CN102635482A - 深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，包括平台主体、浮体式波浪能收集装置、海风海流能量收集装置、浮摆式波浪能收集装置、发电装置。所有能量收集装置收集的流体运动能量都能同步偶合、集中发电，可望实现规模化、商业化应用。深海漂浮式不仅使可利用的海域面积大大增加，还能获得更高海洋能密度的海域。本发明的有益效果是克服了只能单一利用海风或海浪或海流的“单一能种”海上发电装置的低性价比缺点，可制造出装机容量万千瓦级的、高性价比的海上发电平台单元机组。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上浮体的设计、制造和集海洋综合能于一体的大规模海上发电装置，适用于空气、水两种流体运动产生的各种能量的综合收集，特别是流体(空气、水)任意运动的能量收集方式的同步偶合之原动机械部分。
技术背景
现有的海上发电技术，除仿水库式的潮汐电站外，波浪能发电、海流发电等都只还是小规模的，其发电量无足轻重，面对当今的能源危机，只是“滴水车薪”而已。迄今为止，没有一种海上发电装置能规模化、商业化推广。海洋中各种环保的、足以供人类永远使用而且是可开发的无限能源的利用很不理想而微不足道。要知道太阳辐射到地球表面的能量有80万亿千瓦之多，海洋就吸收了60万亿千瓦，其中转化为可开发的环保再生能源就以万亿级千瓦计。中国有470多万平方公里的海域，就波浪能而言，若按每平方公里一般产生20万千瓦的功率计算，理论上则总量有超过9000亿千瓦的功率，就算只有1/3的海域可能开发，也达3000亿千瓦，若我们能开发它1/100，就有30亿千瓦，在陆地上无论如何也找不到能支撑这些发电功率的能源。但目前所设计的各种海洋能收集装置对于多种多样的海洋环保“能种”而言，都局限于只能少量的收集“单一能种”，而无法综合收集用于发电，使得投资昂贵、造价甚高，发电成本毫无竞争力，这些都有待于进一步创新发明。
发明内容
1.本发明所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，包括平台主体、浮体式波浪能收集装置、海风海流能量收集装置、浮摆式波浪能收集装置、发电装置。所有能量收集装置收集的流体运动能量都通过传动装置传至发电装置。其特征是：
(1)所述的平台主体是由钢大梁构成的四方体巨型框架立体结构，在四方体巨型框架立体结构中设有若干个浮箱，浮箱与浮箱之间相隔有一定距离，浮箱与浮箱之间以钢梁连接组成浮于海面的人造海上大平台以防止巨大涌浪的破坏；四方体巨型框架以浮箱为参照系伸向空中和海中；大平台四周设有横轴，四根横轴相交的四处以锥齿轮连接。四方体巨型框架竖向的两对称面的中心线处各设置竖轴，竖轴从空中进入海中，竖轴与横轴之间通过锥齿轮以短横轴相连，发电横轴通过锥齿轮与竖轴相连后伸入浮箱内驱动发电机发电。横轴上设有若干锥齿轮，横轴上设有若干使横轴定向转动的超越离合器。横轴和竖轴都以调心轴承通过钢梁与平台主体连接；若干连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后与抛入海底的重物竖直相连以对平台实现柔性固定。
(2)所述的浮体式波浪能收集装置是连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后再绕经固定在平台上的定滑轮和与海底重物相连的定滑轮后与海面上的浮体相连，由小浮体产生的浮力支撑与海底重物相连的定滑轮的重量并悬于水中。横轴上设有若干个浮体式波浪能收集装置。
(3)所述的海风海流能量收集装置是在竖轴上设有若干叶片，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏的轴上设有扭簧以释放超过设计需要的流体作用力，孔的框边上设有屏转动时的限位杆。竖轴上设有连轴器和超越离合器把竖轴连接成很长，竖轴上设有锥齿轮，由短横轴以锥齿轮连接竖轴与横轴，发电横轴通过锥齿轮与竖轴相连后伸入浮箱内驱动发电机发电。水下部分的竖轴设有以竖轴为圆心的空心浮体支撑海风海流能量收集装置的重量。
