CN101813062A - 同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组 - Google Patents

Abstract

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，它包括长方体多层框架整体、长方体多层框架整体上的装置、稳定平衡装置、防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置、同轴收集海风海浪海流能的叶轮组、海浪能辅助收集装置、人造海风装置、发电装置。它能用占海域面积很小的收集装置拦截收集大范围海域的海洋能，而且是把收集的能量集中在一根轴上稳定连续地发电。若干单元机组相互连结还可作为海上公路、铁路，既能发电又可通车。

Description

同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组

技术领域

本发明涉及一种海洋能转化成机械能发电的装置，特别是能同轴收集海风海浪海流能的发电平台装置。

技术背景

海洋能(海风、海浪、海流能)是一种分布面积极广的天然环保永生能源，之前的所有收集海洋能发电的装置都是以收集装置尽量多占面积来收集更多的海洋能这一观念作为指导思想进行设计，而且都局限于岸边或近岸的装置设计，使得投资昂贵、造价甚高、收集海洋能的效率很低、发电甚少，毫无竞争力。我们常用于形容海洋状况的一些话中可感知海洋中自然能量的巨大：海风横扫海面，波浪翻滚；海浪触底，引起巨浪滔天；惊涛拍岸，卷起千万吨浪。这股自然的能量如何使之为人类造福，挑战人类的大脑于至今，但仍未有喜讯。面对当今的能源危机，极待进一步地创新发明，但需要有新的认识和在新的观念指导下的创新设计。波浪从远方传到近岸的过程中由于摩擦等损失了很多能量，可知在离岸较远而且较深的海域的波浪携带有更多的能量，还因为它没有拍岸和触底时的能量损失。在较深的海域，波浪是既拍不到岸也触不到底的。为了以最少的投入制造出收集海洋能效率最大的海上发电设备、建设高性价比的海上大规模供电系统，本发明提出利用海洋能会“动”的特点：“其运动着的流体质点所携带的能量必然从一个区域传到另一个区域”，在较深的海域以拦截阻断收集其传播的动力这样一种观念为指导思想进行设计，可以把还没有因拍岸和触底导致能量损失的波浪的传播动力几乎全部拦截收集，并同时把海风、海浪、海流的能量同轴收集并转化为机械能发电，将可大大提高海洋能的收集效率，有望彻底解决中国的能源问题和成为我国的能源基础建设。

发明内容

为了改进上述不足，本发明提出在海面上建造具有人造海岸、海风功能而能同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，若干单元机组联接成一条很长的、阻断波浪传播的带状发电系统，可把从太平洋远方广阔海域传来的还没有因拍岸和触底导致能量损失的波浪几乎全部拦截收集。因为在离岸较远而且较深的海域，波浪既拍不到岸也触不到底，波浪携带的能量远大于近岸浪。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，它包括长方体多层框架整体、长方体多层框架整体上的装置、稳定平衡装置、防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置、同轴收集海风海浪海流能的叶轮组、海浪能辅助收集装置、人造海风装置、发电装置，其特征是：

1、所述的长方体多层框架整体，是一个以桁架结构钢梁、钢柱做成的长方体多层框架整体结构。整体结构的中部设有浮箱，浮箱的上底面设置为海面以上的车用钢结构平台可供通车之用，浮箱内设有发电装置。整体结构置于海上时以浮箱产生的浮力使整体结构浮于海面上，整体结构既有位于海面以上伸向天空的部分、也有位于海面以下伸向海底的部分。长方体整体结构的四个角上从顶端至底端分别设有一根长竖轴，长竖轴用若干个轴连接器连接，长竖轴可以是空心的，长竖轴的底部设有能浮起长竖轴重量的空心浮体。长竖轴上设有传动装置与发电装置相连。

2、所述的长方体多层框架整体上的装置，是长竖轴上都设有收集海风、海浪、海流能量的若干相同叶片组成的同轴收集海风海浪海流能的若干叶轮组。位于水上部分的叶片是收集海风能量，位于水下部分表层的叶片作为人造海岸阻挡并收集海浪、海流、潮流的能量，位于水下部分次表层的叶片是收集大洋环流、水道海流的能量。

长方体多层框架整体内的各长竖轴底部设有超越离合器，传动索在超越离合器上绕圈后，一端经固定在整体结构上的定滑轮后、再经两个固定在整体结构上相间的喇叭口圆环与沉入海底的重物相连，另一端则经固定在整体结构上的另一定滑轮后与拉紧传动索的配重体相连。在两个相间喇叭口圆环之间设有传动索与串过两相间喇叭口圆环的传动索相连，传动索的另一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连。

3、所述的稳定平衡装置，是在两个相间喇叭口圆环之间设有传动索与串过两相间喇叭口圆环的传动索相连，传动轴索的另一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连，空心浮体上又设有传动索与长方体多层框架整体的顶端相连，组成一个更稳定的整体。

