CN103670890A - 波浪能发电航行船 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的波浪能发电航行船，是设计以摆状浮体为一个波浪能收集单元，可收集波浪的动能和势能，并通过传动索和超越离合器使发电轴定向转动，在一艘船上可安装若干个收集单元并把各单元收集的波浪能偶合于发电轴上；同时通过竖轴式风能收集装置把风的能量也偶合于发电轴上。既可作为海上发电平台大规模供电之用、也可用波浪能发的电驱动螺旋桨使船航行。

Description

波浪能发电航行船
技术领域
本发明属海上发电技术领域。具体涉及海浪能量收集偶合、海浪海风能量偶合的发电技术。
技术背景
现有的船都靠有机燃料作为动力。现有的海上发电技术，除仿水库式的潮汐电站、海上风电外，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，没有一种波浪发电装置能规模化、商业化推广。本发明试图探索一种既能利用海洋环保能源大规模发电并给电网供电、也能用电驱动螺旋桨航行的船。
发明内容
1.本发明所述的波浪能发电航行船，包括浮摆式波浪能收集装置、海风能量收集装置、发电装置、安装有浮摆式波浪能收集装置和海风能量收集装置的船体。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)所述的浮摆式波浪能收集装置是把一个设有摆轴的摆状浮体安装在两边有竖向凹槽钢的框架上：摆状浮体的两边和底端各设有吊环，摆状浮体上端可以是横向圆柱形，下端可以是方形，圆柱的中心设置横轴作为摆轴，摆轴长于圆柱，摆状浮体内可以注水以控制摆状浮体进入水中的深度。摆状浮体的上面设有一个立体三角架，立体三角架三角形的底边两端各设有边轴，边轴上设有定滑轮。立体三角架三角形底边中线处设有一根中线轴，中线轴的两端通过八字形环连杆与摆轴的两端连接以固定立体三角架与摆状浮体间的距离，摆轴可在八字形环内转动。立体三角架顶端设有一根顶轴，顶轴、中线轴、摆轴的两端都装入凹槽钢内；框架顶部设有发电横轴，发电横轴上设有三个超越离合器，超越离合器上设有一个大凹槽和一个小凹槽。框架底部设有底部横轴，底部横轴上设有定滑轮；传动索在发电横轴上的超越离合器的大凹槽上正向绕若干圈后再绕经底部横轴上的定滑轮与摆状浮体底端的吊环相连，连接配重体的绳子在超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈以拉紧传动索。另有传动索在发电横轴上的另外两个超越离合器的大凹槽上分别正向绕若干圈后再分别绕经立体三角架两根边轴上的定滑轮与摆状浮体两边的吊环交叉相连，连接配重体的绳子也在另外两个超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈以拉紧传动索。
(2)所述的海风能量收集装置是在船体上设有安装了若干叶片的竖轴式风能收集装置，风能收集装置的竖轴上设有锥齿轮与发电横轴上的锥齿轮相连以偶合风和浪的能量。叶片的结构是：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。
(3)所述的发电装置是发电横轴上设有传动装置与发电机相连驱动发电机发电。
(4)所述的安装有浮摆式波浪能收集装置和海风能量收集装置的船体是分层结构的船体：水下层的上底面距水面有若干米，水上层的下底面距水面有若干米，中间层由钢结构粱框架连接的间隔空心体组成。水下层、中间层和水上层通过钢结构粱连接。中间层安装有若干个浮摆式波浪能收集装置，海风能量收集装置的竖轴从上层通到中间层，竖轴上设有锥齿轮与发电横轴上的锥齿轮相连。船的尾部设有电动机驱动的螺旋桨。
2.所述的波浪能发电航行船，其特征是：浮摆式波浪能收集装置可直接安装在现成的船上。
3.所述的浮摆式波浪能收集装置，其特征是：所述的配重体可以是恒力弹簧卷绳器，绳子在超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈后与恒力弹簧相连以拉紧传动索
附图说明
图1、为摆状浮体的原理结构示意图
图2、为摆状浮体安装在框架上的原理结构示意图
图3、为浮摆式波浪能收集装置的原理结构示意图
图4、为传动索带动超越离合器转动的原理结构示意图
图5、为波浪能发电航行船原理结构示意图
图6、为风能收集装置的竖轴以锥齿轮与发电横轴相连的原理结构示意图。
图7、为风能收集叶片的原理结构示意图
图8、为船中间层的原理结构示意图
图9、为船的中间层安装了浮摆式波浪能收集装置的原理结构示意图
图10、为电动机驱动的螺旋桨原理结构示意图
图11、为浮摆式波浪能收集装置安装在现成的船上的原理结构示意图
图12、为恒力弹簧卷绳器代替配重体的原理结构示意图
具体实施方式
本发明所述的波浪能发电航行船，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、图2、图3、图4所示：
图1中，1摆状浮体，2摆轴，3八字形环连杆，4边轴，5中线轴，6立体三角架，7顶轴，8传动索，9定滑轮，10边轴，11浮摆圆柱部分，12吊环，13定滑轮，14浮摆方形部分，15传动索，16吊环。
图2中，17框架，18发电横轴，19凹槽钢，20立体三角架，21超越离合器，22凹槽钢，23摆状浮体，24定滑轮，25底部横轴。
