縮性滿足發(fā)電單元之間的位移要求，通過彈簧的彈性作用力提供的緩沖作用，實現(xiàn)對發(fā)電單元之間拉扯、撞擊作用力的緩沖。在其他實施例中，軟連接4也可替換為鉸鏈、活動鏈條、鋼索等活動鉸接部件，也可替換為伸縮軟體、伸縮筒等，采用伸縮筒是需要通過鉸接方式與伸縮筒連接。如圖1所示，發(fā)電單元1有5個，依次串連在一起，呈蛇形分布，每個發(fā)電單元1發(fā)電的電路可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，并最終通過電線5導出，電能經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)的整流裝置和匯流裝置等處理后即可進行后續(xù)利用，整流和后續(xù)電能的處理為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。在其他實施例中，發(fā)電單元1連接方式可以是并聯(lián)為兩路或多路，或者首尾連接為圓形。

如圖1所示，發(fā)電裝置的各發(fā)電單元1相連后，通過連接在首尾的四條拉線2及拉線2端部的錨3將發(fā)電裝置相對陸地限位，撞擊式波浪發(fā)電裝置的前、后兩端的拉線3均有兩條，且兩條拉線3分別從左、右兩個方向?qū)ζ淅Вㄟ^前后左右四個方向的拉拽，不僅使發(fā)電裝置不容易隨漩渦旋轉(zhuǎn)，還加強了拉線3的整體牽引強度。在其他實施例中，當發(fā)電裝置位于岸邊時，也可通過將拉線2拴在岸邊的拴柱上的方式對發(fā)電裝置限位，當然，也可不設(shè)置拉線，而是通過在水面上設(shè)置限位浮標的方式將發(fā)電裝置圈在一定區(qū)域內(nèi)；拉線與發(fā)電單元的連接位置可以根據(jù)需要靈活調(diào)整，拉線2的數(shù)量也可根據(jù)需要調(diào)整，可設(shè)置多根拉線以提高拉線的連接強度，也可僅在兩端各設(shè)置一根拉線，當然在拉線2強度足夠情況下可僅設(shè)置一根。

拉線2上串連有彈簧21，以起到緩沖和延長拉線2的作用。在其他實施例中，彈簧21串接在拉線2上的位置可自由調(diào)整，甚至可以不設(shè)置彈簧21，此時拉線2應采用具有彈性的材質(zhì)制成。拉線2的長度應不小于海底到最大漲潮水面的距離，以保證漲潮時拉線2的長度足夠長。

如圖2所示，發(fā)電單元1包括密封的漂浮物11和設(shè)在漂浮物11內(nèi)部的直筒12，直筒12的內(nèi)腔中設(shè)有撞擊件13，撞擊件13為球體，直筒12的兩端均設(shè)有壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機16，直筒12在隨漂浮物11運動時帶動其內(nèi)腔中的撞擊件13運動，從而撞擊兩端的壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機16，實現(xiàn)發(fā)電。在其他實施例中，也可不設(shè)置直筒，而是在密封的漂浮物內(nèi)部設(shè)置由多根平行并呈正多邊形布置的直桿圍成的撞擊軌道，使球體在該撞擊軌道上滾動以撞擊兩端的壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機發(fā)電。

直筒12的內(nèi)腔為圓柱形，該圓柱形的內(nèi)腔即為球體形的撞擊件13的撞擊軌道，以便于內(nèi)部的球體在其內(nèi)滾動時更方便。在其他實施例中，內(nèi)腔也可設(shè)置成橫截面為矩形、三角形或者其他形狀，依然不會影響其內(nèi)球體的滾動。如圖9所示，直筒12的外部形狀為矩形，以方便其在漂浮物11上的固定，在其他實施例中，直筒可以是圓筒，也可以為方筒或者其他多邊形筒，甚至可以是異形筒等，筒內(nèi)的導軌可以是直導軌，也可以是弧形導軌。

漂浮物11為密封的矩形殼體，內(nèi)部具有固定直筒12的固定體17，其可固定和保護直筒12。在其他實施例中，如圖5和6所示，漂浮物11的形狀可以為圓筒體、球體、膠囊狀、三角錐體等等；漂浮物11可以由硬質(zhì)材質(zhì)制成，也可由軟質(zhì)材料制成，使用時將其內(nèi)部充滿氣體即可，如圖5所示。