4、所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片结构设置：叶片由叶框架和屏组成，叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上，叶框架内设有横竖方向的细金属杆，屏可由柔性材料制成，屏的一边固定在叶框架的上端自然下垂，屏的底端设有拉紧屏的横杆配重体，屏的横向设有若干有一定强度的条状物与屏同宽、以保证屏象竹席一样有一个方向能卷而另一个方向不能卷。同一根长竖轴上的叶片上的屏在相同的位置看都是相同的设置以使长竖轴定向转动。叶框架上设有能使屏向上卷起收缩的拉绳，拉绳的一端经若干固定于叶框架上的定滑轮后与设在叶框架上的滑轨上的电动机相连，通电时电动机能卷动拉绳使屏向上卷起收缩，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使屏向上卷起收缩以释放过剩流体的力量；滑轨上的电动机设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口的通风孔上设一个带横轴的小屏，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆，小屏停在横杆上时横杆使小屏与竖直面成一定角度，横杆上设有电路开关，小屏斜靠在电路开关的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使屏对电路开关的按键形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作；小屏受另一方向风力作用时屏被吹开使屏对电路开关按键没有压力，开关会接通电源使电动机工作从而使屏卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。水下部分收集海浪能和海流能的叶片上设有与风动开关相同的开关装置。

5、所述的同轴收集海风海浪海流能的叶轮组，是长竖轴上设置的收集海风、海浪、海流能量的若干叶片组成的若干相同叶轮组，叶轮主要有若干片对称的大叶片组成，大叶片固定于设在长竖轴上的超越离合器上，设有钢材料圆圈外接于大叶片端点连线组成的几何图形，钢材料圆圈上均匀地设置若干小叶片，小叶片所在的平面与小叶片接触圆圈点上的切线成统一的若干角度。长竖轴位于海面以上的空中部分设置的多层叶轮组是为收集海风能量而设；长竖轴位于海面以下的表层部分设置的叶轮是作为人造海岸阻挡波浪的传播从而收集海浪、海流、潮流的能量；长竖轴位于海面以下次表层部分设置的多层叶轮组是为收集大洋环流能量而设。叶轮由流体运动而推动转动时可通过超越离合器带动长竖轴转动，而长竖轴的转动不带动叶轮转动。

6、所述的海浪能辅助收集装置，是在长竖轴的底部的两长竖轴之间设置一根横轴，横轴的两端以伞形齿轮与两长竖轴上设置的伞形齿轮相连，横轴上设有若干超越离合器，传动索在超越离合器上绕圈后，一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连，另一端与拉紧传动索的配重体相连。

7、所述的人造海风装置，是设在长方体多层框架整体顶端的使热空气急剧冷却收缩形成风的深海冷水喷雾管，喷雾管与抽深海冷水泵上的管道相连。

8、所述的发电装置，是设在长方体框架整体中部浮箱内的变速齿轮箱和发电机，变速齿轮箱上设有一根竖轴，竖轴可串出浮箱的上底面，竖轴上设有伞形齿轮和传动轮，传动轮用传动带与长竖轴上的传动轮相连，竖轴上的伞形齿轮与设在变速齿轮箱上的横轴上的伞形齿轮相连，所有轴与变速齿轮箱的箱体的固定接触处都设有轴承。横轴的转动经一系列齿轮传动至带动发电机的轴上装有超越离合器的齿轮，带动发电机的轴上设有飞轮和传动轮，传动轮经传动带与发电机的传动轮相连。变速齿轮箱的底座可固定在浮箱的底板上。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为另一种结构：叶片由叶框架和屏组成，叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上。屏的一条边上设有一竖轴固定于叶框架上可以转动，叶框架上设有增大力距作用的弹性钢片，弹性钢片与竖杆相连，风力过大时屏通过竖杆能推开弹性钢片而形成释放过剩风力的孔，小于或等于设计所需的风力时屏推不动弹性钢片。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为又一种结构：叶片由外叶框架和若干块屏组成，外叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上。屏是在屏框架上设有柔性材料面固定于屏框架的上端自然下垂而成，柔性材料面的下端设有拉紧柔性材料面的横杆配重体。屏框架的一条竖向边固定于外叶框架上远离长竖轴的竖向边上，屏框架的两横向边上设有增大力距的固定点固定在外叶框架的两横向边上，固定点距外叶框架远离长竖轴的竖向边很近。外叶框架上设有能使屏向上卷起收缩的拉绳，拉绳的一端经若干固定于外叶框架上的定滑轮后与设在外叶框架上的滑轨上的电动机相连，通电时电动机能卷动拉绳使柔性材料面向上卷起收缩，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使柔性材料面向上卷起收缩以释放过剩流体的力量；滑轨上的电动机设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口的通风孔上设一个带横轴的小屏，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆，小屏停在横杆上时横杆使小屏与竖直面成一定角度。横杆上设有电路开关，小屏斜靠在电路开关的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使小屏对电路开关的按键形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作。小屏受另一方向风力作用时小屏被吹开使小屏对电路开关按键没有压力，开关会接通电源使电动机工作从而使柔性材料面卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：在长方体多层框架整体的顶端平台上设有增大力距的风力发电装置，风力发电装置的叶片结构是：叶面的一边固定在叶框架上远离转轴的一条边上，叶面的另两边还设有固定点固定于叶框架的另两边上，固定点距叶框架上远离转轴的边很近，叶片通过固定柱固定在转轴上，叶片所在的面与转轴的轴线成统一的若干角度。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：若干个同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组可相互连接成一条带状，组成很长的拦截收集海洋能的海上发电供电系统和通车的公路、铁路。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：在若干个同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组相互连接成一条带状组成通车的公路、铁路时设有可供船舶通航的浮桥，浮桥的结构是：在一个能产生很大浮力的钢结构空心长方体的四个角旁边设有两头开口的空心管与长方体的上底面和下底面连接，另设有四根两头密封的空心管串过两头开口的空心管，两头密封的空心管产生的浮力可以浮起自重，两头密封的空心管通过若干铁链与沉入海底的重物相连。钢结构的空心长方体上设有若干空气进出管和与泵相连的水进出管，空气进出管的口部位于水面以上，把水抽入钢结构的空心长方体内时，钢结构的空心长方体可沉入海中，把水从钢结构的空心长方体内抽出时，钢结构的空心长方体可浮上海面。

