机械式波浪发电装置 一、技术领域：本发明涉及将海水的波浪能通过机械装置转变为电能的装置，是一种机械式波浪发电装置。
二、背景技术：目前，已有的波浪发电装置，是将海水的波浪能造成的浮动体的摇摆运动或上下运动，通过各种机构，转变为压力液体或压缩空气，经过透平机或空气涡轮机，转变为同一方向的转动，再驱动发电机发电，其结构复杂、投资较大，如美国“大众机械”1983年第10期报导了一种通过压力液体将海水波浪能转变成电能的装置。
三、发明内容：
鉴于上述存在的问题，本发明在于设计一种将海水的波浪能通过机械传动机构转变成电能的机械式波浪发电装置。
本发明是通过以下措施来实现的：一种将海水波浪能转变成电能的机械式波浪发电装置，其包括浮筒、通道、单向传动装置和发电机，在浮筒内按序安装有通道、单向传动装置和发电机，有不少于四个的通道，每个通道的底部有连杆槽孔，并在连杆槽孔上安装有连杆，在连杆两侧的通道上放置有滚动体，每个单向传动装置包括连杆、棘爪、弹簧、棘轮和支架，通过轴承安装在低速轴上，每个连杆下部有棘爪并依靠弹簧保持与棘轮的单向啮合。
上述的单向传动装置有正向单向传动装置和反向单向传动装置。
在上述地低速轴与发电机的输入轴之间安装有机械增速器并能通过底座、环形压板和轴承安装在浮筒上，而机械增速器包括与高速轴联接的互相错开180度的双偏心套、与低速轴联接的具有径向导槽的传动圈和与壳体联接的内齿圈，传动圈的径向导槽内有传动杆包容两端滚柱超过半径，内齿圈有相互错开180度的两排内齿，上轴承盖及下轴承与壳体联为一体。
在上述的机械增速器与发电机的输入轴之间安装有机械自动变速器，而机械自动变速器包括有低速部分、中速部分和高速部分；低速部分包括轴、安全离合器和双联齿轮，它们与发电机安装在同一轴线上；中速部分包括轴、离心式离合器、安全离合器、双联齿轮和齿轮，高速部分包括轴、离心式离合器、安全离合器和齿轮；安全离合器包括轴、主动半联轴器和从动半联轴器，安装在轴上的主动半联轴器有结合子依靠弹簧与从动半联轴器联接；离心式离合器包括轴、主动半联轴器和从动半联轴器，离心块处于主动半联轴器与从动半联轴器之间并安装在主动半联轴器的花键槽内。
在上述的浮筒内固定安装有充电器和蓄电池。
本发明具有以下优点：
1、由于本发明完全采用机械传动，传动特别可靠。
2、本发明省去了其他波浪发电装置的液压或气动元件，结构大大简化，制造成本降低，可以成为既实用成本又低廉的机械式波浪发电装置。
3、采用机械传动直接驱动发电机发电，这比液压或气动元件对波浪能转换效率有较大提高。
4、本发明采用机械自动变速器，使发电装置可应用于波浪变化范围较大的海域，便于本发明的广泛应用，提高了本发明的利用率，便于开采更多的波浪能。
5、本发明采用安全离合器保护发电机，使本发明使用更为安全，减少了使用管理及维修成本。
6、本发明采用机械增速器，其传动部分组成外形如滚动轴承的整体，全部装置组合式装配，便于制造、安装及维修。
四、附图说明：
附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图，
附图2为附图1中的机械增速器的俯视结构示意图，
附图3为附图1中的正向单向传动装置的啮合图，
附图4为附图1中的反向单向传动装置的啮合图，
附图5为附图1中的浮筒内的滚动体和通道的结构示意图，
附图6为附图1中的安全离合器的结构示意图，
附图7为附图1中的离心式离合器的结构示意图，
附图8为附图1中的机械自动变速机构A的工作原理示意图，
