[实用新型]一种用于波浪能转换器的扭转双稳态装置

说明书

本实用新型公开了一种用于波浪能转换器的扭转双稳态装置，包括支座、转轴、转盘和弹簧装置，支座包括封装筒及其支架，封装筒水平布置，转轴连接于转盘的轴向中心，转轴的两端穿过封装筒两端的盖板，弹簧装置的弹簧处于压缩状态，多组弹簧装置沿转盘的径向铰接于转盘外缘和封装筒的内壁之间。将本装置加装在点吸收式波能转换器中，在一定的波浪激励力作用下，由于双稳态装置的双井间跳跃特性，能有效地拓宽波能转换装置的波能转换频带，提高波能捕获效率，另一方面由于弹簧装置对转轴的转动提供负刚度，可有效的降低波能转换器的固有频率，提高波能转换器在低频区的波能捕获效率，提升波能转换器在复杂海况下的实用性。

技术领域

本实用新型属于海洋工程可再生能源技术领域，具体涉及一种用于波浪能转换器的扭转双稳态装置。

背景技术

浩瀚的海洋蕴含着丰富的能源，波浪能是其最常见的形式之一。相比于风能和太阳能等可再生清洁能源，波浪能具有能量密度高的特点。然而在实际开发利用波浪能过程中存在波能装置转换效率不高、安装维修成本高和普适性较差等问题，导致目前仍未大规模应用于实践。

自提出波浪能利用以来，已有数百种波浪能转换器被发明。然而传统的线性波能转换器需要在波能转换器发生共振时才具有较好的波能转换效率，当波浪激励频率偏离共振频率时波能转换效率下降明显，有效波能转换频带非常窄。同时由于真实的波浪环境呈现谱的特性，线性波能转换器难以捕获不同频率下的波浪能，导致波能转换效率极低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种转换效率高、实用性强的用于波浪能转换器的扭转双稳态装置。

本实用新型提供的这种用于波浪能转换器的扭转双稳态装置，该装置包括支座、转轴、转盘和弹簧装置，支座包括封装筒及其支架，封装筒水平布置，转轴连接于转盘的轴向中心，转轴的两端穿过封装筒两端的盖板，弹簧装置的弹簧处于压缩状态，多组弹簧装置沿转盘的径向铰接于转盘外缘和封装筒的内壁之间。

所述封装筒为柱状，包括筒体和连接于筒体端部的盖板。

所述筒体内壁沿周向均布铰接用凸台。

所述盖板通过紧固件连接于筒体上。

所述支架为鞍式支架。

所述转盘有中心圆孔，转盘外缘有铰接用凸台。

所述弹簧装置为活塞式结构，包括套筒、活塞杆和弹簧，套筒底部和活塞杆顶部有铰接座，弹簧封装于套筒内，活塞杆底部挤压弹簧。

所述铰接座为双耳座，铰接座通过销轴铰接凸台。

所述弹簧为一根，活塞杆底部插接于弹簧中段；所述弹簧为二根，活塞杆底部挤压上方弹簧。

本实用新型的弹簧双稳态装置的势能曲线具有双稳态特性，即存在两个势能井。当弹簧装置过转轴中心时弹簧装置为压缩状态，转轴为系统的平衡位置，弹簧双稳态装置处于不稳定平衡点。当转轴在外力作用下发生转动时，弹簧装置的压缩量将逐渐减小，当转轴转过一个设定角度时，弹簧装置将由压缩状态变为原长，此时弹簧双稳态装置处于稳定平衡点。在此过程中，由于弹簧装置的压缩状态导致弹簧装置对转轴呈现出负刚度特性。当转轴继续转动时，弹簧装置将由原长变为拉伸状态，在此过程中弹簧扭转双稳态装置又表现为正刚度特性。

当转轴上的载荷大于一定值时，转轴将在双势能井中做往复运动，由于双井中往复运动的跳跃特性可有效的增大转轴的转动角度。

将弹簧扭转双稳态装置加装在点吸收式波能转换器中，在一定的波浪激励力作用下，由于双稳态装置的双井间跳跃特性，能有效的放大波能转换器中浮子系统的运动位移和速度，提高波能捕获效率，另一方面由于弹簧装置对转轴的转动提供负刚度的作用，可有效的降低波能转换器的固有频率，提高波能转换器在低频区的波能捕获效率，提升波能转换器在复杂海况下的实用性。

附图说明