两头开口的空心管也可设在钢结构的空心长方体的四个角旁边的外侧面，四根两头密封的空心管串过两头开口的空心管。

附图说明

图1为长方体多层框架整体示意图

图2为长方体多层框架整体上的装置原理示意图

图3为叶片结构设置原理示意图A

图4为同轴收集海风海浪海流能的叶轮结构原理示意图

图5为海浪能辅助收集装置原理示意图

图6为发电装置示意图

图7为叶片结构设置原理示意图B

图8为叶片结构设置原理示意图C

图9为风力发电装置示意图

图10为风力发电装置的叶片结构原理示意图

图11为浮桥结构原理示意图A

图12为浮桥结构原理示意图B

具体实施方式

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、所示。

一、如图1所示：

图1中，1长方体多层框架整体，2长竖轴，3浮箱，4空心浮体，5抽深海冷水的管道，6喷雾管。

所述的长方体多层框架整体，是一个以桁架结构钢梁、钢柱做成的长方体多层框架整体结构1。整体结构1的中部设有浮箱3，浮箱的上底面设置为海面以上的车用钢结构平台可供通车之用，浮箱内设有发电装置，浮箱内也可办工厂。整体结构1置于海上时以浮箱3产生的浮力使整体结构1浮于海面上，整体结构既有位于海面以上伸向天空的部分、也有位于海面以下伸向海底的部分。长方体整体结构1的四个角上从顶端至底端分别设有一根长竖轴2，长竖轴用若干个轴连接器连接，长竖轴可以是空心的以减轻其自重，长竖轴的底部设有能浮起长竖轴重量的空心浮体4。长竖轴上设有传动装置与发电装置相连(图1中未画出，图2中有示意画出)。

二、如图2所示：

图2中，1、2、5同轴收集海风海浪海流能的叶片，3、4传动装置，6发电机，7传动索，8空心浮体，9空心浮体，10传动索，11定滑轮，12重物，13重物，14、17喇叭口圆环，15固定架，16传动索连结点，18定滑轮，19定滑轮，20配重体，21超越离合器，22、23传动索，24抽深海冷水的管道，25重物，26定滑轮，27空心浮体，28喷雾管，29浮箱。

所述的长方体多层框架整体上的装置，是长竖轴上都设有收集海风、海浪、海流能量的若干相同叶片(如1、2、5)组成的同轴收集海风海浪海流能的若干相同设置的叶轮(见图4)。位于水上部分的叶片1、2是收集海风能量，位于水下部分表层的叶片5(上部分)作为人造海岸阻挡并收集海浪、海流、潮流的能量，位于水下部分次表层的叶片5(下部分)是收集大洋环流、水道海流的能量。

长方体多层框架整体内的各长竖轴底部都设有超越离合器(如21)，传动索22在超越离合器上绕圈后，一端经固定在整体结构15(固定架)上的定滑轮18后，再经两个固定在整体结构15(固定架)上相间的喇叭口圆环14、17与沉入海底的重物13相连，另一端则经固定在整体结构上的另一定滑轮19后与拉紧传动索22的配重体20相连。在两个相间喇叭口圆环14、17之间设有传动索10、23与串过两相间喇叭口圆环的传动索22相连结于点16，传动索23的另一端经固定在海底重物25上的定滑轮26后与海面上的空心浮体27相连。空心浮体27随着波浪上升时，所产生的浮力通过传动索23和连结点16拉动传动索22使超越离合器21转动，从而带动长竖轴转动做功，长竖轴通过传动装置3和4与设在浮箱内的发电机6相连。

所述的稳定平衡装置，是在两个相间喇叭口圆环14、17之间设有传动索10与串过两相间喇叭口圆环的传动索22相连结于点16，传动轴索10的另一端经固定在海底重物12上的定滑轮11后与海面上的空心浮体9相连，空心浮体9上又设有传动索7与长方体多层框架整体的顶端相连。在长方体多层框架整体结构的四周都有上述相同的设置以使整体不会倾倒而组成一个更稳定的整体。长方体整体顶端的微小摇动都会通过传动索7、空心浮体9、传动轴索10和连结点16拉动传动索22使超越离合器21转动，从而带动长竖轴转动做功。

所述的人造海风装置，是设在长方体多层框架整体顶端的使热空气急剧冷却收缩形成风的深海冷水喷雾管28，喷雾管28与抽深海冷水泵上的管道24相连。因为深800米左右的海水温度只有2-4℃，而夏天的空气温度在30℃以上。