(4)所述的浮摆式波浪能收集装置是带有两个浮体的钢结构架设置在横轴上的超越离合器上并浮于水面，带有摆轴的摆板设置在两个浮体上，有一连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后与摆板的下端连接，另一连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后再绕经与海底重物相连的定滑轮后与摆板的下端连接。横轴上设有若干个浮摆式波浪能收集装置。
(5)所述的发电装置是横轴上设有若干以锥齿轮相连的发电横轴伸入浮箱内驱动发电机发电。
2.本发明所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，其特征是：平台主体的海面浮箱层可铺上钢板作为海上浮桥，若干个人造海上大平台相连后可作为海上公路。
有益效果
本发明的有益效果是只要海洋中风有动、水有动，就能集其动能大规模发电，克服了只能单一利用海风或海浪或海流的“单一能种”海上发电装置的低性价比缺点，可制造出装机容量数万千瓦的、高性价比的海上发电平台单元机组。本发明原理简单、制造也简单，人类现成的技术绰绰有余。
附图说明
图1为深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台原理结构示意图
图2为海风海流能量收集装置的结构示意图
图3为另一海风海流能量收集装置的结构示意图
图4为浮摆式波浪能收集装置的原理结构示意图
具体实施方式
本发明所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，如图1、图2、图3、图4所示：
一、如图1所示：
图1中，1代表平台主体，2叶片，3调心轴承，4、叶片，5竖轴，6横轴，7超越离合器，8海面浮体，9配重体，10传动索，11超越离合器，12定滑轮，13小浮体，14定滑轮，15传动索，16配重体，17叶片，18横轴，19调心轴承，20钢梁，21钢梁，22调心轴承，23铁链，24推力轴承，25抛入海底的重物，26抛入海底的重物，27浮箱，28发电横轴，29锥齿轮，30浮箱，31发电横轴，32锥齿轮，33横轴，34浮箱，35发电横轴，36锥齿轮，37调心轴承，38钢梁，39调心轴承，40锥齿轮，41超越离合器，42短横轴，43锥齿轮，44锥齿轮，45超越离合器，46发电横轴，47横轴，48锥齿轮，49调心轴承，50钢梁，51钢大梁，52平台上铺的钢板。
所述的平台主体1是由钢大梁51构成的四方体巨型框架立体结构，在四方体巨型框架立体结构中设有若干个浮箱(如27、30、34所示)，浮箱与浮箱之间相隔有一定距离以防止巨大涌浪对平台的破坏和利于流体运动的传播，浮箱与浮箱之间以钢梁连接组成浮于海面的人造海上大平台；四方体巨型框架以浮箱为参照系伸向空中和海中；大平台四周设有横轴(如6、18、33、47所示)，四根横轴相交的四处以锥齿轮(如40、48所示)连接。四方体巨型框架竖向的两对称面的中心线处各设置竖轴(5、53)，竖轴(5、53)从空中进入海中，竖轴53与横轴47之间通过锥齿轮(43、44)以短横轴42连接，发电横轴46通过锥齿轮44与竖轴53相连后伸入浮箱内驱动发电机发电。横轴上设有若干锥齿轮(如29、32、36、43所示)，横轴上设有若干使横轴定向转动的超越离合器(如7、11所示)。横轴和竖轴都以调心轴承(如3、19、22、37、39、49所示)通过钢梁(如20、21、38、50所示)与平台主体连接，竖轴底部设有推力轴承24；若干连接配重体9的传动索10绕经横轴上的超越离合器7后与抛入海底的重物26竖直相连以对平台既实现柔性固定又收集平台随浪上升时浮力所做的功。
所述的浮体式波浪能收集装置是连接配重体16的传动索15绕经横轴上的超越离合器11后再绕经固定在平台上的定滑轮14和与海底重物相连的定滑轮12后与海面上的浮体8相连，由小浮体13产生的浮力支撑通过铁链23与海底重物25相连的定滑轮12的重量并悬于水中以使传动索15在定滑轮14与定滑轮12之间尽可能趋于水平状态。浮体8随浪上升时通过传动索15带动超越离合器11转动从而转动横轴18做功。
横轴上设有若干个浮体式波浪能收集装置，以收集平台外围海域和平台内围海域尽可能多的海浪能量。
所述的发电装置是横轴(6、18、33、47)上设有若干以锥齿轮(如29、32、36所示)相连的发电横轴(28、31、35等)伸入浮箱内(如27、30、34等)驱动发电机发电。
所述的海上浮桥是平台主体的海面浮箱层可铺上钢板52作为桥板，若干个平台主休相连后可作为海上公路。
