CN103726979B - 自适应海浪海流综合发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自适应海浪海流综合发电装置，包括潜艇壳体、发电机、轮轴、翼轮、传动机构、水箱、可压缩的水袋、托盘、牙盘、锚链及垂直固定在海底的桩柱，轮轴转动地安装在潜艇壳体内且两端分别延伸至潜艇壳体外；翼轮固定安装在轮轴的两端，传动机构连接轮轴与发电机的输入轴，水箱固定安装在潜艇壳体内，水袋的体积可变且连通水箱，托盘上下滑动地安装在水袋的下端，牙盘转动地安装在潜艇壳体的侧壁，锚链的一端固定在潜艇壳体的底部，另一端依次穿过托盘的底部和牙盘后连接至位于潜艇壳体外的锚环，锚环滑配在桩柱外。本发明自适应海浪海流综合发电装置，结构简单，效率高，能适应海浪海流的变化，最大限度的利用能量，自动躲避大浪的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用海水的波动和流动冲力的发电装置，特别涉及一种自适应海浪海流综合发电装置。
背景技术
海流与海浪的关系很复杂，大海中的每一滴水都属于海浪的一个质点，同时也属于海流的一个质点，海浪与海流联系紧密不易分割，又各有规律，但从小水域看，海浪与海流有如下的关系；1、海浪对海面物体的作用力与海流的流动方向基本垂直；2、海浪与海流的大小成正比；3、离海面越深海浪与海流越小，特别是风海流。现存的利用海水冲力的发电装置都没有把海浪和海流的冲力综合起来利用，反而是相互干扰。现存的固定式发电装置不能随潮涨落。也就是不能充分利用表层的最大的能量，同时也不能适应海流的方向改变。如利用涡轮，只能利用一个方向的力。现存的抛锚系泊式发电装置占据的水域较大，不易多组联合，同时受风的干扰，功率低，成本回收时间长。以上种种，都无法避开大浪的破坏或在大风大浪下无法发电。
发明内容
【1】要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，效率高，能适应海浪海流的变化，最大限度的利用能量，自动躲避大浪的破坏的自适应海浪海流综合发电装置。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种自适应海浪海流综合发电装置，用于海洋能发电，包括：潜艇壳体1，所述潜艇壳体1为筒体且为密封结构；发电机2，所述发电机2固定安装在所述潜艇壳体1内部；轮轴3，所述轮轴3转动地安装在所述潜艇壳体1内，且所述轮轴3的两端分别延伸至所述潜艇壳体1外；翼轮4，所述翼轮4固定安装在所述轮轴3的两端，用于动力输入；传动机构，所述传动机构连接所述轮轴3与所述发电机2的输入轴，用于将所述轮轴3的动力传递给所述发电机2；水箱5，所述水箱5固定安装在所述潜艇壳体1内，且所述水箱5的底面开设有进水口51，所述水箱5的顶部开设有出气孔52；可压缩的水袋6，所述水袋6的体积可变且安装在所述潜艇壳体1的底部，所述水袋6连通所述水箱5的进水口51；托盘7，所述托盘7上下滑动地安装在所述水袋6的下端；牙盘8，所述牙盘8转动地安装在所述潜艇壳体1的侧壁；锚链9，所述锚链9的一端固定在所述潜艇壳体1的底部，所述锚链9的另一端依次穿过所述托盘7的底部和牙盘8后连接至位于所述潜艇壳体1外的锚环10；垂直固定在海底的桩柱11，所述桩柱11为中空结构，电缆穿过所述桩柱11后连接至位于所述潜艇壳体1内的发电机2，所述锚环10滑配在所述桩柱11外。
进一步的，所述潜艇壳体1的外部底面沿长度方向固定有用于配重的铁板12，所述铁板12的横截面为V型。
进一步的，所述牙盘8的端部固定有电缆辊筒13，所述电缆辊筒13上缠绕有电缆，所述电缆的一端连接至位于所述潜艇壳体1内的发电机，所述电缆的另一端穿过所述桩柱11后连接至陆地上的负载。
进一步的，所述潜艇壳体1的顶部铰接有用于检修的仓门14，所述仓门14与所述潜艇壳体1密封连接。