附图中的编码分别为：1为浮筒，2为底座，3为连杆，4为上轴承盖，5为轴承，6为低速轴，7为棘轮，8为滚动体，9为弹簧，10为棘爪，11为传动销，12为内齿圈，13为传动圈，14为壳体，15为双偏心套，16为下轴承盖，17为轴承，18为高速轴，19为发电机，20为环形压板，21为蓄电池，22为滚柱，23为传动杆，24为通道，25为连杆槽孔，26为安全离合器的从动半联轴器，27为弹簧，28为结合子，29为正向啮合，30为反向啮合，31为安全离合器的主动半联轴器，32为充电器，33为离心式离合器的从动半联轴器，34为离心块，35为离心式离合器的主动半联轴器，36为齿轮，37为轴；38为齿轮，39为轴，40为双联齿轮，41为轴，42为双联齿轮，43为齿轮，44为轴，45为齿轮，46为齿轮，47为齿轮，48为轴，49为齿轮；A为机械自动变速机构。
五、具体实施方式：
下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、3、4和5所示，该机械式波浪发电装置包括浮筒1、通道24、单向传动装置和发电机19，在浮筒1内按序安装有通道24、单向传动装置和发电机19，有不少于四个的通道24，每个通道24的底部有连杆槽孔25，并在连杆槽孔25上安装有连杆3，在连杆3两侧的通道24上放置有滚动体8，每个单向传动装置包括连杆3、棘爪10、弹簧9、棘轮7和支架，通过轴承5安装在低速轴6上，每个连杆3下部有棘爪10并依靠弹簧9保持与棘轮7接触，实现单向啮合。
为了充分利用海水的波浪能，如附图1、3和4所示，单向传动装置有正向单向传动装置和反向单向传动装置。
为了便于发电机正常工作，如附图1和2所示，在低速轴6与发电机19的输入轴之间安装有机械增速器并能通过底座2、环形压板20和轴承17安装在浮筒1上，而机械增速器包括与高速轴18联接的互相错开180度的双偏心套15、与低速轴6联接的具有径向导槽的传动圈13和与壳体14联接的内齿圈12，传动圈13的径向导槽内有传动杆23包容两端滚柱22超过半径，内齿圈12有相互错开180度的两排内齿，上轴承盖及下轴承与壳体14联为一体。机械增速器可直接采用专利号为CN8520092U的可增速的传动轴承。机械增速器的传动原理是：当内齿圈12及壳体14固定时，驱动低速轴6、传动销11带动传动圈13及其径向导槽中的传动杆23、两端滚柱22作旋转运动，这一运动受内齿圈12的约束，使传动杆23及两端滚柱22在作旋转运动的同时，作径向往复运动，这一运动驱动双偏心套15，使高速轴18作低速轴6相同转向的增速转动，当低速轴6及传动圈13固定时，驱动上轴承盖4、壳体14及内齿圈12作旋转运动，同时驱动传动圈杆23及滚柱22作径向往复运动，这一运动驱动双偏心套15，使高速轴18作与壳体14相反转向的增速转动；该机械增速器的特点是：壳体14与低速轴驱动方向相反，高速轴18可以获得一个方向的增速转动；按照相对运动的原理，同时、方向相反地驱动壳体14及低速轴6，相当于低速轴6固定，以两者速度之和的速度驱动壳体14，也相当于壳体14固定，以两者速度之和的速度驱动低速轴6，高速轴18获得的增速倍数为单独驱动壳体14及低速轴6和高速轴18获得的增速倍数之和。
为了便于适用不同波浪的情况，如附图1、6、7和8所示，在机械增速器与发电机的输入轴之间安装有机械自动变速器，而机械自动变速器包括有低速部分、中速部分和高速部分；低速部分包括轴39、安全离合器和双联齿轮40，它们与发电机19安装在同一轴线上；中速部分包括轴44、41、离心式离合器、安全离合器、双联齿轮42和齿轮43、45、46，高速部分包括轴37、48、离心式离合器、安全离合器和齿轮47、49；安全离合器包括轴39(或轴41或轴48)、主动半联轴器31和从动半联轴器26，安装在轴39(或轴41或轴48)上的主动半联轴器31有结合子28依靠弹簧27与从动半联轴器26联接；离心式离合器包括轴37(或轴44)、主动半联轴器35和从动半联轴器33，离心块34处于主动半联轴器35与从动半联轴器33之间并安装在主动半联轴器35的花键槽内。
机械自动变速器的安全离合器的工作原理是：安装在轴39(或轴41或轴48)上的主动半联轴器31有结合了28依靠弹簧27与从动半联轴器联接，进行同轴线传动；当轴39(或轴41或轴48)超过允许的最大转速时，结合子28因离心力克服弹簧27的压力而与从动半联轴器26脱开，发电机不能被轴39(或轴41或轴48)驱动而工作。
