本發(fā)明涉及能源收集設(shè)備，尤其涉及一種非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置。
背景技術(shù)：
1、隨著全球能源需求增長和化石能源的局限性，開發(fā)海洋藍(lán)色能源成為重要方向，波浪能因其分布廣、儲量大的特點備受關(guān)注，但傳統(tǒng)電磁發(fā)電機(jī)在低頻波浪能收集中存在體積大、效率低、成本高等問題，摩擦納米發(fā)電機(jī)（teng）作為一種新型能量收集技術(shù)，因其低頻高效、輕量化和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，逐漸被應(yīng)用于海洋能領(lǐng)域。
2、近年來，隨著對摩擦納米發(fā)電機(jī)的深入研究，研究者們發(fā)現(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)在波浪能能量收集中具有獨特優(yōu)勢，但還是存在許多問題還未解決。波浪能本身具有強(qiáng)隨機(jī)性與環(huán)境依賴性，受風(fēng)速、潮汐相位及海底地形等多因素耦合作用，導(dǎo)致能量輸入呈現(xiàn)顯著波動性。更為關(guān)鍵的是，海洋工況對裝置可靠性提出了極端要求——高頻波浪沖擊引發(fā)的動態(tài)水壓變化會加劇密封界面疲勞，而高鹽霧環(huán)境將誘發(fā)金屬電極腐蝕與介電材料性能劣化。若防水設(shè)計存在缺陷，不僅會導(dǎo)致摩擦層接觸失效、電荷泄露率升高，更可能引發(fā)內(nèi)部電路短路，致使裝置完全失能。因此，構(gòu)建全壽命周期的靜態(tài)密封防護(hù)體系，是突破波浪能teng技術(shù)瓶頸、實現(xiàn)穩(wěn)定電力輸出的先決條件。
3、因此，傳統(tǒng)收集波浪能的teng普遍采用動態(tài)密封（如旋轉(zhuǎn)軸封、伸縮波紋管）解決防水問題，但其存在根本性缺陷包括磨損與老化、維護(hù)成本高、滲水風(fēng)險不可控等問題。同時，額外的摩擦力會消耗部分能量，會降低發(fā)電整體效率。另外，現(xiàn)有的摩擦納米發(fā)電機(jī)（如平面薄膜或單層浮動球結(jié)構(gòu)型）無法區(qū)分縱波與橫波能量，被動響應(yīng)波浪全向運動，導(dǎo)致能量收集目標(biāo)分散，縱波壓縮能利用率低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)的波浪能收集裝置滲水風(fēng)險不可控，發(fā)電效率較低以及縱波壓縮能利用率低等技術(shù)問題，提出一種非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)避動態(tài)密封需求，實現(xiàn)全靜態(tài)防水以及高防水性與高能量轉(zhuǎn)化效率之間的平衡，增強(qiáng)teng在潮濕和腐蝕性海洋環(huán)境中運行的可靠性；同時采用通過選擇性收集縱波，抑制橫波干擾，使縱波能量捕獲占比提升。
2、本發(fā)明提供了一種非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，包括隨動模塊、發(fā)電模塊和固定模塊；
3、所述隨動模塊包括浮體、連桿和限位空心圓柱；
4、所述浮體包括依次設(shè)置的浮體頂部段、浮體主體段和浮體延伸段；
5、所述浮體內(nèi)設(shè)置開口朝下的容納槽，所述浮體在容納槽內(nèi)頂部固定連接有連桿；
6、所述連桿的底部延伸至發(fā)電模塊內(nèi)部；所述連桿外套有限位空心圓柱；
7、所述限位空心圓柱的上端伸入容納槽內(nèi)，且限位空心圓柱的上端與容納槽的內(nèi)壁接觸；所述限位空心圓柱的底部與發(fā)電模塊固定連接；
8、所述發(fā)電模塊，包括多層嵌套發(fā)電單元；
9、所述發(fā)電模塊的底部與固定模塊固定連接。
10、優(yōu)選的，所述浮體頂部段采用傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)或空心圓柱結(jié)構(gòu)。
11、優(yōu)選的，所述浮體延伸段采用傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)。
12、優(yōu)選的，所述浮體延伸段的長度為最大浪高的1.2至1.5倍；所述浮體延伸段的直徑大于浮體主體段直徑的1.2倍。
13、優(yōu)選的，所述浮體和連桿通過螺紋固定連接、通過卡箍固定連接或通過焊接固定連接。
14、優(yōu)選的，所述固定模塊包括底座；
15、所述發(fā)電模塊與底座固定連接，接縫處進(jìn)行密封處理。
16、優(yōu)選的，所述多層嵌套發(fā)電單元上設(shè)置外部導(dǎo)線接口，所述外部導(dǎo)線接口處采用灌注密封。
17、優(yōu)選的，所述多層嵌套發(fā)電單元采用三級嵌套結(jié)構(gòu)、四級嵌套結(jié)構(gòu)或五級嵌套結(jié)構(gòu)。
18、優(yōu)選的，所述多層嵌套發(fā)電單元，包括殼體、固定座、第一圓柱、第二圓柱和第三圓柱；
19、所述殼體具有中空腔室，所述中空腔室的內(nèi)表面設(shè)置殼體內(nèi)摩擦層；
20、所述殼體的底部固定連接有固定座；所述固定座的中心位置設(shè)置第三圓柱；
21、所述第一圓柱和第二圓柱與連桿的底部固定連接，所述第一圓柱的中心位置設(shè)置第二圓柱；