二、如图2所示：
图2中，1安装在平台主体上收集风能的竖轴，2叶片，3、叶片上的孔，4叶片孔的框边，5扭簧，6限位杆，7扭簧，8门屏的转动轴，9门屏(闭状态)，10连轴器，11超越离合器，12安装在平台主体上中间部分的竖轴，13锥齿轮，14锥齿轮，15连接竖轴与横轴的短横轴，16超越离合器，17连轴器，18空心浮体，19安装在平台主体上水下部分收集海流能的竖轴，20叶片，21发电横轴，22锥齿轮，23门屏(开状态)。
所述的海风海流能量收集装置是在竖轴(1、18)上设有若干叶片(如2、20所示)，叶片上设有若干个孔(如3)，孔上设有可绕轴8转动的门屏9，门屏的轴8上设有扭簧(5、7)以释放超过设计需要的流体作用力避免台风破坏，孔的框边4上设有门屏转动时的限位杆6，每个门屏在叶片上都同样安装，可使叶片阻挡流体运动时使竖轴定向转动。竖轴上设有连轴器(10、17)和超越离合器(11、16)把各段竖轴连接，超越离合器的作用是收集风能的竖轴1和收集海流能的竖轴19转动时可带动中间部分的轴12转动做功，而轴12的转动不能带动轴1和轴19转动。中间部分的竖轴12上设有锥齿轮13，由短横轴15以锥齿轮14连在竖轴上的锥齿轮13上，短横轴15的另一端也以锥齿轮与横轴上的锥齿轮相连，发电横轴21以锥齿轮22连在竖轴上的锥齿轮13上后伸入平台主体浮箱内驱动发电机。水下部分的竖轴19上设有以竖轴19为圆心的空心浮体18，空心浮体18产生的浮力支撑海风海流能量收集装置的重量以减少其对锥齿轮(14、22)的压力。
三、如图3所示：
图3中，1超越离合器，2安装在平台主体上收集风能的竖轴，3、超越离合器，4安装在平台主体上中间部分的竖轴，5超越离合器，6安装在平台主体上水下部分收集海流能的竖轴，7离合器，8空心浮体，9叶片，10叶片。
海风海流能量收集装置的风能收集叶片9也可通过超越离合器1、3安装在竖轴2上，海流能收集叶片10安装在空心浮体8上，空心浮体8通过超越离合器5、7设置在竖轴6上，空心浮体8在水中产生的浮力支撑海风海流能量收集装置的重量以减少其对锥齿轮的压力。
四、如图4所示：
图4中，1超越离合器，2安装在平台主体上的横轴，3超越离合器，4超越离合器，5超越离合器，6钢结构架，7配重体，8配重体，9传动索，10传动索，11钢结构架，12摆轴，13浮体，13、浮体，14摆板，15定滑轮，16海底重物。
所述的浮摆式波浪能收集装置是带有两个浮体(13、13)的钢结构架(6、11)设置在横轴2上的超越离合器(1、5)上并浮于水面，带有摆轴12的摆板14设置在两个浮体(13、13)上，有一连接配重体7的传动索9绕经横轴2上的超越离合器4后与摆板14的下端连接，另一连接配重体8的传动索10绕经横轴2上的超越离合器3后再绕经与海底重物16相连的定滑轮15后与摆板14的下端连接。
工作原理：浮体13随浪升高时或摆14往内摆动时，可通过传动索10带动超越离合器3转动从而转动横轴2做功；摆14往外摆动时可通过传动索9带动超越离合器4转动从而转动横轴2做功；当浮体13随浪下降时，整个浮摆式波浪能收集装置的重量所具有的重力可通过钢结构架(6、11)转动超越离合器(1、5)从而转动横轴2做功。
横轴2上设有若干个浮摆式波浪能收集装置，可缓冲巨浪对平台主体的冲击。
Claims (2)
1.本发明所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，包括平台主体、浮体式波浪能收集装置、海风海流能量收集装置、浮摆式波浪能收集装置、发电装置。所有能量收集装置收集的流体运动能量都通过传动装置传至发电装置。其特征是：
(1)所述的平台主体是由钢大梁构成的四方体巨型框架结构，在四方体巨型框架结构中设有若干个浮箱，浮箱与浮箱之间相隔有一定距离，浮箱与浮箱之间以钢梁连接组成浮于海面的人造海上大平台，四方体巨型框架以浮箱为参照系伸向空中和海中；大平台四周设有横轴，四根横轴相交的四处以锥齿轮连接。四方体巨型框架竖向的两对称面的中心线处各设置竖轴，竖轴从空中进入海中，竖轴与横轴之间通过锥齿轮以短横轴相连，发电横轴通过锥齿轮与竖轴相连后伸入浮箱内驱动发电机发电。横轴上设有若干锥齿轮，横轴上设有若干使横轴定向转动的超越离合器。横轴和竖轴都以调心轴承通过钢梁与平台主体连接；若干连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后与抛入海底的重物竖直相连。