机械自动变速器的离心式离合器的工作原理与安全离合器的则相反：空套在轴37(或轴44)上的主动半联轴器35低速转动时不能带动轴37(或轴44)转动，当它高速转动时，离心块34在其槽中离心运动的离心力增大，与从动半联轴器33的摩擦力驱动轴37(或轴44)转动。
机械自动变速器的工作原理是：轴39、41、48与发电机19同轴线安装，其间有安全离合器相联，空套在轴39上的双联齿轮在发电机额定工作转速下转动时，经过各安全离合器，驱动发电机19发电。双联齿轮42经与空套在轴44上的齿轮43啮合，齿轮40与空套在轴37上的齿轮38啮合，低速转动时不带动轴44、37转动；双联齿轮高速转时，轴39与轴41脱开，齿轮43速度提高，离心式离合器啮合，带动轴44经齿轮46、45，由轴41驱动发电机在工作转速下转动，经安全离合器驱动发电机继续发电，齿轮38转速未达到离心式离合器的工作转速不能带动轴37转动。当双联齿轮转速进一步提高，齿轮43转速进一步提高，使齿轮45转速超过发电机工作转速时，轴41与48脱开，同时齿轮38达到离心式离合器工作转速，驱动轴37经齿轮47、49驱动发电机继续在额定转速下工作。当双联齿轮转速再进一步提高，使发电机超过额定转速时，发电机上的安全离合器脱开，发电机停止工作。经过机械自动变速机构，随着驱动机械自动变速器双联齿轮的转速逐步提高，轴39、41上的安全离合器先后脱开，发电机不停止发电；发电机停止发电时，双联齿轮转速极高，此时应为机械式波浪发电装置处在特别巨大的风浪中。
如附图1所示，根据需要可在浮筒1内固定安装有充电器和蓄电池21。
如附图1至8所示，由上述结构构成本发明的最佳实施例。
上述最佳实施例的工作原理为：漂浮在海水中的浮筒1随海水波浪摇摆， 从而使浮筒1内的滚动体8在通道24内来回滚动，推动连杆3围绕低速轴6来回转动，浮筒1向任何方向摇摆时，约有半数的滚动体8作正向滚动，推动该半周的连杆3作正向转动，其余的滚动体8作负向滚动，推动该半周连杆3作负向转动。由于连杆3的棘爪10与棘轮7正负向啮合交叉分布，作正向转动的连杆3中有半数正向啮合的棘爪10驱动低速轴6作正向转动，其余负向啮合的棘爪10相对棘轮7打滑。作负向啮合的连杆3中有半数负向啮合的棘爪10驱动壳体14作负向转动，其余正向啮合的棘爪10相对棘轮7打滑，浮动不停地改变摇摆方向，滚动体不停地改变滚动方向，但从整体上看，半数滚动体8作正向滚动，其余作负向滚动的情况大致不变。因而对于单个棘爪，随着连杆3转动方向的改变，与棘轮7作间歇啮合，但从整体上看，约占棘爪10总数目四分之一的正向啮合驱动低速轴6作正向转动，同时约占棘爪总数目四分之一的负向啮合驱动壳体14作负向转动的情况大致不变。低速轴6及壳体14同时、方向相反的转动，驱动高速轴8连续作正向转动。由于连杆3总数不少于四个，因而任何时候啮合的棘爪、棘轮不少于二个，高速轴18作连续地比较平稳地正向转动。高速轴18的转动，经机械自动变速器驱动发电机发电。当波浪随各种条件大小变化时，由于机械自动变速器自动变速，确保发电机在额定工作转速范围内转动发电。当气候特别恶劣，波浪巨大而超过发电机允许的最大工作转速时，发电机自动停止工作。发电机发出的电可直接供用电设备，也可通过输电电缆向岸上送电或贮存于蓄电池供发电机停止工作时向用电设备供电。
根据本发明的工作原理，显然任何可以作增速传动的机械传动装置都可以用作本发明的传动装置，可以同时驱动壳体及低速轴的装置因可以同时利用滚动体正反方向滚动的能量，获得较大的增速倍数而被优先先用。采用普通机械增速器时，由于壳体不能转动，所有棘爪应与低速轴的棘轮同方向啮合，啮合点均布在低速轴四周。
本发明可用于航标灯上，还可安装于船舰上，这样除了仍可以发电外，还可将波浪能造成的船舰摇摆能量消耗，通过消耗能量而减轻船舰的摇摆。