进一步的，所述传动机构包括皮带轮16和变速轴15，所述变速轴转动地安装在所述潜艇壳体1内，且与所述轮轴3平行设置，所述皮带轮16固定在所述轮轴3上，所述皮带轮16通过皮带17连接至所述变速轴，所述皮带经所述变速轴变速后连接至所述发电机的输入轴。
进一步的，所述轮轴3为三根且依次为第一轮轴31、第二轮轴32和第三轮轴33，所述变速轴15为三根且依次为第一变速轴151、第二变速轴152和第三变速轴153，所述第一轮轴31和第三轮轴33上固定有皮带轮16，所述皮带轮16分别通过皮带连接至第一变速轴151和第三变速轴153，所述第一变速轴和第三变速轴分别通过皮带连接至所述第二变速轴，所述第二轮轴与所述第二变速轴通过齿轮连接，所述第二变速轴通过齿轮连接至所述发电机的输入轴。
进一步的，所述同一轮轴上的翼轮的开口方向相同，且所述第一轮轴和第三轮轴上的翼轮的开口方向相同，所述第二轮轴上的翼轮与所述第一轮轴上的翼轮的开口方向相反。
进一步的，所述轮轴的每端均安装有至少两个翼轮。
进一步的，所述皮带为同步带。
本发明还涉及一种自适应海浪海流综合发电机组，该自适应海浪海流综合发电机组由至少两个自适应海浪海流综合发电装置组成。
【3】有益效果
本发明自适应海浪海流综合发电装置，在外底部设有V形铁板顺艇方向安装做为配重，增加了艇的比重，降低艇的重心，利于分解海浪的冲力，减小艇的摆动角度，大部分潜入水面下，较少的受海风的干扰，配重要使艇的比重略小于海水的比重也就是水箱盛水的时侯潜艇上部微露水面；水箱、水袋是用来改变艇的体积的，从而控制艇的整体比重，使其能适应海浪，当海浪波动较大时，锚链产生的拉力大于托盘的重量，抬起托盘，水袋体积减少，比重变大，艇下潜；同时，锚环还可减缓艇的上下摆动；在牙盘上设有电缆辊，能使锚链和电缆的伸出长度相同；桩柱能限定艇的活动水域，限定艇的下潜的深度，及固定电缆的位置；翼轮受力时只能向一个方向转动，与涡轮不同，它能利用所有来自与轮轴方向垂直的冲力，即可以同时利用海浪与海流的冲力；本发明自适应海浪海流综合发电装置，结构简单，效率高，能适应海浪海流的变化，最大限度的利用能量，自动躲避大浪的破坏。
附图说明
图1为自适应海浪海流综合发电装置的结构示意图；
图2为自适应海浪海流综合发电装置的剖视图；
图3为自适应海浪海流综合发电装置的另一角度示意图；
图4为自适应海浪海流综合发电装置的升降机构的结构示意图；
图5为自适应海浪海流综合发电装置的第一种形式的翼轮的结构示意图；
图6为自适应海浪海流综合发电装置的第一种形式的翼轮的另一角度示意图；
图7为自适应海浪海流综合发电装置的第一种形式的翼轮的剖视图；
图8为自适应海浪海流综合发电装置的翼轮的第二种形式的结构示意图；
图9为自适应海浪海流综合发电装置的翼轮的第二种形式的另一角度的结构示意图；
图10为自适应海浪海流综合发电装置的双轮轴的结构示意图；
图11为自适应海浪海流综合发电装置的双轮轴的剖视图；
图12为自适应海浪海流综合发电装置的双轮轴的另一角度示意图。
图中：1.潜艇壳体，2.发电机，3.轮轴，4.翼轮，5.水箱，6.可压缩的水袋，7.托盘，8.牙盘，9.锚链，10.锚环，11.桩柱，12.铁板，13.电缆辊筒，14.仓门，15.变速轴，16.皮带轮，17.皮带，18.套筒，19.导向轮，31.第一轮轴，32.第二轮轴，33.第三轮轴，41.固定轴套，42.翼轴，43.叶片，44.外圈，45.滑动轴承，46.定位杆，51.进水口，52.出气孔，71.支杆，72.滚轮，431.叶片本体，432.套筒，151.第一变速轴，152.第二变速轴，153.第三变速轴，181.止挡部。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
参阅图1至图12本发明提供一种自适应海浪海流综合发电装置，用于海洋能发电，包括：潜艇壳体1、发电机2、轮轴3、翼轮4、传动机构、水箱5、可压缩的水袋6、托盘7、牙盘8、锚链9及垂直固定在海底的桩柱11，潜艇壳体1为筒体且为密封结构，其能浮在水面上；发电机2固定安装在潜艇壳体1内部，用于发电；轮轴3转动地安装在潜艇壳体1内，且轮轴3的两端分别延伸至潜艇壳体1外；翼轮4固定安装在轮轴3的两端，用于动力输入；传动机构连接轮轴3与发电机2的输入轴，用于将轮轴3的动力传递给发电机2；水箱5固定安装在潜艇壳体1内，且水箱5的底面开设有进水口51，水箱5的顶部开设有出气孔52；水袋6的体积可变且安装在潜艇壳体1的底部，水袋6连通水箱5的进水口51，压缩水袋可改变整体的比重，比重增大，下潜，比重减小，上浮；托盘7上下滑动地安装在水袋6的下端，可压缩并改变水袋的体积，从而控制比重；牙盘8转动地安装在潜艇壳体1的侧壁，牙盘，即在边缘设有用于啮合的齿；锚链9的一端固定在潜艇壳体1的底部，锚链9的另一端依次穿过托盘7的底部和牙盘8后连接至位于潜艇壳体1外的锚环10，优选的，在与牙盘接触的位置上为链条，可实现与牙盘的啮合；桩柱11为中空结构，电缆穿过该桩柱11后连接至位于潜艇壳体1内的发电机2，锚环10滑配在桩柱11外；为了能分解冲力，同时降低重心，减少摆动，在潜艇壳体1的外部底面沿长度方向固定有用于配重的铁板12，该铁板12的横截面为V型；为了使电缆拉伸过长或过短，在牙盘8的端部固定有电缆辊筒13，在该电缆辊筒13上缠绕有电缆，电缆的一端连接至位于潜艇壳体1内的发电机，电缆的另一端穿过桩柱11后连接至陆地上的负载；为了方便检修，在潜艇壳体1的顶部铰接有用于检修的仓门14，仓门14与潜艇壳体1密封连接，工作时关闭，且处于密封状态，检修时，可打开；本实施例中，传动机构包括皮带轮16和变速轴15，变速轴转动地安装在潜艇壳体1内，且与轮轴3平行设置，皮带轮16固定在轮轴3上，皮带轮16通过皮带17连接至变速轴，皮带经变速轴变速后连接至发电机的输入轴。在采用三轴时，轮轴3为三根且依次为第一轮轴31、第二轮轴32和第三轮轴33，变速轴15为三根且依次为第一变速轴151、第二变速轴152和第三变速轴153，第一轮轴31和第三轮轴33上固定有皮带轮16，皮带轮16分别通过皮带连接至第一变速轴151和第三变速轴153，第一变速轴和第三变速轴分别通过皮带连接至所述第二变速轴，第二轮轴与第二变速轴通过齿轮连接，第二变速轴通过齿轮连接至发电机的输入轴；同时，同一轮轴上的翼轮的开口方向相同，且第一轮轴和第三轮轴上的翼轮的开口方向相同，第二轮轴上的翼轮与第一轮轴上的翼轮的开口方向相反；为了提高海水利用率，在轮轴的每端均安装有至少两个翼轮；为了提高同步性能，防止打滑，皮带采用同步带。
本发明中，用于控制比重的升降机构的结构说明如下，其包括水箱5和安装在该水箱5底部的水袋6，在水箱5的底部开设有进水口51，在水箱5的顶部开设有出气孔52，水袋6为密封结构且顶部与水箱5的进水口51连通，水袋6的下端设有托盘7，托盘7可上下移动并挤压水袋6，能使水袋产生变形，在托盘7的下底面设有支杆71，在支杆71的端部设有滚轮72，水箱5的底部固定有锚链9，锚链9的另一端穿过滚轮72后连接至锚环10；为了对托盘进行限位，在托盘7的下端设有用于防止其过行程的止挡部181；为了控制托盘的滑动范围，同时能保护水袋，在水箱5的底部设有套筒18，水袋6和托盘7均位于该套筒18内，套筒18的下端向内折弯形成上述止挡部181；为了能更好的对锚链进行导向，在套筒18的下端两侧均设有导向轮19，锚链9穿过该导向轮19；为了方便检修更换，套筒18通过螺栓可拆卸地安装在水箱的底部本实施例中，水袋6为底部密封的伸缩管。
本发明中的翼轮的结构形式为两种，以下分别做详细说明。
第一种结构形式的翼轮的详细说明：其包括开设有中心孔的固定轴套41，固定轴套41的中心孔内设有用于径向定位的键槽，在固定轴套41的侧壁周向均布有至少三根翼轴42，优选的为四根，翼轴42上转动地安装有叶片43，优选的，叶片43通过至少两个滑动轴承45转动地安装在翼轴42上，该叶片43可向一侧转动，且其转动角a小于或等于90度；为了使结构更加牢固，在固定轴套41外同轴设置有外圈44，翼轴42的端部固定连接在外圈44上；本实施例中，固定轴套41和外圈44之间设有用于防止叶片43旋转过行程的定位杆46；为了便于安装，本发明中的叶片43包括套设在翼轴42上的套筒432和固定安装在套筒432侧壁的叶片本体431。
本发明还提供有翼轮的第二种结构形式，其结构如下：包括开设有中心孔的固定轴套41，在固定轴套41的中心孔内设有用于径向定位的键槽，固定轴套41的侧壁周向均布有至少三根翼轴42，优选的为四根，在每根翼轴42上转动地安装有两个朝向相同的叶片43，每个叶片43的转动角小于或等于90度，且两叶片43与固定轴套41之间的距离相等（即两叶片位于同一半径上），受海水的冲力时，两叶片像蝴蝶翅膀一样同步张合，当完全张开时，两叶片之间的夹角小于或等于180度，当闭合时，两叶片之间的夹角为0度，即两叶片贴合在一起；为了提高强度，在固定轴套41外同轴设置有外圈44，翼轴42的端部固定连接在外圈44上，固定轴套41和外圈44之间设有用于防止叶片旋转过行程的定位杆46；本实施例中，叶片43通过至少两个滑动轴承转动地安装在翼轴42上；叶片43包括套设在翼轴42上的套筒432和固定安装在套筒432侧壁的叶片本体431。
当本发明采用两个轮轴时，其详细结构如下：一种双轮轴自适应海浪海流综合发电装置，用于海洋能发电，其特征在于，包括：潜艇壳体1、发电机2、平行设置的第一轮轴31、第二轮轴32、翼轮4、位于所述潜艇壳体1内且平行设置的第一变速轴151和第二变速轴152、水箱5、可压缩的水袋6、牙盘8、锚链9及垂直固定在海底的桩柱11，潜艇壳体1为筒体且为密封结构，发电机2固定安装在潜艇壳体1内部；第一轮轴31和第二轮轴32转动地安装在潜艇壳体1内，且两端分别延伸至潜艇壳体1外；翼轮4固定安装在第一轮轴和第二轮轴的两端，用于动力输入，且第一轮轴和第二轮轴上的翼轮的朝向相反；第一轮轴31通过皮带经第一变速轴151变速后连接至第二变速轴，第二轮轴32与第二变速轴通过齿轮连接，第二变速轴的输出端连接至发动机的输入端，水箱5固定安装在潜艇壳体1内，且底面开设有进水口51，顶部开设有出气孔52；水袋6的体积可变且安装在潜艇壳体1的底部，水袋6连通水箱5的进水口51；托盘7上下滑动地安装在水袋6的下端；牙盘8转动地安装在潜艇壳体1的侧壁；锚链9的一端固定在潜艇壳体1的底部，锚链9的另一端依次穿过托盘7的底部和牙盘8后连接至位于潜艇壳体1外的锚环10；桩柱11为中空结构，电缆穿过该桩柱11后连接至位于潜艇壳体1内的发电机2，锚环10滑配在所述桩柱11外；为了降低重心，在潜艇壳体1的外部底面沿长度方向固定有用于配重的铁板12，该铁板12的横截面为V型；为了能使电缆与锚链实现同步伸缩，在牙盘8的端部固定有电缆辊筒13，电缆辊筒13上缠绕有电缆，电缆的一端连接至位于潜艇壳体1内的发电机，电缆的另一端穿过桩柱11后连接至陆地上的负载；为了方便检修，在潜艇壳体1的顶部铰接有用于检修的仓门14，仓门14与潜艇壳体1密封连接；为了提高海浪与海流的利用率，在第一轮轴和第二轮轴的每端均安装有至少两个翼轮
为了能充分利用水域，本发明还提供一种自适应海浪海流综合发电机组，其由至少两个自适应海浪海流综合发电装置组成。
本发明自适应海浪海流综合发电装置，在外底部设有V形铁板顺艇方向安装做为配重，增加了艇的比重，降低艇的重心，利于分解海浪的冲力，减小艇的摆动角度，大部分潜入水面下，较少的受海风的干扰，配重要使艇的比重略小于海水的比重也就是水箱盛水的时侯潜艇上部微露水面；水箱、水袋是用来改变艇的体积的，从而控制艇的整体比重，使其能适应海浪，当海浪波动较大时，锚链产生的拉力大于托盘的重量，抬起托盘，水袋体积减少，比重变大，艇下潜；同时，锚环还可减缓艇的上下摆动；在牙盘上设有电缆辊，能使锚链和电缆的伸出长度相同；桩柱能限定艇的活动水域，限定艇的下潜的深度，及固定电缆的位置；翼轮受力时只能向一个方向转动，与涡轮不同，它能利用所有来自与轮轴方向垂直的冲力，即可以同时利用海浪与海流的冲力；本发明自适应海浪海流综合发电装置，结构简单，效率高，能适应海浪海流的变化，最大限度的利用能量，自动躲避大浪的破坏。
Claims (9)
1.一种自适应海浪海流综合发电装置，用于海洋能发电，其特征在于，包括：
潜艇壳体，所述潜艇壳体为筒体且为密封结构；
发电机，所述发电机固定安装在所述潜艇壳体内部；
轮轴，所述轮轴转动地安装在所述潜艇壳体内，且所述轮轴的两端分别延伸至所述潜艇壳体外；
翼轮，所述翼轮固定安装在所述轮轴的两端，用于动力输入；
传动机构，所述传动机构连接所述轮轴与所述发电机的输入轴，用于将所述轮轴的动力传递给所述发电机；
水箱，所述水箱固定安装在所述潜艇壳体内，且所述水箱的底面开设有进水口，所述水箱的顶部开设有出气孔；
可压缩的水袋，所述水袋的体积可变且安装在所述潜艇壳体的底部，所述水袋连通所述水箱的进水口；
托盘，所述托盘上下滑动地安装在所述水袋的下端；
牙盘，所述牙盘转动地安装在所述潜艇壳体的侧壁；
锚链，所述锚链的一端固定在所述潜艇壳体的底部，所述锚链的另一端依次穿过所述托盘的底部和牙盘后连接至位于所述潜艇壳体外的锚环；
垂直固定在海底的桩柱，所述桩柱为中空结构，电缆穿过所述桩柱后连接至位于所述潜艇壳体内的发电机，所述锚环滑配在所述桩柱外。
2.如权利要求1所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述潜艇壳体的外部底面沿长度方向固定有用于配重的铁板，所述铁板的横截面为V型。
3.如权利要求1所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述牙盘的端部固定有电缆辊筒，所述电缆辊筒上缠绕有电缆，所述电缆的一端连接至位于所述潜艇壳体内的发电机，所述电缆的另一端穿过所述桩柱后连接至陆地上的负载。
4.如权利要求1所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述潜艇壳体的顶部铰接有用于检修的仓门，所述仓门与所述潜艇壳体密封连接。
5.如权利要求1所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述传动机构包括皮带轮和变速轴，所述变速轴转动地安装在所述潜艇壳体内，且与所述轮轴平行设置，所述皮带轮固定在所述轮轴上，所述皮带轮通过皮带连接至所述变速轴，所述皮带经所述变速轴变速后连接至所述发电机的输入轴。
6.如权利要求5所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述轮轴为三根且依次为第一轮轴、第二轮轴和第三轮轴，所述变速轴为三根且依次为第一变速轴、第二变速轴和第三变速轴，所述第一轮轴和第三轮轴上固定有皮带轮，所述皮带轮分别通过皮带连接至第一变速轴和第三变速轴，所述第一变速轴和第三变速轴分别通过皮带连接至所述第二变速轴，所述第二轮轴与所述第二变速轴通过齿轮连接，所述第二变速轴通过齿轮连接至所述发电机的输入轴。
7.如权利要求6所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：同一轮轴上的翼轮的开口方向相同，且所述第一轮轴和第三轮轴上的翼轮的开口方向相同，所述第二轮轴上的翼轮与所述第一轮轴上的翼轮的开口方向相反。
8.如权利要求1至7任一项所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述轮轴的每端均安装有至少两个翼轮。
9.如权利要求6所述的自适应海浪海流综合发电装置，其特征在于：所述皮带为同步带。
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