(2)所述的浮体式波浪能收集装置是连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后再绕经固定在平台上的定滑轮和与海底重物相连的定滑轮后与海面上的浮体相连，由小浮体支撑与海底重物相连的定滑轮悬于水中。横轴上设有若干个浮体式波浪能收集装置。
(3)所述的海风海流能量收集装置是在竖轴上设有若干叶片，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏的轴上设有扭簧，孔的框边上设有屏转动时的限位杆。竖轴上设有连轴器和超越离合器把竖轴连接成很长，竖轴上设有锥齿轮，由短横轴以锥齿轮连接竖轴与横轴，发电横轴通过锥齿轮与竖轴相连后伸入浮箱内驱动发电机发电。水下部分的竖轴设有以竖轴为圆心的空心浮体支撑海风海流能量收集装置的重量。
(4)所述的浮摆式波浪能收集装置是带有两个浮体的钢结构架设置在横轴上的超越离合器上并浮于水面，带有摆轴的摆板设置在两个浮体上，有一连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后与摆板的下端连接，另一连接配重体的传动索绕经横轴上的超越离合器后再绕经与海底重物相连的定滑轮后与摆板的下端连接。横轴上设有若干个浮摆式波浪能收集装置。
(5)所述的发电装置是横轴上设有若干以锥齿轮相连的发电横轴伸入浮箱内驱动发电机发电。
2.根据权力要求1所述的深海漂浮式同步收集海风海浪海流能的海上发电平台，其特征是：平台主体的海面浮箱层可铺上钢板作为海上浮桥，若干个人造海上大平台相连后可作为海上公路。
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Owner name: ZHONGHUIMING (XIAMEN) OFFSHORE POWER GENERATION RE Free format text: FORMER OWNER: WU MINGMAO Effective date: 20130124 |
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 361006 XIAMEN, FUJIAN PROVINCE TO: 361008 XIAMEN, FUJIAN PROVINCE |
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Effective date of registration: 20130124 Address after: 361008, No. 18, building 9, Guanyin international business center, Xiamen, Fujian Applicant after: Zhonghuiming (Xiamen) Marine Power Generation Research Institute Co., Ltd. Address before: 361006, room 27, 510 East Lane, Huli District, Huli District, Fujian, Xiamen Applicant before: Wu Mingmao |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: ZHONGHUIMING (XIAMEN) OFFSHORE POWER GENERATION RESEARCH INSTITUTE CO., LTD. TO: ZHONGHUIRONG (XIAMEN) OFFSHORE POWER GENERATION RESEARCH INSTITUTE CO., LTD. |
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Effective date of abandoning: 20151028 |
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| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |