CN103696902B - 组合型震荡浮子发电平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海洋组合型震荡浮子发电平台，有上下两层平台，上、下两层平台都是三角形状，上、下两层平台之间的三角处以桩腿连接，下层平台下方有波浪发电装置；波浪发电装置包括发电机，曲柄、永磁体、浮子；最上部的发电机电连接集电装置且固定连接曲柄上端，曲柄下端铰接可滑动套筒上端。可滑动套筒同轴套在固定套筒内部，固定套筒固定在下层平台的甲板下面；滑动套筒内有铁芯，铁芯上绕制线圈，铁芯由绝缘支架固接固定套筒；可滑动套筒内壁上固设有永磁体，可滑动套筒下端通过连接杆与浮子固接，浮子接触于海面；固定套筒上部外侧壁上有电极改变及集电装置，电极改变及集电装置电连接线圈；受气候影响较小且能全程发电，发电稳定。

Description

组合型震荡浮子发电平台

技术领域

本发明属于一种海洋平台，具体是一种利用海洋波浪能发电的发电平台。

背景技术

随着海洋开发越来越往深海发展，海洋能源的开发越来越重要，其中风能与波浪能一直是可利用的主要发电能源。风能发电装置主要通过基座安装风机，依靠基座上的竖直轴风机或水平轴风机实现。在深海海域由于风浪较大，水深较深，普通的风机基座很难直接运用于深海，采用一般的浮桶式风机基座则可能导致风机有较大的上下运动和摇摆运动，这会减少风机的寿命。波浪能发电装置主要有固定式和漂浮式两种，由采集系统和转换系统组成，采集系统有振荡水柱式、振荡浮子式、摆式等，转换系统有空气叶轮、液压系统、低水头水轮机等；发电时，采集系统俘获波浪能经由转换系统转换为电能实现发电。固定式波浪能发电装置的建造受周边环境因素影响很大，通常只适宜浅水海域。漂浮式波浪能发电装置在遇到大浪时，其结构、锚泊系统往往容易受到破坏。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种组合型震荡浮子发电平台，可以同时采集风浪能与波能在深海海洋进行风浪联合发电，提高发电效率。

本发明采用的技术方案是：有上下两层平台，上、下两层平台都是三角形状，上、下两层平台之间的三角处以桩腿连接，上层平台上方三角形处各设一风机塔，风机塔顶部设风机，三个风机塔与三个桩腿分别对齐；上层平台的正中央有集电装置，下层平台下方有波浪发电装置；波浪发电装置包括发电机，曲柄、永磁体、浮子；最上部的发电机电连接集电装置且固定连接曲柄上端，曲柄下端铰接可滑动套筒上端。可滑动套筒同轴套在固定套筒内部，固定套筒固定在下层平台的甲板下面；滑动套筒内有铁芯，铁芯上绕制线圈，铁芯由绝缘支架固接固定套筒；可滑动套筒内壁上固设有永磁体，可滑动套筒下端通过连接杆与浮子固接，浮子接触于海面；固定套筒上部外侧壁上有电极改变及集电装置，电极改变及集电装置电连接线圈。

本发明采用上述技术方案后具有以下技术效果：

1、本发明结构简单而密实，发电结构较小且可独立使用，也可多个同时使用，避免了发电装置过大带来的问题。

2、本发明采用了不同于传统的浮生桩腿，可通过对桩腿的控制来控制平台的升降，达到使平台适应不同海况的目的，因此本发明受波浪影响小，在深海和浅海均可应用，在大风浪区域亦有着较好的安全性和较高的发电效率。

3、通过波浪的起伏变化将波浪能转化为机械能，从而达到波浪能发电的效果，波浪发电装置装在平台底部，不会对风机的发电产生较大的影响，反而由于能够增加平台的稳定性。

4、本发明受气候影响较小且能全程发电，发电稳定。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

图1是本发明组合型震荡浮子发电平台的外观主视图；

图2是图1中A-A缩小视图；

图3是图1中B-B缩小视图；

图4是图1中桩腿3的外部结构图；

图5是图4中的桩腿3的内部结构放大图；

图6是图5中C-C视图；

图7是图5中D-D放大视图；

图8是图3中波浪发电装置7的结构图；

图9是图8的右视图；

图10是图8中E-E放大视图。

图中：1.风机；2.风机塔；3.桩腿；4-1.上层平台；4-2.下层平台；5.集电装置；6.风机基座；7.波浪发电装置；8.波浪发电机组；10.螺旋式制荡板；13.上层舱段；14.中间舱段；15.下层舱段；16.空舱；17.升降装置；18.支架；19.进出水装置；20.制荡板；21.滑道；22.进出水口；23.滑道；24.发电机；25.曲柄；26.电极改变及集电装置；27.永磁体；28．铁芯线圈；29.垫片；30.绝缘支架；31.线圈；32．铁芯；33．浮子；34.固定套筒；35.可滑动套筒；36.连接杆；37.波浪发电装置的平台连接板；38.下层平台甲板。

具体实施方式

参见图1、2、3所示，本发明的主体有上下两层平台，上层平台4-1和下层平台4-2之间连接桩腿3。上层平台4-1和下层平台4-2都是三角形状，在上层平台4-1和下层平台4-2的三角处各安装一个桩腿3。在上层平台4-1的上方的三角形处各安装一个风机基座6，在每个风机基础6上安装一个风机塔2，风机塔2顶部安装风机1。三个风机基础6和风机塔2与上层平台4-1下方的三个桩腿3分别对齐。在上层平台4-1的正中央安装集电装置5。在下层平台4-2上安装波浪发电机组8，波浪发电机组8的下方是波浪发电装置7。上层平台4-1、下层平台4-2、三个桩腿3以及风机基座6可焊接形成一个完整的基础平台。

如图4所示，每个桩腿3的外壁上都焊接有螺旋式制荡板10，以减少波浪对桩腿3的影响，确保上层平台4-1的稳定性。

参见图5、6、7所示，桩腿3为内外两圆筒同轴相套的双层体结构，在桩腿3内腔具有上、中、下三层舱段，桩腿3上段的上层舱段13和下段的底层舱段15的结构相同，上层舱段13和底层舱段15内设有制荡板20以及滑道23，参见图6。4个滑道23沿圆周均布在桩腿3内壁上，沿桩腿3的轴向上下设置。滑道23上安装制荡板20，制荡板20可沿滑道23上下滑动。在上层舱段13和底层舱段15的桩腿3的壁上均开有进出水口22，进出水口22是与外部相通的通孔。再参见图7，中间舱段14中同轴套有一个空舱16，在空舱16的外壁和桩腿3的内壁之间有支架18和滑道21，支架18外端焊接在桩腿3内壁上，支架18内端固定连接滑道21，这样使滑道21通过支架18固定在桩腿3的内壁上，滑道21沿桩腿3轴向上下布置，空舱16外壁与滑道21配合安装。在桩腿3内壁上还固定安装升降装置17，升降装置17连接空舱16，通过升降装置17的升降使空舱16沿滑道21上下滑动。在中间舱段14的顶部中央与上层舱段13之间设置进出水装置19，在中间舱段14的底部中央与底层舱段15之间设置进出水装置19，进出水装置19用于控制中间舱段14内的水量。

当上层平台4-1和下层平台4-2需要升降时，向上、中、下三个舱段内注水或排水，相当于控制压载水，从而达到平台升降的目的。同时上层舱段13和底层舱段15内部可滑动的制荡板20使得上下两个舱室在不同压载水时都能确保舱室内部的稳性，而通过调节空舱16内的压载水，改变桩腿3的重心位置，使桩腿3在不同的工作状态都能够拥有最佳的重心位置以及稳性。

参见图8、图9、图10所示的是本发明的波浪发电装置7，主要由发电机24、曲柄25、浮子33、电极改变及集电装置26、永磁体27、铁芯线圈28、固定套筒34、可滑动套筒35等组成。最上部是发电机24，发电机24布置在下层平台的甲板38上，发电机24与上层平台正中央的集电装置5相连，同时发电机24的中心轴固定连接曲柄25上端，曲柄25下端铰接可滑动套筒35的上端。可滑动套筒35同轴套在固定套筒34的内部，固定套筒34固定在下层平台的甲板38下面。在滑动套筒35内有铁芯32，铁芯32上绕制线圈31，组成铁芯线圈28。铁芯32由绝缘支架30固定在固定套筒34上，固定时，绝缘支架30要穿过滑动套筒35上开的相应的长槽。在可滑动套筒35的内壁上固定安装永磁体27，将铁芯线圈28作为定子，而永磁体27部分作为动子，使可滑动套筒35上下运动时带动永磁体27切割铁磁力线。可滑动套筒35的下端通过连接杆36与浮子33焊接，连接时，可滑动套筒35的下端固定连接杆36上端，连接杆36穿过固定套筒34底部中央的孔向下延伸，连接杆36下端固定焊接浮子33。在固定套筒34的内底面上安放垫片29，以减小可滑动套筒35和固定套筒34可能存在的碰撞力。在固定套筒34的上部外侧壁上安装电极改变及集电装置26，电极改变及集电装置26电连接线圈31。

整个波浪发电装置7安装时，位于在下层平台的中间，固定套筒34的顶部焊接平台连接板37，将平台连接板37用铆钉安装或焊接在下层平台甲板38的下侧，波浪发电装置7最下部的浮子33延伸至接触海面。从整体看，整个波浪发电装置7悬挂于下层平台甲板38以下，固定套筒34、滑动套筒35及浮子33等的重心线平行于桩腿3。为使发电效果更好，可使用多个波浪发电装置7，多个发电机24组成波浪发电机组8。

本发明工作时，当波浪上下起伏时，波浪必然会造成浮子33在竖直方向上简谐运动，依序由浮子33、连接杆36、可滑动套筒35传递波浪能，带动永磁体27做上下运动，由于线圈31是固定的，线圈31做切割磁感线运动，从而达到发电的效果。在永磁体27上下运动时，永磁体27上端的曲柄25带动发电机24也进行发电。将波浪造成的浮子33运动的高度差转变为曲柄25的运动以推动发电机24的运转，从而达到波浪能发电的效果，提高了发电的效率和发电量。

当波浪由波谷至波峰时，浮子33向上推动曲柄25运动，再由曲柄25带动发电机24转动，当波浪由波峰至波谷时，浮子33向下运动的同时带动曲柄25与发电机24运动，从而达到全程发电的目的。另外，在浮子33上下运动时必然带动可滑动套筒35上的永磁体27进行切割磁感线运动，这部分产生的电能通过电极改变及集电装置26进行收集存储和利用。

为了保证发电量的稳定以及平台的稳定，通过调节桩腿3中的注水量以及空舱16的高度来时时调整平台重心高度和稳性，保证平台稳定固定在海面上，不会随风浪移动。而位于上层平台上的风机1利用风力进行发电，由于风力发电技术比较成熟，故其发电结构及原理不再赘述。

Claims (6)

1.一种组合型震荡浮子发电平台，有上下两层平台，其特征是：上、下两层平台都是三角形状，上、下两层平台之间的三角处以桩腿（3）连接，上层平台上方三角形处各设一风机塔（2），风机塔（2）顶部设风机（1），三个风机塔（2）与三个桩腿（3）分别对齐；上层平台的正中央有集电装置（5），下层平台下方有波浪发电装置（7）；波浪发电装置（7）包括发电机（24）、曲柄（25）、永磁体（27）、浮子（33）；最上部的发电机（24）电连接集电装置（5）且固定连接曲柄（25）上端，曲柄（25）下端铰接可滑动套筒（35）上端；可滑动套筒（35）同轴套在固定套筒（34）内部，固定套筒（34）固定在下层平台的甲板下面；滑动套筒（35）内有铁芯（32），铁芯（32）上绕制线圈（31），铁芯（32）由绝缘支架（30）固接固定套筒（34）；可滑动套筒（35）内壁上固设有永磁体（27），可滑动套筒（35）下端通过连接杆（36）与浮子（33）固接，浮子（33）接触于海面；固定套筒（34）上部外侧壁上有电极改变及集电装置（26），电极改变及集电装置（26）电连接线圈（31）。

2.根据权利要求1所述组合型震荡浮子发电平台，其特征是：桩腿（3）为圆筒结构，内腔具有上、中、下三层舱段，上层舱段（13）和底层舱段（15）的结构相同，上、底层舱段（13、15）内设有制荡板（20）及第一滑道（23），第一滑道（23）沿圆周均布在桩腿（3）内壁上且沿桩腿（3）轴向上下设置，制荡板（20）可沿第一滑道（23）上下滑动；上、底层舱段（13、15）的桩腿（3）的壁上均开有进出水口（22），中间舱段（14）中同轴套有一个空舱（16），空舱（16）外壁和桩腿（3）内壁之间有支架（18）和第二滑道（21），第二滑道（21）通过支架（18）固接桩腿（3）内壁，第二滑道（21）沿桩腿（3）轴向上，由上至下布置；桩腿（3）内壁上还固设升降装置（17），升降装置（17）带动空舱（16）沿第二滑道（21）上下滑动；中间舱段（14）顶部和底部中央均设置进出水装置（19）。

3.根据权利要求1所述组合型震荡浮子发电平台，其特征是：每个桩腿（3）的外壁上都固定设有螺旋式制荡板（10）。

4.根据权利要求1所述组合型震荡浮子发电平台，其特征是：固定套筒（34）的顶部固接平台连接板（37），平台连接板（37）固接下层平台的甲板的下侧，发电机（24）布置在下层平台的甲板上。

5.根据权利要求1所述组合型震荡浮子发电平台，其特征是：固定套筒（34）、滑动套筒（35）及浮子（33）的重心线平行于桩腿（3）。

6.根据权利要求1所述组合型震荡浮子发电平台，其特征是：有多个波浪发电装置（7），多个发电机（24）组成波浪发电机组（8）。