如圖15所示，直筒12的內(nèi)腔靠近兩端附近設(shè)有由防滑膜組成的防滑層121，防滑層121緊貼撞擊件13的滑動或滾動軌道的內(nèi)壁設(shè)置，防滑層121可對經(jīng)過它的撞擊件13施加一個額外的摩擦力，從而減緩撞擊件13的滑動速度，防止直筒12一端（也即是軌道的一端）上升至最高點之前撞擊件13提前下落導致直筒12一端上升的后半段能量得不到利用，通過防滑層的設(shè)置使得在直筒12一端上升期，撞擊件13因重力下落時受到防滑層121的阻礙而減緩下落速度，以便于進一步積攢勢能，待積攢夠足夠勢能時下落通過了防滑層121，勢能瞬間釋放，得到較大的撞擊能量。

直筒12通過固定體17安裝在漂浮物11內(nèi)部，直筒12可以不進行密封。在其他實施例中，如圖4、8和9所示，直筒12也可安裝在漂浮物11外部，如漂浮物11上部，此時必須保證直筒12的水密封性能；如圖14所示，直筒12也可安裝在兩個漂浮物11之間，即每兩個漂浮物11對應一個直筒12，形成一個發(fā)電單元，發(fā)電單元之間再采用軟連接4連接。在其他實施例中，漂浮物11上設(shè)置的直筒12的數(shù)量也不限于一個，也可設(shè)置兩個或三個等，如圖7-9所示，圖7中為在漂浮物11內(nèi)部設(shè)置兩個并列的直筒12及直筒12內(nèi)相應的發(fā)電部件，圖8為在漂浮物11外部設(shè)置兩個上下并列的直筒12及其內(nèi)部的發(fā)電部件，圖9為在漂浮物11外部水平方向并列設(shè)置三個直筒12及其內(nèi)部的發(fā)電部件等。

圖2中壓電材料為壓電陶瓷，在其他實施例中，壓電材料也可使用壓電晶體、非晶體類壓電聚合物以及半晶體類壓電聚合物；壓電材料也可替換為直線發(fā)電機進行發(fā)電，直線發(fā)電機可以采用永磁直線發(fā)電機或直線感應發(fā)電機等，永磁直線發(fā)電機可以是筒狀永磁直線發(fā)電機，采用直線發(fā)電機時，發(fā)電機的活動部件在撞擊件13撞擊下運動產(chǎn)生電流，活動部件上可設(shè)置復位彈簧15對其進行復位。

圖2所示，在撞擊件13與壓電發(fā)電機之間還設(shè)有受撞件14，受撞件14為耐撞擊材料制成的板或活塞，其可在直筒12的內(nèi)腔自由小阻力滑動，將來自撞擊件13的沖擊力傳遞給其后的壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機16，其設(shè)置可降低壓電材料受磨損程度，進而提高壓電材料的使用壽命，當然，在其他實施例中，也可不設(shè)置受撞件14，直接由撞擊件13撞擊壓電發(fā)電機或直線發(fā)電機16即可，如圖11和13所示。

受撞件14與直筒12端部內(nèi)壁之間設(shè)有復位彈簧15，使得受撞件14可以在撞擊結(jié)束后自動回復原位置，當然，在其他實施例中，也可不設(shè)置復位彈簧15，如圖10、11和13所示。

本發(fā)明撞擊式波浪發(fā)電裝置在使用時：多個發(fā)電單元1串聯(lián)或并聯(lián)在一起，連接處采用軟連接4，各個發(fā)電單元1的所產(chǎn)生的電能經(jīng)整流器等處理后通過導線并聯(lián)或串聯(lián)方式導流至一端的電線5，并隨電線5導出；多個發(fā)電單元1通過拉線2拴在岸邊或通過拉線2和錨3定位在海上，在波浪6無休止的運動下持續(xù)發(fā)電；當水位上漲或發(fā)電裝置隨波漂流時，會對拉線2進行拉扯，由于拉線2的長度設(shè)置較長且拉線2上串連有彈簧21，可對拉力有一定緩沖作用，提高拉線2使用壽命。

在其他實施例中，撞擊件13也不僅僅只能是球體，也可替換為如圖12和13所示的結(jié)構(gòu)，包括矩形或圓柱形的撞擊件13及滾動安裝在撞擊件13與直筒12內(nèi)壁之間的滾珠131，撞擊件13可隨滾珠131的滾動而運動，實現(xiàn)對受撞件14或壓電發(fā)電機、直線發(fā)電機的撞擊。

在其他實施例中，壓電發(fā)電機可通過彈簧與直筒連接，球體直接撞擊壓電發(fā)電機，并將壓電發(fā)電機朝向壓縮彈簧的方向運動，并使壓電發(fā)電機的壓電材料變形而產(chǎn)生電能。