三、如图3所示：

图3中，1小屏，2电路开关，3横杆，4双向喇叭口通风孔，5拉绳，6定滑轮，7超越离合器，8长竖轴，9屏，10叶片，11叶框架，12横竖方向细金属杆，13滑轨，14电动机，15横杆配重体，16有一定强度的条状物。

所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片结构设置(图3只画出一片叶片的结构示意)：叶片10由叶框架11和屏9组成，叶框架11固定于设在长竖轴8上的超越离合器7上，叶框架内设有若干横竖方向的细金属杆(如12)，屏9可由柔性材料制成，屏的一边固定在叶框架的上端自然下垂，屏的底端设有拉紧屏的横杆配重体15，屏的横向设有若干有一定强度的条状物16与屏同宽，以保证屏象竹席一样有一个方向能卷而另一个方向不能卷。同一根长竖轴上的叶片上的屏在相同的位置看都是相同的设置以使长竖轴定向转动。叶框架上设有能使屏向上卷起收缩的拉绳5，拉绳的一端经若干固定于叶框架上的定滑轮6后与设在叶框架上的滑轨13上的电动机14相连，通电时电动机能卷动拉绳使屏向上卷起收缩而使叶片不受流体(风也可以说是流体)动力的作用以适应停机检修的需要，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使屏向上卷起收缩以释放过剩流体的力量从而达到防台风巨浪的目的，同时也可控制长竖轴的转速从而控制发电机的转速在设计的范围内。

滑轨上的电动机14设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口4的通风孔上设一个带横轴的小屏1，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆3，小屏停在横杆上时横杆使小屏与竖直面成一定角度，横杆上设有电路开关2，小屏斜靠在电路开关2的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使小屏对电路开关的按键2形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作；小屏受另一方向风力作用时小屏被吹开使小屏对电路开关按键没有压力，此时电路开关会接通电源使电动机工作从而通过拉绳5使屏卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。

工作原理：因为同一根长竖轴上的叶片上的屏在相同的位置看都是相同的设置，当风吹向图3纸面时，屏贴紧叶框架使整个叶片受到风的推力作用从而通过超越离合器转动(反时钟方向)长竖轴做功，而与之对称的叶片(图中未画出)上的屏则受同方向风力的作用离开叶框架释放风力以致对长竖轴的转动减少了很多阻力，几乎等同于用手推门关门时只用很小的力就可以转动门的情况。由于同一层上设置有多片叶片，所以在水平面上不管风向如何，长竖轴始终是定向转动。当屏统一设置在叶框架的另一面时，长竖轴则顺时钟方向定向转动(此时超越离合器须换向安装)。由超越离合器单向转动的功能所决定：长竖轴的转动不能带动叶轮组的转动。由于波浪(其周期1-几十秒)的波动对水下收集波浪能的叶片的推动作用是间断的，当波浪处于不推叶片时(此时若没有超越离合器的功能，收集波浪能的叶片对转动的长竖轴会形成阻力)，风使长竖轴的转动并不会带动收集波浪能的叶片转动从而减小了长竖轴转动时的结构阻力。

风动开关的设置可进一步减小长竖轴转动对的结构阻力：当风动开关的小屏1处在图3中的位置时，由于小屏受风力的作用压住了电路开关的按键，此时开关是断开的，电动机不工作，但此时处于对称叶片上的风动开关，小屏由于受风力的作用离开了电路开关的按键，此时开关是接通的，电动机工作通过拉绳使屏向上卷起收缩释放流体作用力以达到进一步减小长竖轴转动时的阻力。

海浪对叶片的作用原理：波浪作为流体运动的一种形式携带着巨大的能量，海浪拍岸时对海岸的冲击力难以想象，在较深海域(水深大于波长)波动的海浪虽然不象定向流体运动，但其携带的能量却是随着波形的移动而从一处传到另一处。就局部波浪运动的细微而言，至少包含下述状况：除了明显的上下波动具有相对势能外，还有水团的原地圆周运动和向前向后的局部运动而具有动能，当波峰到来时，水团是向前运动(流动)的，当波谷到来时，水团是向后运动(流动)的，其来回运动(流动)的距离不大于半个波长。收集波浪能的叶轮中的叶片(做成很大面积)插入海中相当于人造海岸，任何方向波动的海浪都将拍打这个人造海岸(叶轮中的叶片)而推动长竖轴转动，因为长竖轴上的叶片都是对称设置而又加上它的结构功能，总是使一边的叶片受力而与之对称的另一边的叶片受不到力从而使长竖轴始终定向转动。这是一种拦截式的波浪能收集方式(阻断式的波浪能收集方式另案阐述)。

海流对叶片的作用原理与风相同。

四、如图4所示：

图4中，1长竖轴，2超越离合器，3、7、8、9叶轮大叶片，4、5叶轮小叶片，6钢材料圆圈，ABCD为大叶片端点连线组成的几何图形。

所述的同轴收集海风海浪海流能的叶轮组，是长竖轴1上设置的收集海风、海浪、海流能量的若干叶片组成的若干相同的叶轮组，叶轮主要有若干片对称的大叶片(如3、7、8、9)组成，大叶片固定于设在长竖轴上的超越离合器2上，设有钢材料圆圈6外接于大叶片端点连线组成的几何图形ABCD，钢材料圆圈上均匀地设置若干小叶片(如4、5)，小叶片所在的平面与小叶片接触圆圈6的点上的切线成统一的若干角度。长竖轴位于海面以上的空中部分设置的多层叶轮组是为收集海风能量而设；长竖轴位于海面以下的表层部分设置的叶轮是作为人造海岸阻挡波浪的传播从而收集海浪、海流、潮流的能量；长竖轴位于海面以下次表层部分设置的多层叶轮组是为收集大洋环流、水道海流能量而设。叶轮由流体运动而推动转动时可通过超越离合器带动长竖轴转动，而长竖轴的转动不带动叶轮转动。

五、如图5所示：

图5中，1长方体多层框架整体，2空心浮体，3长竖轴，4、6、12、13伞形齿轮，5超越离合器，7传动轴索，8定滑轮，9沉入海底的重物，10配重体，11横轴。

所述的海浪能辅助收集装置，是在长竖轴的底部的两长竖轴(如3)之间设置一根横轴11，横轴的两端以伞形齿轮4、12与两竖轴上设置的伞形齿轮6、13相连，横轴上设有若干超越离合器(如5)，传动索在超越离合器5上绕圈后，一端经固定在海底重物9上的定滑轮8后与海面上的空心浮体2相连，另一端与拉紧传动索的配重体11相连。

工作原理：当空心浮体2随波浪上升时拉动传动索7使超越离合器5转动从而带动横轴11转动，横轴又通过伞形齿轮带动长竖轴3转动，由于超越离合器的功能所致，当波浪下降时配重体10则自然拉紧传动索7而不转动横轴11。若干海浪能辅助收集装置提供的动力可使长竖轴的转动趋于连续。横轴的转动使两根长竖轴的转动过程中，其中一根长竖轴是顺时钟方向转动而另一根是反时钟方向转动，正好消除若四根长竖轴因同向转动的惯性导致长方体框架整体的转动。

六、如图6所示：

图六中，1传动轮，2长竖轴，3、16伞形齿轮，4、12轴承，5传动轮，6传动带，7传动轮，8发电机，9装有超越离合器的齿轮，10变速齿轮箱底座，11飞轮，13、小齿轮，14大齿轮，15变速齿轮箱箱体，17竖轴，18传动轮，19传动带。

所述的发电装置，是设在长方体框架整体中部浮箱内的变速齿轮箱和发电机，变速齿轮箱15上设有一根竖轴17，竖轴可串出浮箱的上底面，竖轴上设有伞形齿轮3和传动轮18，传动轮18用传动带19与长竖轴2上的传动轮1相连，竖轴17上的伞形齿轮3与设在变速齿轮箱上的横轴上的伞形齿轮16相连，所有轴与变速齿轮箱的箱体15的固定接触处都设有轴承(如4、12)。横轴的转动经一系列齿轮(如14、13)传动至带动发电机的轴上装有超越离合器的齿轮9，带动发电机的轴上设有飞轮11和传动轮5，传动轮5经传动带6与发电机8的传动轮7相连。变速齿轮箱的底座10可固定在浮箱的底板上。

工作原理：装有超越离合器的齿轮9的设置，其作用是来自长竖轴的动力可由组合齿轮增加转速后并通过装有超越离合器的齿轮9使传动轮5转动从而带动发电机发电，飞轮11起稳速作用，由于超越离合器的功能所致，飞轮的惯性使带动发电机的轴转动并不反传于上一级齿轮。

七、如图7所示：

图7中，1超越离合器，2长竖轴，3竖杆，4弹性钢片，5屏，6叶框架，7竖轴。

本发明所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为另一种结构：叶片由叶框架6和屏5组成，叶框架固定于设在长竖轴2上的超越离合器1上。屏5的一条边上设有一竖轴7固定于叶框架上可以转动，叶框架6上设有若干增大力距作用的弹性钢片4，弹性钢片与竖杆3相连，风力过大时屏5通过竖杆3能推开弹性钢片4而形成释放过剩风力的孔从而达到防台风巨浪的目的，同时也可控制长竖轴的转速从而控制发电机的转速在设计的范围内，小于或等于设计所需的风力时屏推不动弹性钢片。

工作原理：当风吹向图7纸面时，屏被吹至压住竖杆从而通过弹性钢片把作用力传至B处而使叶片带动超越离合器转动(反时钟方向)从而使长竖轴转动做功，而与之对称的叶片(图中未画出)上的屏则受同方向风力的作用很容易被风吹开(屏5绕竖轴7很容易转动)以致对长竖轴的转动减少了很多阻力，几乎等同于用手推门关门时只用很小的力就可以转动门的情况。由于竖杆3和弹性钢片4的作用，风对屏5的推力可由A区域外移到B区域，从而增大了风力对长竖轴转动作用的转动力距，使叶片能收集风速更小的风能，同时也增大了风能的利用效率。由于同一层上设置有多片叶片，所以在水平面上不管风向如何，长竖轴始终是定向转动。海浪和海流对叶片的作用原理是相同的。

八、如图8所示：

图8中，1、5增大力距的固定点，2横杆配重体，3屏框架的竖向边，4外叶框架，6定滑轮，7拉绳，8屏，9长竖轴，10超越离合器，11屏框架，12双向喇叭口通风孔，13横杆，14电路开关，15小屏，16电动机，17滑轨，18外叶框架上远离长竖轴的竖向边。

本发明所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为又一种结构：叶片由外叶框架4和若干块屏(如8)组成，外叶框架4固定于设在长竖轴9上的超越离合器10上。屏8是在屏框架11上设有柔性材料面固定于屏框架的上端自然下垂而成，柔性材料面的下端设有拉紧柔性材料面的横杆配重体2，屏框架的一条竖向边3固定于外叶框架上远离长竖轴的竖向边18上，屏框架11的两横向边上设有增大力距的固定点1、5固定在外叶框架4的两横向边上，固定点1、5距外叶框架远离长竖轴的竖向边18很近，外叶框架上设有能使柔性材料面向上卷起收缩的拉绳7，拉绳的一端经若干固定于外叶框架4上的定滑轮6后与设在外叶框架上的滑轨17上的电动机16相连，通电时电动机能卷动拉绳7使柔性材料面向上卷起收缩以适应停机检修的需要，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使柔性材料面向上卷起收缩以释放过剩过剩流体力量从而达到防台风巨浪的目的，同时也可控制长竖轴的转速从而控制发电机的转速在设计的范围内；

滑轨17上的电动机16设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口12的通风孔上设一个带横轴的小屏15，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆13，小屏停在横杆13上时横杆使小屏与竖直面成一定角度，横杆上设有电路开关14，小屏斜靠在电路开关的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使小屏对电路开关的按键形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作；小屏受另一方向风力作用时小屏被吹开使小屏对电路开关按键没有压力，此时开关会接通电源使电动机工作从而使柔性材料面卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。

工作原理：由于屏8的屏框架的固定只在外叶框架4远离长竖轴的竖向边18近处，风对屏8的推力可由A区域外移到B区域，从而增大了风力对长竖轴转动作用的转动力距，使叶片能收集风速更小的风能，同时也增大了风能的利用效率。

整个叶片的其它工作原理与图3所示的说明相同。

九、如图9、图10所示：

图9中，1转轴，2叶片，3支撑柱，4长方体多层框架整体，5浮箱。

图10中，1叶框架，2固定横杆，3叶面，4固定柱，5转轴，6远离转轴的一条边。

本发明所述的增大力距的风力发电装置，是在长方体多层框架整体(图9中的4)的顶端平台上设置的增大力距的风力发电装置(图9中的1、2、3)。风力发电装置的叶片结构是：叶面(图10中的3)的一边固定在叶框架(图10中的1)远离转轴(图10中的5)的一条边(图10中的6)上，叶面的另两边通过固定横杆(图10中的2)固定于叶框架的另两边上，固定点(图10中的2)距叶框架上远离转轴的边(图10中的6)很近，叶片通过固定柱(图10中的4)固定在转轴(图10中的5)上，叶片所在的面与转轴的轴线成统一的若干角度。

工作原理：风对叶面的作用力可由C区域外移到B区域，从而增大了风力对转轴(A点)转动作用的转动力距，使叶片能收集风速更小的风能，同时也增大了风能的利用效率。

十、如图11、图12所示：

图11中，1钢结构的空心长方体，2两头密封的空心管，3两头开口的空心管，4空气进出管，5抽水泵，6水进出管，7铁链，8沉入海底的重物。

图12中，1两头密封的空心管，2两头开口的空心管，3钢结构的空心长方体。

本发明所述的可供船舶通航的浮桥，是一种既可升至海面又可沉入水中的浮桥，浮桥的结构是(先见图11)：在一个能产生很大浮力的钢结构空心长方体1的四个角旁边设有两头开口的空心管3与长方体1的上底面和下底面连接，另设有四根两头密封的空心管2串过两头开口的空心管3，两头密封的空心管产生的浮力可以浮起自重，两头密封的空心管通过若干铁链7与沉入海底的重物8相连。钢结构的空心长方体上设有若干空气进出管4和与泵5相连的水进出管6，空气进出管4的口部位于水面以上，把水抽入钢结构的空心长方体内时，钢结构的空心长方体可沉入海中以供船舶通航，把水从钢结构的空心长方体内抽出时，钢结构的空心长方体可浮上海面以供车通行。

所述的浮桥也可设计成(见图12)：两头开口的空心管2也可设在钢结构的空心长方体3的四个角旁边的外侧面，四根两头密封的空心管1串过两头开口的空心管2。

有益效果

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，由于给长竖轴提供的转动动力有海风、海浪、海流等多种动力，加上海浪能辅助收集装置提供的动力，完全可使长竖轴获得连续转动的动力而趋于连续转动，可克服只有间断动力提供的波浪能和时大时小的风能对长竖轴转动的不连续性缺点，最终可使发电机趋于稳定供电。海上发电平台系列发明提出的“人造海岸、海底、海风，拦截阻断式收集波浪能，集大范围海风、海浪、海流、海潮能于一处发电并建造巨型海上发电平台(带状)，利用小面积上的收集装置收集大范围的海洋动能并大规模低成本发电，防台风巨浪”的创新理念设计的海上发电供电系统，无论是对海洋能的收集效率还是性价比，都明显优于单独收集单一能种(海风或海浪或海流)的所有海上发电的设计装置，更优于类似于收集太阳能的方法设计的“只靠收集装置尽量布满海浪能分布范围”的海浪发电装置。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台适合于建造在离岸较远的深海域，明显优于此前只能设计安装在近岸的各种海上发电的设计，不与岸边人类频繁的活动争海域，而且深海域的波浪能、风能、海流能远大于岸边的海洋动能。在当今的技术范围内，本发明若设计建造高出海面100米、伸入海中深50米、叶轮半径30米的海上发电装置是不难的(其难度还小于单独竖立在海上50米高的海风发电装置)，而这样规模的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，在风速15米/秒左右、浪高2米左右、大洋环流速度2米/秒左右的海域，发电装机容量至少25000千瓦，年发电平均有效输出功率可达18000千瓦，而只占海域面积18000平方米左右。我国的总海域面积提供20亿千瓦发电装机容量的海域是微不足道的。

本发明所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，可由若干个同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组可相互连接成一条带状，组成很长的拦截收集海洋能的海上稳定的发电供电系统和通车的公路，可把岛与岛之间、岛与大陆之间以海上公路连起来。由于这样的发电供电系统功率巨大而趋于平稳，完全可以取代火电，加上全国海域的这种系统联网可以对电网的影响减至最小，有效输出功率最大。

Claims (6)

1.同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，它包括长方体多层框架整体、长方体多层框架整体上的装置、稳定平衡装置、防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置、同轴收集海风海浪海流能的叶轮组、海浪能辅助收集装置、人造海风装置、发电装置，其特征是：

(1)所述的长方体多层框架整体，是一个以桁架结构钢梁、钢柱做成的长方体多层框架整体结构。整体结构的中部设有浮箱，浮箱的上底面设置为海面以上的车用钢结构平台，浮箱内设有发电装置。整体结构置于海上时以浮箱产生的浮力使整体结构浮于海面上，整体结构既有位于水面以上伸向天空的部分、也有位于水面以下伸向海底的部分。长方体整体结构的四个角上从顶端至底端分别设有一根长竖轴，长竖轴用若干个轴连接器连接，长竖轴的底部设有能浮起长竖轴重量的空心浮体。长竖轴上设有传动装置与发电装置相连。

(2)所述的长方体多层框架整体上的装置，是长竖轴上都设有收集海风、海浪、海流能量的若干相同叶片组成的同轴收集海风海浪海流能的若干叶轮组。位于水上部分的叶片是收集海风能量，位于水下部分表层的叶片作为人造海岸阻挡并收集海浪、海流、潮流的能量，位于水下部分次表层的叶片是收集大洋环流、水道海流的能量。

长方体多层框架整体内的各长竖轴底部设有超越离合器，传动索在超越离合器上绕圈后，一端经固定在整体结构上的定滑轮后、再经两个固定在整体结构上相间的喇叭口圆环与沉入海底的重物相连，另一端则经固定在整体结构上的另一定滑轮后与拉紧传动索的配重体相连；在两个相间喇叭口圆环之间设有传动索与串过两相间喇叭口圆环的传动索相连，传动索的另一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连。

(3)所述的稳定平衡装置，是在两个相间喇叭口圆环之间设有传动索与串过两相间喇叭口圆环的传动索相连，传动轴索的另一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连，空心浮体上又设有传动索与长方体多层框架整体的顶端相连。

(4)所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片结构设置；叶片由叶框架和屏组成，叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上，叶框架内设有横竖方向的细金属杆，屏可由柔性材料制成，屏的一边固定在叶框架的上端自然下垂，屏的底端设有拉紧屏的横杆配重体，屏的横向设有若干有一定强度的条状物与屏同宽。同一根长竖轴上的叶片上的屏在相同的位置看都是相同的设置以使长竖轴定向转动。叶框架上设有能使屏向上卷起收缩的拉绳，拉绳的一端经若干固定于叶框架上的定滑轮后与设在叶框架上的滑轨上的电动机相连，通电时电动机能卷动拉绳使屏向上卷起收缩，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使屏向上卷起收缩；滑轨上的电动机设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口的通风孔上设一个带横轴的小屏，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆，小屏停在横杆上时横杆使小屏与竖直面成一定角度，横杆上设有电路开关，小屏斜靠在电路开关的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使小屏对电路开关的按键形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作；小屏受另一方向风力作用时小屏被吹开使小屏对电路开关按键没有压力，开关会接通电源使电动机工作从而使屏卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。水下部分收集海浪能和海流能的叶片上设有与风动开关相同的开关装置。

(5)所述的同轴收集海风海浪海流能的叶轮组，是长竖轴上设置的收集海风、海浪、海流能量的若干叶片组成的若干相同叶轮组，叶轮主要有若干片对称的大叶片组成，大叶片固定于设在长竖轴上的超越离合器上，设有钢材料圆圈外接于大叶片端点连线组成的几何图形，钢材料圆圈上均匀地设置若干小叶片，小叶片所在的平面与小叶片接触圆圈点上的切线成统一的若干角度。长竖轴位于海面以上的空中部分设置的多层叶轮组是为收集海风能量而设；长竖轴位于海面以下的表层部分设置的叶轮是作为人造海岸阻挡波浪的传播从而收集海浪、海流、潮流的能量；长竖轴位于海面以下次表层部分设置的多层叶轮组是为收集大洋环流能量而设。叶轮由流体运动而推动转动时可通过超越离合器带动长竖轴转动，而长竖轴的转动不带动叶轮转动。

