CN100557230C - 阵列式海风、海浪双作用发电装置 - Google Patents

Abstract

一种阵列式海风、海浪双作用发电装置。它涉及一种发电装置，尤其是一种利用海风和海浪的能量进行发电的装置。它包括由钢杆相互连接的发电单元阵列组，每个发电单元包括一个密封的内装发电机的浮筒，发电机的主轴伸出浮筒的上侧和下侧，在主轴上固定若干个受风浪装置。各发电机主轴的底部均插入一个四边形底框上，在底框的四个角上各有一台在密封箱体内的电机，有一根锚链绕在电机转轴上，铺链另一端固定在海底的锚石上。受风浪装置是接受海风和海浪推力的主要部件。受风浪装置包括一个转环，转环上均匀布置若干个随风浪打开或收拢的伞状推叶。本发明的装置通过伞状推叶带动发电机将海风和海浪的能量转换成电能；并通过下潜的方式防止台风等恶劣天气的破坏。

Description

阵列式海风、海浪双作用发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种能同时利用海风和海浪的能量进行发电的装置。

背景技术

当今世界资源短缺、环境污染和生态恶化已经成为各国面临的重大问题，为了减少环境污染和生态恶化，节约有限的能源，各国都在鼓励发展可循环再生且绿色环保的能源。海洋面积占了整个地球表面积的71％，蕴藏着无尽宝贵的资源，其中海面上的风浪蕴藏着丰富的能量，我国海域辽阔，开发利用海浪波动和海风吹动的能量发电对于海洋资源的利用具有相当的意义。但是目前还没有一种同时利用海浪和海风将其能量转化成电能的理想装置，现有的装置或是转化效率低或是发电量小或是投资过大，使得无法普及这种发电方式。目前的海浪发电系统，以海岸式为主，其在海面上经常遭受到巨浪或台风冲击，造成使用寿命短等问题。目前关于利用海风发电的系统还不多，因此海风没有得到充分利用。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述现有技术的不足之处，提供一种阵列式海风、海浪双作用发电装置，它可将海面上海风和海浪的能量转换成电能，还可通过下潜的方式防止台风等恶劣天气的破坏。

本发明的目的是这样实现的：一种阵列式海风、海浪双作用发电装置，它包括由钢杆相互连接的发电单元阵列组，每个发电单元包括一个密封的浮筒，钢杆连接在浮筒上，浮筒内装有发电机，发电机的主轴较长伸出浮筒的上侧和下侧，在主轴上由上至下固定若干个受风浪装置。各发电机主轴的底部均插入一个与钢杆连接的四边形底框上，在底框的四个角上各有一台安装在密封箱体内的蜗轮蜗杆电机，有一根锚链绕在电机转轴上，锚链的另一端向外下方拉出固定在海底的水泥锚石上。

受风浪装置是接受海风和海浪推力的主要部件，其中位于浮筒上方的受风浪装置主要接受海风的作用成为受风装置，位于浮筒下方的受风浪装置主要接受海浪的作用成为受浪装置。

上述受风浪装置包括一个转环，转环上均匀布置若干个随风浪打开或收拢的伞状推叶，伞状推叶的小径端固定在转环上，其大径端内侧装一圈磁铁；在伞状推叶收拢后其大径端接触的转环上装一把只有骨架的小伞，在小伞外侧装一圈磁铁，与伞状推叶的磁铁相吸。这样在面向顺流顺风的方向时，水先从小伞骨架进入伞状推叶内，待伞状推叶内充满足够的水之后使相吸的磁铁分开，立刻大量水可以进入使伞状推叶打开，形成一个动力带动主轴转动，使发电机实现发电。

本发明还包括一个姿态控制器，其安装在浮筒内或底框中心位置上的密封箱体内。姿态控制器和蜗轮蜗杆电机共同实现整个装置在风浪中的自动校水平，由姿态控制器通过微机控制器给电机一个信号，进行自动收放锚链，以调整装置的水平不置于翻倒。

上述受风浪装置的浮筒内还有一个两端密封的内筒，发电机装在内筒内，在浮筒和内筒之间有给排水装置将海水放入。浮筒、内筒内外壁均做防腐处理，以防止海水进入后对其的腐蚀破坏。内筒的剩余空间灌满油，并在内筒上开孔装一块由弹性材料制成的软膜，软膜外接一根与外部海水相通的水管，这样软膜内为油，软膜外为海水，使软膜起到内外自动等压作用，尤其是在潜入海面下之后的内外自动等压，使两端密封处不会由于外部压力大而渗入海水。软膜和水管也可替换成一根耐压软管，与内筒的连接更好。

上述浮筒上侧面装有风速测速表，平时露出水面，测得的风速回馈给微机控制器，由微机控制器判断是否存在台风危险，如有台风则控制启动给排水装置将海水放入，使整个发电装置下潜，并通过底框上的四个电机收线将装置往下拉，这样装置可以下潜到一定深度以躲避台风，由微机控制器实现下潜的自动控制。

本发明的有益效果是：

1)通过伞状推叶将海风的风能和海浪的波浪能转换成转环传递的机械能，再带动主轴使发电机工作产生电能，其结构简单，系统可靠；

2)伞状推叶在面向顺风顺流方向时自动打开，在背向顺风顺流方向时自动合拢，减小阻力使转轮顺利转动，实现机械能量收集转换发电；

3)系统由发电单元阵列而成，可以是3×3的阵列，各单元间相互连接，使它们更好地在海水中定位，更有利于发电机的相对固定实现发电；

4)适合在深海中使用，整个装置可以在必要时自动往下潜入水中，有效地避免了台风等恶劣天气对装置的破坏。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构示意图；

图2是本发明实施例的主视图；

图3是本发明实施例的一个发电单元的立体图；

图4是本发明中受风浪装置的结构图；

图5是本发明中浮筒的内部结构图。

对各幅附图中的标号说明如下：1-浮筒；2-转环；3-拉线；4-伞状推叶；5-主轴；6-钢杆；7-风速表；8-锚链；9-水泥锚石；10-密封箱体；11-电机；12-底框；13-密封箱体；14-姿态控制器；15-电缆；16-微机控制器；17-小伞；18-外磁铁；19-内磁铁；20-内筒；21-发电机；22-给排水装置；23-软膜；24-水管；25-油；26-浮仓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提出的装置作进一步详细的描述。

如图1和2所示，本发明发电装置包括由钢杆6相互连接的发电单元阵列组。发电单元包括一个密封的浮筒1，钢杆6连接在浮筒1上，浮筒1内装有发电机21，发电机21的主轴5较长伸出浮筒1的上侧和下侧，在主轴5上由上至下依次固定若干个受风浪装置。电缆15由浮筒1底部伸出。

各发电单元中发电机21的主轴5底部均插入一个与钢杆6连接的四边形底框12上，以防止主轴5的剧烈晃动，在底框12的四个角上各有一台安装在密封箱体10内的蜗轮蜗杆电机11，有一根锚链8绕在电机11转轴上，锚链8的另一端向外下方拉出固定在海底的水泥锚石9上。这样，本装置可以固定在一定水域内工作，四角锚链8拉劳，使浮筒1的位置不会因为风浪而变动。

如图3所示，受风浪装置包括一个转环2，转环2上均匀布置若干个随风浪打开或收拢的伞状推叶4，伞状推叶4的小径端固定在转环2上，其大径端有一系列拉线3连接到转环2上，当拉线3拉直时伞状推叶4完全打开。

受风浪装置是接受海风和海浪推力的主要部件，其中位于浮筒1上方的受风浪装置主要接受海风的作用成为受风装置，位于浮筒1下方的受风浪装置主要接受海浪的作用成为受浪装置。如图1所示，转环2上面向顺流顺风方向的一个伞状推叶4打开，其余三个方向的伞状推叶则由于风浪作用自动收拢。打开的伞状推叶由风浪作用发生转动继而收拢，下一个伞状推叶则转到面向顺流顺风方向而打开，如此四个伞状推叶4轮流反复打开、收拢，带动发电机21主轴5转动，使发电机21实现发电，发电量自浮筒1底部的电缆15输出。

如图4所示，伞状推叶4的大径端内侧面装一圈外磁铁18。在伞状推叶4收拢后其大径端接触的转环2上装一把只有骨架的小伞17，在小伞17外侧面装一圈内磁铁19，在伞状推叶4收拢时与伞状推叶4上的外磁铁18相吸，实现伞状推叶4更好的收拢。在受风浪装置的伞状推叶4面向顺流顺风的方向时，水先从小伞17的骨架间空间进入伞状推叶4内，待伞状推叶4内充满足够的水之后使相吸的内、外磁铁(19、18)分开，立刻大量水可以进入，使伞状推叶4顺利打开接受海风和海浪推力。

如图2所示，在底框12中心位置上的密封箱体13内安装一个姿态控制器14，或将其安装在浮筒1内。姿态控制器14和底框12上四个蜗轮蜗杆电机11共同实现整个装置在风浪中的自动校水平，由姿态控制器14通过微机控制器16给电机11一个信号，进行自动收放锚链8，以调整装置的水平不置于在风浪中翻倒。

如图4所示，在发电单元的浮筒1内有一个两端密封的内筒20，发电机21装在内筒20内，发电机21的主轴5伸出内筒20的上侧和下侧，浮筒1内、内筒20外的空间为浮仓26，浮仓26内有给排水装置22，该装置利用泵和阀门将浮筒1外的海水抽进抽出。浮筒1、内筒20内外壁均做防腐处理，以防止海水进入后对其的腐蚀破坏。

如图2所示，浮筒1上侧面装有风速表7，平时露出水面，测得的风速回馈给微机控制器16，由微机控制器16判断是否存在台风危险，如有台风则控制启动给排水装置22将海水放入浮仓26内，使整个发电装置下潜，并通过底框12上的四个电机11收锚链8将装置往下拉，这样装置可以下潜到一定深度以躲避台风，由微机控制器16实现下潜的自动控制。

如图4所示，内筒20中除发电机21外的剩余空间灌满油，并在内筒1上开孔装一块由弹性材料制成的软膜23，软膜23外接一根与外部海水相通的水管24，这样软膜23内为油25，软膜22外为海水，使软膜23起到内外自动等压作用，尤其是在潜入海面下较深之后的内外自动等压，使两端密封处不会由于外部压力大而渗入海水破坏发电机21。软膜23和水管24也可替换成一根耐压软管，耐压软管的一端封闭，封闭端与内筒1连接，这样连接更可靠。

本发明发电装置的姿态控制和沉浮控制等由微机控制器16实现自动化控制，使装置工作更安全可靠，微机控制器16可放置在浮筒1上侧面以便在装置浮起时的维修，如图2所示。

Claims (6)

1、一种阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特征是：它包括由钢杆(6)相互连接的发电单元阵列组，发电单元包括一个密封的浮筒(1)，钢杆(6)连接在浮筒(1)上，浮筒(1)内装有发电机(21)，发电机(21)的主轴(5)较长伸出浮筒(1)的上侧和下侧；在主轴(5)上由上至下依次固定若干个受风浪装置，其中位于浮筒(1)上方的为受风装置，位于浮筒(1)下方的为受浪装置；各发电单元的发电机(21)的主轴(5)底部均插入一个与钢杆(6)连接的四边形底框(12)上，在底框(12)的四个角上各有一台安装在密封箱体(10)内的蜗轮蜗杆电机(11)，有一根锚链(8)绕在电机(11)转轴上，锚链(8)的另一端向外下方拉出固定在海底的水泥锚石(9)上；发电量由浮筒(1)底部伸出的电缆(15)输出。

2、根据权利要求1所述的阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特点是：所述受风浪装置包括一个转环(2)，转环(2)上均匀布置若干个随风浪打开或收拢的伞状推叶(4)，伞状推叶(4)的小径端固定在转环(2)上，其大径端有一系列拉线(3)连接到转环(2)上；所述伞状推叶(4)的大径端内侧面装一圈外磁铁(18)，在伞状推叶(4)收拢后其大径端接触的转环(2)上装一把只有骨架的小伞(17)，在小伞(17)外侧面装一圈内磁铁(19)，内磁铁(19)在伞状推叶(4)收拢时与伞状推叶(4)上的外磁铁(18)相吸。

3、根据权利要求1所述的阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特点是：它还包括一个姿态控制器(14)，安装在浮筒(1)内或底框(12)中心位置上的密封箱体(13)内；由姿态控制器(14)通过微机控制器(16)给电机(11)一个信号，进行自动收放锚链(8)；微机控制器(16)放置在浮筒(1)上侧面。

4、根据权利要求1所述的阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特点是：所述发电单元的浮筒(1)内有一个两端密封的内筒(20)，发电机(21)装在内筒(20)内，发电机(21)的主轴(5)伸出内筒(20)的上侧和下侧；浮筒(1)内、内筒(20)外的空间为浮仓(26)，浮仓(26)内有给排水装置(22)，所述给排水装置(22)是利用泵和阀门将浮筒(1)外的海水抽进抽出；所述浮筒(1)、内筒(20)内外壁均做防腐处理。

5、根据权利要求1所述的阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特点是：它还包括一个风速表(7)，安装在浮筒(1)上侧面，测得的风速回馈给微机控制器(16)，由微机控制器(16)控制启动给排水装置(21)将海水放入，使整个发电装置下潜，并通过底框(12)上的四个电机(11)进行自动收放锚链(8)。

6、根据权利要求4所述的阵列式海风、海浪双作用发电装置，其特点是：所述内筒(20)除发电机(21)外的剩余空间灌满油，并在内筒(20)上开孔装一块弹性材料制成的软膜(23)，软膜(23)外接一根与外部海水相通的水管(24)；或在内筒(20)上开孔装一根与外部海水相通的连接端封闭的耐压软管。

Images