图3中，26框架，27超越离合器，28超越离合器，29超越离合器，30发电横轴，31凹槽钢，32配重体，33配重体，34凹槽钢，35配重体，36定滑轮，37定滑轮，38传动索，39传动索，40吊环，41吊环，42传动索，43吊环，44定滑轮，45底部横轴。
图4中，46发电横轴，47超越离合器的大凹槽，48超越离合器的小凹槽，49绳子，50配重体，51传动索，52超越离合器。
所述的浮摆式波浪能收集装置是把一个设有摆轴2的摆状浮体1安装在两边有竖向凹槽钢(19、22、31、34所示)的框架(17、26所示)上：摆状浮体1的两边和底端各设有吊环(12、16，40、41、43)，摆状浮体上端可以是横向圆柱形(11所示)，下端可以是方形(14所示)，圆柱形11的中心设置横轴作为摆轴2，摆轴2长于圆柱11，摆状浮体内可以注水以控制摆状浮体(1、23)进入水中的深度。摆状浮体1的上面设有一个立体三角架(6、20所示)，立体三角架三角形的底边两端各设有边轴(4、10)，边轴上设有定滑轮(9、13，36、37)。立体三角架三角形底边中线处设有一根中线轴5，中线轴5的两端通过八字形环连杆3与摆轴2的两端连接以固定立体三角架(6、20)与摆状浮体(1、23)间的距离，摆轴2可在八字形环内转动。立体三角架顶端设有一根顶轴6，顶轴6、中线轴5、摆轴2的两端都装入凹槽钢(19、22，31、34)内；框架(17、26)顶部设有发电横轴(18，30，46所示)，发电横轴上设有三个超越离合器(27、28、29)、(或21、52所示)，超越离合器(52所示)上设有一个大凹槽47和一个小凹槽48。框架底部设有底部横轴(25，45)，底部横轴上设有定滑轮(24，44)；传动索42(或51所示)在发电横轴上的超越离合器28(或52所示)的大凹槽(47所示)上正向绕若干圈后再绕经底部横轴上的定滑轮44与摆状浮体底端的吊环43相连，连接配重体(35或50所示)的绳子(49所示)在超越离合器(28或52所示)的小凹槽(48所示)上反向绕若干圈以拉紧传动索(42，51)。另有传动索(38、39或51所示)在发电横轴上的另外两个超越离合器(27、29或52所示)的大凹槽上(47所示)分别正向绕若干圈后再分别绕经立体三角架两根边轴上的定滑轮36、37与摆状浮体两边的吊环40、41交叉相连，连接配重体(32、33或50所示)的绳子(49所示)也在另外两个超越离合器(27、29或52所示)的小凹槽上(48所示)反向绕若干圈以拉紧传动索(38、39或51所示)。
工作原理：由于配重体通过绳子和超越离合器始终把传动索拉紧，摆状浮体随波浪的上下运动或前后摆动都会通过传动索转动超越离合器从而定向转动发电横轴进而驱动发电机发电，能够收集波浪的动能和势能。
二、如图5、图6、图7所示
图5中，53风能收集叶片，54风能收集装置的竖轴，55船上层，56船中间层，57船下层，58浮摆式波浪能收集装置。
图6中，59风能收集装置的竖轴，60锥齿轮，61锥齿轮，62发电横轴。
图7中，63闭合状态的门屏，64打开状态的门屏，65叶片上的孔，66叶片，67风能收集装置的竖轴，68门屏，69门屏框，70门屏轴，71扭簧。
所述的海风能量收集装置是在船体上设有安装了若干叶片的竖轴式风能收集装置53，风能收集装置的竖轴(54、59、67、所示)上设有锥齿轮60与发电横轴62上的锥齿轮61相连以偶合风和浪的能量。叶片的结构是：叶片(如66所示)上设有若干个孔(如65所示)，孔上设有可转动的门屏(如68、69所示)，门屏的轴70上设有扭簧71。
工作原理：如图7所示，当风的运动方向是进入纸面时，右边的门屏会自动闭着(如63所示)，左边的门屏会自动打开(如64所示)，右边的门屏全闭时组成的大叶片将受到风的作用力而转动竖轴67做功。当风的方向是从纸面出来时，则右边的门屏会自动打开，左边的门屏会自动闭着，左边的门屏组成的大叶片将受到风的作用力而以相同的方向转动竖轴67做功。东南西北方向的风都能使竖轴定向转动。作用在闭着的门屏上(如63所示)的风力太大时，门屏将转动扭簧使门屏(如68、69所示)推入纸面内从而释放过剩的力量以保护设备。
所述的发电装置是发电横轴上设有传动装置与发电机相连驱动发电机发电。
三、如图5、图6、图8、图9、图10所示
图8中，72钢结构粱框架，73空心体
图9中，74浮摆式波浪能收集装置安装在船的中间层，75、76、77、78表示在船的中间层安装了若干排浮摆式波浪能收集装置
图10中，79螺旋桨
所述的安装有浮摆式波浪能收集装置和海风能量收集装置的船体是分层结构的船体：水下层57的上底面距水面有若干米，水上层55的下底面距水面有若干米，中间层56由若干钢结构粱框架(如72所示)连接的若干间隔空心体(如73所示)组成。水下层、中间层和水上层通过钢结构粱连接。中间层56安装有若干排(如75、76、77、78所示)若干个(如74、58所示)浮摆式波浪能收集装置。海风能量收集装置的竖轴(54、59所示)从水上层55通到中间层56，竖轴59上设有锥齿轮60与发电横轴62上的锥齿轮61相连以偶合风和浪的能量。船的尾部设有电动机驱动的螺旋桨79。
四、如图11所示
图11中，80表示现成的船，81浮摆式波浪能收集装置
浮摆式波浪能收集装置81可直接安装在现成的船80上。
五、如图4、图12所示
图12中，82恒力弹簧卷绳器，83绳子，84超越离合器，85传动索。
所述的配重体50可以用恒力弹簧卷绳器82代替，卷绳器内装有恒力弹簧，恒力弹簧卷绳器固定在船上，绳子83在超越离合器84的小凹槽上反向绕若干圈后与卷绳器内的恒力弹簧相连以拉紧传动索85。

