技术摘要：
本发明涉及一种陀螺惯性波浪能减摇发电装置，包括外部平台和平台内部陀螺减摇发电系统。所述平台内部陀螺减摇发电系统放置于所述平台底部，设计有一套或多套惯性陀螺仪，惯性陀螺仪内设计有陀螺仪转子，转子设置在陀螺仪框架内，通过驱动电机的驱动在陀螺仪框架内旋转  全部
背景技术：
随着新能源技术发展，新型绿色能源的开发已成为经济社会发展的迫切需求。海 洋中蕴藏着形式多样的可再生能源，主要有潮汐能、潮流能、海洋风能、波浪能、海流能、温 差能和盐差能等。在所有的海洋可再生能源中，波浪能来自于大气中风能的输入，是一种间 接来源于太阳的能源。波浪能量密度高、分布面广，不产生二氧化碳排放，是一种清洁的绿 色能源，有极高的开发潜力。 虽然波浪能储量大，前景诱人，但是由于海浪的随机性，波浪能分布不均，很不稳 定，难以大规模开发利用。同时，由于海洋环境恶劣复杂，加大了开发难度，同时也导致开发 成本较高。随着海洋开发程度的逐渐加深，海上作业逐渐常态化，如何高效地开发利用波浪 能是一个非常具有现实意义的课题。 目前，国内外已有的波浪能发电技术及装置多种多样，主要包括：振荡水柱式波浪 能装置、摆式波浪能转换装置、筏式波浪能转换装置、鸭式波浪能转换装置、振荡浮子式波 浪能转换装置、聚波水库式波浪能转换装置等。上述波浪能发电装置均有活动组件，与海水 直接接触，对装置密封、防腐、材料及制造工艺要求高。而且这类波浪能发电装置对浮体外 形和结构有指定要求，不能适用于一般漂浮海洋结构，其平台适装性差。 另一方面，在海洋中行进或在岸边停靠的船舶都会受到海浪对其在六个自由度上 的摇晃，受船舶形状影响，船舶会受到较大波浪能作用在首尾方向上产生横摇运动，一般情 况下横摇对船舶的影响最大，会造成货物移位、疲劳损伤、船体结构破坏等。 因此，如何将船舶等浮动平台减摇技术与波浪能发电技术相结合，在实现船舶等 浮动平台减摇的同时利用造成船舶等浮动平台横摇的波量能进行发电，具有重要理论和现 实意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了在利用船舶等浮动平台横摇发电的同时减少船舶等浮动平 台横摇。从能量守恒角度来看，船体吸收了波浪的能量转化为其横摇运动，惯性波浪能装置 从船舶运动中吸收能量转化为电能，船舶等浮动平台减少的能量表现为横摇运动的减少。 一种陀螺惯性波浪能减摇发电装置，包括外部平台和陀螺减摇发电系统，所述陀 螺减摇发电系统安装在外部平台底部，主要包括惯性陀螺仪、陀螺仪转子、进动压力缸、控 制阀组、高低压蓄能器、液压马达、发电机以及电气控制柜； 所述陀螺减摇发电系统设计有一套或多套惯性陀螺仪，惯性陀螺仪通过进动轴与 固定基座连接固定于外部平台底部，用于感知海上浮动平台的横摇运动，将海上浮动平台 的横摇变换为惯性陀螺仪进动轴的旋转运动，即惯性陀螺仪在随海上浮动平台横摇时产生 进动力矩，在减小海上浮动平台横摇的同时将横摇产生的动能通过液压蓄能器和液压马达 4 CN 111577515 A 说　明　书 2/5 页 转换为电能； 所述惯性陀螺仪连接进动压力缸，进动压力缸通过液压连接线连接控制阀组，控 制阀组通过高低压蓄能器将液压能稳定输出给液压马达，液压马达连接发电机将液压能转 换为电能； 所述电气控制柜包含陀螺减摇发电控制系统，通过液压马达对惯性陀螺仪摆动幅 度进行闭环控制，实现陀螺惯性波浪能减摇发电装置在不同海况下对浮动平台的最佳减摇 发电效果，惯性陀螺仪内转子转速驱动控制系统对陀螺仪内转子进行闭环驱动控制，使转 子根据设计要求维持恒速转动； 电气控制柜中电力电子变换控制系统对发电机输出电能进行电力变换，将发电机 所发出的电能通过电力变换器变换为理想电能型式； 电气控制柜中陀螺惯性波浪能减摇发电装置保护控制系统对整体装置进行关键 机械部件报警保护，电能变换装置电压、电流、温度故障报警保护。 作为优选例，本发明所述外部平台的安装方向标准为海上浮动平台横摇方向与惯 性陀螺仪摆动方向互相垂直。 作为优选例，本发明所述惯性陀螺仪包括陀螺转子、陀螺壳体、陀螺仪内框架和陀 螺仪外框架，采用双层轴承将所述陀螺仪内框架和陀螺仪外框架连接； 所述陀螺转子通过轴承固定在所述陀螺壳体内部，并轴向连接转子电机，所述转 子电机下端与所述陀螺壳体固定连接； 所述陀螺仪外框架通过轴承与陀螺仪基座连接，陀螺仪基座固定在外部平台上。 作为优选例，本发明所述惯性陀螺仪上盖利用螺栓锁紧在陀螺壳体上，其上装有 抽气嘴，用螺栓固定在上盖，可将惯性陀螺仪内部空气抽出，使惯性陀螺仪在封闭的空间内 高速旋转时减少所受到的空气阻力。 作为优选例，本发明所述进动压力缸可采用进动液压缸型式或进动气压缸型式， 具体安装形式既可以采用统一安装于各陀螺仪一侧，或各陀螺仪两侧均安装进动压力缸。 作为优选例，本发明所述进动压力缸均包含上下两缸，安装在陀螺仪进动轴上下 两侧，在陀螺仪摆动过程中，上下两缸保持相反运动方向；或两缸均安装于陀螺仪进动轴上 侧，在陀螺仪摆动过程中，两缸保持相同运动方向。 作为优选例，本发明所述进动压力缸通过管路连接油箱和所述液压马达，通过单 向阀组控制液压油在所述进动压力缸与所述油箱之间流动；通过设置蓄能器消除流量波 动；所述油箱还设置有溢流阀用于控制工作压力。 作为优选例，本发明所述惯性陀螺仪与液压系统间的连接装置将陀螺进动轴上的 往复旋转运动转化为系统中进动压力缸的往复直线运动，以此将波浪能转化为液压能储存 在系统蓄能器中，系统中将旋转运动转换为往复运动设计形式包括但不限于：曲柄滑块机 构、凸轮机构和滚珠丝杠机构。 作为优选例，本发明所述液压马达控制器采用爬山法最大功率追踪控制，具体控 制过程如下： (1)选取液压马达的初始排量k0和排量扰动的初始值Δk，同时记录此时的发电功 率p0； (2)在初始排量k0的基础上增加一个初始扰动Δk，即k1＝k0 Δk，待系统参数稳定 5 CN 111577515 A 说　明　书 3/5 页 后测量稳态状态下的功率p1，同时计算Δp＝p1-p0； (3)计算sign(Δk)和sign(Δp)； (4)再次改变液压马达排量至k2＝k1 Δk×sign(Δk)×sign(Δp)； (5)反复进行步骤(2)(3)(4)系统工作状态就会不断向最大功率点靠近。 本发明所述陀螺惯性波浪能减摇发电装置，通过对外部平台的定制化设计，提高 了陀螺惯性波浪能减摇发电装置用于船舶等海上浮动平台的适装性，既能减少船舶等浮动 平台横摇，又可利用船舶等浮动平台横摇所产生的动能进行发电，并将其转换为理想电能 型式。 附图说明 图1是本发明减摇发电装置平台内部发电系统整体布置图； 图2是惯性陀螺仪结构示意图(包括陀螺仪内转子)； 图3是惯性陀螺仪及进动压力缸运行示意图； 图4是惯性陀螺仪发电系统整体装置工作流程图； 图5是发电系统能量转换示意图； 图6是发电系统控制示意图； 图中标号示意如下：1-外部平台，2-惯性陀螺仪，3-固定基座，4-进动压力缸，5-控 制阀组，6-高低压蓄能器，7-液压马达，8-发电机，9-电气控制柜，10-控制阀组箱。