22、所述第一圓柱采用空心圓柱，所述第一圓柱具有第一圓柱內(nèi)摩擦層和第一圓柱外摩擦層；
23、所述第二圓柱采用實心圓柱，所述第二圓柱具有第二圓柱外摩擦層；
24、所述第三圓柱采用空心圓柱，所述第三圓柱具有第三圓柱內(nèi)摩擦層和第三圓柱外摩擦層；
25、所述第一圓柱外摩擦層與殼體內(nèi)摩擦層接觸；所述第一圓柱內(nèi)摩擦層與第三圓柱外摩擦層接觸；
26、所述第二圓柱外摩擦層與第三圓柱內(nèi)摩擦層接觸。
27、優(yōu)選的，所述殼體內(nèi)摩擦層、第三圓柱外摩擦層、第三圓柱內(nèi)摩擦層采用cu膜；
28、所述第一圓柱內(nèi)摩擦層、第一圓柱外摩擦層、第二圓柱外摩擦層采用pdms膜。
29、本發(fā)明提供的一種非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
30、1、全靜態(tài)防水與長效可靠性：通過干濕分離架構(gòu)與傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)的浮體設(shè)計，徹底規(guī)避傳統(tǒng)動密封依賴，兼顧了高防水性能和高能量轉(zhuǎn)化效率，適用于潮濕和腐蝕性環(huán)境的可靠運行。殼體和固定座一體成型，無活動部件貫穿風(fēng)險；浮體延伸段的長度為最大浪高的1.2至1.5倍，配合傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)導(dǎo)流，確保限位空心圓柱頂端口與浮體的配合縫隙永久高于水面；裝置整體的防水性和可靠性得到提高，延長了使用壽命。
31、2、多層嵌套發(fā)電單元協(xié)同發(fā)電與功率倍增：第一圓柱、第二圓柱及第三圓柱構(gòu)成并聯(lián)式發(fā)電單元組，通過波浪作用下的同步壓縮-回彈運動，實現(xiàn)多層級機(jī)械能同步捕獲，實現(xiàn)藍(lán)色海浪能源的收集。各圓柱單元輸出電荷經(jīng)并聯(lián)疊加后，整體功率密度提升，較單層結(jié)構(gòu)提升較大。
32、3、縱波能量定向捕獲與高效轉(zhuǎn)化：限位空心圓柱與連桿組成的導(dǎo)引機(jī)構(gòu)，將浮體的垂直位移精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為軸向壓縮運動，有效抑制橫波剪切干擾（橫向能量損耗降低48%），使縱波能量轉(zhuǎn)化效率提升至65%。本發(fā)明實現(xiàn)縱波能量定向捕獲與高效轉(zhuǎn)化，有效抑制橫波干擾，使縱波能量轉(zhuǎn)化效率得到提高。
33、4、緊湊結(jié)構(gòu)與高空間利用率：多層嵌套發(fā)電單元采用同軸嵌套布局，在有限殼體空間內(nèi)集成三組獨立發(fā)電單元（總厚度僅增加15%），相較于單層結(jié)構(gòu)輸出功率倍增；緊湊結(jié)構(gòu)提高了空間利用率單位體積能量密度較傳統(tǒng)單層分散式結(jié)構(gòu)提高；單位體積能量密度較傳統(tǒng)單層分散式結(jié)構(gòu)提高3倍，適配近海狹窄部署場景。
1.一種非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，包括隨動模塊（1）、發(fā)電模塊（2）和固定模塊（3）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述浮體頂部段（401）采用傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)或空心圓柱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述浮體延伸段（403）采用傘狀擴(kuò)口結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述浮體延伸段（403）的長度為最大浪高的1.2至1.5倍；所述浮體延伸段（403）的直徑大于浮體主體段（402）直徑的1.2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述浮體（4）和連桿（15）通過螺紋固定連接、通過卡箍固定連接或通過焊接固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述固定模塊（3）包括底座（7）；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述多層嵌套發(fā)電單元上設(shè)置外部導(dǎo)線接口，所述外部導(dǎo)線接口處采用灌注密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述多層嵌套發(fā)電單元采用三級嵌套結(jié)構(gòu)、四級嵌套結(jié)構(gòu)或五級嵌套結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述多層嵌套發(fā)電單元，包括殼體（6）、固定座（16）、第一圓柱、第二圓柱和第三圓柱；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非動密封式的藍(lán)色能源收集裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)摩擦層（11）、第三圓柱外摩擦層（14）、第三圓柱內(nèi)摩擦層（13）采用cu膜；