Claims (3)

1.本发明所述的波浪能发电航行船，包括浮摆式波浪能收集装置、海风能量收集装置、发电装置、安装有浮摆式波浪能收集装置和海风能量收集装置的船体。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)所述的浮摆式波浪能收集装置是把一个设有摆轴的摆状浮体安装在两边有竖向凹槽钢的框架上：摆状浮体的两边和底端各设有吊环，摆状浮体的上面设有一个立体三角架，立体三角架的底边两端各设有边轴，边轴上设有定滑轮。立体三角架底边中线处设有一根中线轴，中线轴的两端通过八字形环连杆与摆轴的两端连接，摆轴可在八字形环内转动。立体三角架顶端设有一根顶轴，顶轴和中线轴以及摆轴的两端都装入凹槽钢内；框架顶部设有发电横轴，发电横轴上设有三个超越离合器，超越离合器上设有一个大凹槽和一个小凹槽。框架底部设有底部横轴，底部横轴上设有定滑轮；传动索在发电横轴上的超越离合器的大凹槽上正向绕若干圈后再绕经底部横轴上的定滑轮与摆状浮体底端的吊环相连，连接配重体的绳子在超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈。传动索在发电横轴上的另外两个超越离合器的大凹槽上分别正向绕若干圈后再分别绕经立体三角架两根边轴上的定滑轮与摆状浮体两边的吊环交叉相连，连接配重体的绳子也在另外两个超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈。
(2)所述的海风能量收集装置是在船体上设有安装了若干叶片的竖轴式风能收集装置，风能收集装置的竖轴上设有锥齿轮与发电横轴上的锥齿轮相连。叶片的结构是：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。
(3)所述的发电装置是发电横轴上设有传动装置与发电机相连驱动发电机发电。
(4)所述的安装有浮摆式波浪能收集装置和海风能量收集装置的船体是分层结构的船体：水下层的上底面距水面有若干米，水上层的下底面距水面有若干米，中间层由钢结构粱框架连接的间隔空心体组成，水下层和中间层以及水上层通过钢结构粱连接。中间层安装有若干个浮摆式波浪能收集装置，海风能量收集装置的竖轴从上层通到中间层，竖轴上设有锥齿轮与发电横轴上的锥齿轮相连。船的尾部设有电动机驱动的螺旋桨。
2.根据权力要求1所述的波浪能发电航行船，其特征是：浮摆式波浪能收集装置可直接安装在现成的船上。
3.根据权力要求1所述的浮摆式波浪能收集装置，其特征是：所述的配重体可以是恒力弹簧卷绳器，绳子在超越离合器的小凹槽上反向绕若干圈后与恒力弹簧相连。
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CN104863796A (zh) * 2015-05-12 2015-08-26 浙江海洋学院 应用于渔船的风流联合发电节能装置
CN105986965A (zh) * 2015-03-05 2016-10-05 翁文凯 一种与风力互补以持续发电的波力供电系统
CN108843480A (zh) * 2018-06-12 2018-11-20 郑州秉同立智电子科技有限公司 波浪能发电装置

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