基于含有冗余支鏈3-RPS/3-SPS并聯機構的波浪能轉換裝置優化設計

摘要：提出了一種含有冗余支鏈的3-RPS/3-SPS并聯機構,基于該機構設計了一種新型的海浪發電裝置。對波浪中發電裝置的浮子進行運動學建模,得到耦合運動方程并采用切片理論方法確定了方程中的水動力系數。通過分析浮子能量采集效率與浮子尺寸的關系,確定浮子直徑為6 m時波浪能采集效率較高。建立了3-RPS/3-SPS機構支鏈與末端的速度映射關系,通過對液壓缸的受力分析,推導出液壓缸等效黏性阻尼系數,進而建立了修正的浮子運動方程,該方法同樣適用于其他采用并聯機構的海浪發電裝置。定義了波能裝置的有效工作空間評價指標、全域運動學性能評價指標及輸出功率指標,繪制了各項指標在結構參數上的分布情況,基于性能評價指標對波能裝置進行多目標結構參數優選,確定了一組綜合性能較優的幾何參數。優選結果表明:波能裝置中機構幾何參數R=5 m,r=2 m時,工作空間體積、運動學性能及輸出功率等性能均有不同程度提升。該研究為海浪發電裝置的設計和應用提供了理論基礎。