[发明专利]波浪动力系统的复位弹簧调节装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种波浪动力系统的复位弹簧调节装置。

背景技术

海洋波浪能源是一种无穷无尽的可再生能量资源，如何利用这样丰富的能量资源为人类服务，是前人和现代人一直在研究的重要课题，利用波浪能发电就是其中一大课题。

要利用波浪能，首先要有波浪能采集装置，就目前而言，波浪能采集装置主要有振荡水柱、摆板、摇臂、利用两个浮体角度的筏式、利用竖直方向上两个浮体的相对运动的振荡浮子等等，属于往复都在吸收转换能量。

但另外还有一种波浪动力采集装置，是采用单程做功方式，即只利用波浪的浮力做功或波浪将浮体抬高后，只利用自身重力做功，而回来的行程上，却需要其他的力才能复位，有些是靠配重，有些是利用弹簧来复位的。利用弹簧复位的，比如专利申请CN101963125A浮体基绳轮海浪发电系统、专利申请CN2099205U波浪发电原动装置，这两个都是浮体在上升过程中，利用向上的浮力和推力做功，这个过程也收紧了弹簧，而在下落过程中，弹簧的弹性势能释放将绳索收回。而在专利申请2012103827619振荡活塞式波浪发电系统，这个是在波高超过液压缸行程的时候，启动下面的控绳装置，从而在液压的作用下，活塞杆拉动绳索，使得控绳装置释放出部分绳索，同时也收紧了弹簧，在波浪下落过程中，复位弹簧的弹性势能释放，将绳索收回。

上面只是两种，其实还有很多类似的波浪发电装置，需要复位弹簧，而对于复位弹簧，其工作受到变化无常的海洋的直接影响，有时波浪十多米高，还有潮汐导致复位弹簧的工作区间发生改变，所以复位弹簧经常工作超出其合理范围，拉力过大，会导致疲劳或直接损坏，而拉力太小，则导致系统不能复位，所以需要一种方法对弹簧进行调节，使其能够工作在合理范围区间内。

发明内容

本发明的目的是提供一种波浪动力系统的复位弹簧调节装置，它能自动调节弹簧的拉力，使其不致于过大或过小，保障复位动作的正常运行。

本发明的技术方案：

该波浪动力系统的复位弹簧调节装置，包括弹簧、带刹车功能的步进电机、扭矩或拉力传感器、单片机控制模块、电源；

弹簧、步进电机、扭矩或拉力传感器可随意排列，串接成传动链后，首末分别连接主轴与机架，传感器信号发送给单片机控制模块，单片机控制模块对步进电机发出控制指令，电源为步进电机、单片机控制电路、传感器提供电力。

（一）蜗簧+扭矩传感器形式；则大致结构是：

弹簧为蜗簧，主轴与蜗簧内端连接，蜗簧的外端固定在发条盒上，发条盒可绕主轴上自由旋转，发条盒与步进电机的动子联动，步进电机的机壳与扭矩传感器的一端轴连，扭矩传感器的另一端固定在机架上；

或步进电机与扭矩传感器位置互换，即发条盒与扭矩传感器的一端联动，扭矩传感器的另一端与步进电机的动子轴连，步进电机的机壳固定在机架上。

传感器也可插队到主轴与蜗簧之间。

发条盒也可通过机械传动机构联接步进电机的动子或扭矩传感器的一端；

机械传动机构可为带式传动，即蜗簧的外端固定在带轮发条盒内壁上，带轮发条盒通过带联接另一个带轮，该带轮与步进电机的动子轴连，步进电机的机壳与扭矩传感器的一端连接，扭矩传感器的另一端固定在机架上；

机械传动机构可为齿轮式，即蜗簧的外端固定在齿轮发条盒内壁上，齿轮发条盒所对应的另一个齿轮与步进电机的动子轴连，步进电机的机壳与扭矩传感器的一端轴连，另一端固定在机架上；

机械传动机构可为卷筒式，即蜗簧的外端固定在卷筒发条盒内壁上，卷筒发条盒通过细绳联接另一个小卷筒，该小卷筒与步进电机的动子轴连，步进电机的机壳与扭矩传感器的一端轴连，另一端固定在机架上；

机械传动机构可为链条式，即蜗簧的外端固定在链轮发条盒内壁上，链轮发条盒通过链条联接另一个小链轮，该小链轮与步进电机的动子轴连，步进电机的机壳与扭矩传感器的一端轴连，另一端固定在机架上；

上述步进电机与传感器位置可对换；

（二）如果弹簧是拉簧+拉力传感器形式，则结构是：

步进电机的动子与主轴轴连，机壳通过直线与旋转转换机构与拉簧联接，拉簧的另一端与拉力传感器连接，拉力传感器的另一端固定在机架上；

步进电机的外壳上，或机壳与直线与旋转转换机构的连接部分，设有电刷、滑环，用以连接步进电机与电源、单片机控制模块。

拉力传感器也可替换为扭矩传感器插队到主轴与步进电机动子之间。

拉簧与拉力传感器的位置可互换。