(6)所述的海浪能辅助收集装置，是在长竖轴的底部的两长竖轴之间设置一根横轴，横轴的两端以伞形齿轮与两竖轴上设置的伞形齿轮相连，横轴上设有若干超越离合器，传动索在超越离合器上绕圈后，一端经固定在海底重物上的定滑轮后与海面上的空心浮体相连，另一端与拉紧传动索的配重体相连。

(7)所述的人造海风装置，是设在长方体多层框架整体顶端的使热空气急剧冷却收缩形成风的深海冷水喷雾管，喷雾管与抽深海冷水泵上的管道相连。

(8)所述的发电装置，是设在长方体框架整体中部浮箱内的变速齿轮箱和发电机，变速齿轮箱上设有一根竖轴，竖轴可串出浮箱的上底面，竖轴上设有伞形齿轮和传动轮，传动轮用传动带与长竖轴上的传动轮相连，竖轴上的伞形齿轮与设在变速齿轮箱上的横轴上的伞形齿轮相连，所有轴与变速齿轮箱的箱体的固定接触处都设有轴承。横轴的转动经一系列齿轮传动至带动发电机的轴上装有超越离合器的齿轮，带动发电机的轴上设有飞轮和传动轮，传动轮经传动带与发电机的传动轮相连。变速齿轮箱的底座可固定在浮箱的底板上。

2.根据权力要求1所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为另一种结构：叶片由叶框架和屏组成，叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上。屏的一条边上设有一竖轴固定于叶框架上可以转动，叶框架上设有增大力距作用的弹性钢片，弹性钢片与竖杆相连，风力过大时屏通过竖杆能推开弹性钢片而形成释放过剩风力的孔，小于或等于设计所需的风力时屏推不动弹性钢片。

3.根据权力要求1所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：所述的防台风巨浪和消除转动时的结构阻力装置，是长竖轴上的叶片可设置为又一种结构：叶片由外叶框架和若干块屏组成，外叶框架固定于设在长竖轴上的超越离合器上。屏是在屏框架上设有柔性材料面固定于屏框架的上端自然下垂而成，柔性材料面的下端设有拉紧柔性材料面的横杆配重体。屏框架的一条竖向边固定于外叶框架上远离长竖轴的竖向边上，屏框架的两横向边上设有增大力距的固定点固定在外叶框架的两横向边上，固定点距外叶框架远离长竖轴的竖向边根近。外叶框架上设有能使屏向上卷起收缩的拉绳，拉绳的一端经若干固定于外叶框架上的定滑轮后与设在外叶框架上的滑轨上的电动机相连，通电时电动机能卷动拉绳使柔性材料面向上卷起收缩，不通电时电动机作为重物可随长竖轴的快速转动而沿滑轨往离心方向滑动从而通过拉绳使柔性材料面向上卷起收缩；滑轨上的电动机设有风动开关与电源连接，风动开关是在一个双向喇叭口的通风孔上设一个带横轴的小屏，小屏设在喇叭口通风孔的最小处，孔上设有限制小屏只能往一个方向运动的横杆，小屏停在横杆上时横杆使小屏与竖直面成一定角度。横杆上设有电路开关，小屏斜靠在电路开关的按键上可使开关断开电源从而使电动机不工作，小屏受风力作用使小屏对电路开关的按键形成一定的压力时也使开关断开从而使电动机不工作。小屏受另一方向风力作用时小屏被吹开使小屏对电路开关按键没有压力，开关会接通电源使电动机工作从而使柔性材料面卷起收缩以减小长竖轴转动的结构阻力。

4.根据权力要求1所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：在长方体多层框架整体的顶端平台上设有增大力距的风力发电装置，风力发电装置的叶片结构是：叶面的一边固定在叶框架上远离转轴的一条边上，叶面的另两边还设有固定点固定于叶框架的另两边上，固定点距叶框架上远离转轴的边根近，叶片通过固定柱固定在转轴上，叶片所在的面与转轴的轴线成统一的若干角度。

5.根据权力要求1所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：若干个同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组可相互连接成一条带状，组成很长的拦截收集海洋能的海上发电供电系统和通车的公路、铁路。

6.根据权力要求1所述的同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组，其特征是：在若干个同轴收集海风海浪海流能的发电平台单元机组相互连接成一条带状组成通车的公路、铁路时设有可供船舶通航的浮桥，浮桥的结构是：在一个钢结构的空心长方体的四个角旁边设有两头开口的空心管与长方体的上底面和下底面连接，另设有四根两头密封的空心管串过两头开口的空心管，两头密封的空心管产生的浮力可以浮起自重，两头密封的空心管通过若干铁链与沉入海底的重物相连。钢结构的空心长方体上设有若干空气进出管和与泵相连的水进出管，空气进出管的口部位于水面以上，把水抽入钢结构的空心长方体内时，钢结构的空心长方体可沉入海中，把水从钢结构的空心长方体内抽出时，钢结构的空心长方体可浮上海面。

两头开口的空心管也可设在钢结构的空心长方体的四个角旁边的外侧面，四根两头密封的空心管串过两头开口的空心管。

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