CN103899492A - 一种浮海式风力水力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种浮海式风力水力发电装置，包括船体、立柱机架、风帆开合机构、绳索拉伸单元、发电单元，立柱机架固结在船体上，船体漂浮在海面上，发电单元固结在固定岸基上或固定载体，立柱机架与风帆开合机构相连，绳索拉伸单元一端与船体相连，另一端与发电单元连接。工作时，风帆开合机构打开，船体在风载和水流的作用下远离发电单元，绳索拉伸单元带动发电单元的驱动轮转动，从而实现发电。到达规定行程时，风帆开合机构闭合，船体上的电机工作通过收紧绳索，使得船体靠近发电单元。本发明提高了发电效率，通过改变风帆结构尺寸大小，可以方便扩充发电装置的容量。

Description

一种浮海式风力水力发电装置

技术领域

本发明涉及的是一种发电装置。

背景技术

随着我国经济发展科技进步，对电能的需求不断的增加，因此节能环保效率高的发电装配已成为我国的迫切所需。传统的风力发电是由风机经过简单的机械变速，直接带动发电机发电；而水力发电是由水的流动或水位差带动发电机发电。由于风的大小和方向有很大不确定性，风力发电机效率不是很高；而水能发电需要大水位差其成本较高。目前两种独立发电方式都比较完善，但将两种方式结合在一起的却很少。

目前，国内外相关专利并不多，几种典型专利如下：风力水力混合发电装置（专利号201220328662.8），该发明能充分地利用了可再生能源中的风能,可优化电网结构,加大电网削峰填谷能力。一种风力或水力发电装置（专利号CN201220278888.1），该发明的能发出高压电或者同时发出高压电和低压电，不需要采用复杂的高压变频调速技术,也不会因电网的电压波动而产生脱网现象。风力结合水力发电装置（专利号CN201110036840.X），该发明利用受风力带动的叶轮驱动抽水泵浦将循环液抽取到高处,再将循环液向下排放,使其冲击水轮发电机的转轮,进而达到发电的效果。因此设计一种浮海式风力水力发电装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供实现船体往复运动发电的一种浮海式风力水力发电装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种浮海式风力水力发电装置，其特征是：包括船体、风帆开合机构、绳索拉伸单元、发电单元；风帆开合机构包括开合电机、立柱支架、驱动齿轮、从动齿轮、第一‐第二辅助齿轮、左曲柄、左连杆、左摇杆、右曲柄、右连杆、右摇杆，立柱支架的上、下两端分别设置两个光孔，上端的两个光孔分别安装第一辅助齿轮和第二辅助齿轮，下端的两个光孔分别安装驱动齿轮和从动齿轮，第一辅助齿轮与第二辅助齿轮相啮合，驱动齿轮和从动齿轮相啮合，第一辅助齿轮与左摇杆固连，第二辅助齿轮与右摇杆固连，驱动齿轮与左曲柄固连，从动齿轮与右曲柄固连，左摇杆和左曲柄分别与左连杆铰接，右摇杆和右曲柄分别与右连杆铰接，开合电机固定在船体上连接并驱动驱动齿轮从而控制左连杆和右连杆向立柱支架靠拢或背离，左曲柄、左连杆、左摇杆、右曲柄、右连杆、右摇杆组成的支架机构上安装风帆；发电单元固定在岸基或固定载体上，绳索拉伸单元包括收放电机、绳索、拉环，收放电机和拉环安装在船体上，收放电机的输出轴上安装绳轮，绳索的一端缠绕在绳轮上，绳索的另一端与拉环相连，绳索的中间部分绕在发电单元上，发电单元在绳索的驱动下发电。

本发明还可以包括：

1、所述的发电单元包括筒体外壳、传动轴、第一换向锥齿轮、第二换向锥齿轮、双向转单向装置、发电机，简体外壳的左端安装外罩，筒体外壳的右端安装密封罩，传动轴、第一换向锥齿轮、第二换向锥齿轮安装在外罩里，发电机安装在密封罩里，双向转单向装置安装在筒体外壳里，传动轴上分别安装第一传动齿轮、第二传动齿轮，第一换向锥齿轮和第二换向锥齿轮分别安装在第一换向锥齿轮轴和第二换向锥齿轮轴上，第一换向锥齿轮轴上还安装第三传动齿轮，绳索的中间部分绕在发电单元的第一传动齿轮上，第二传动齿轮与第三传动齿轮通过传动带相连，第一换向锥齿轮与第二换向锥齿轮相啮合，第二换向锥齿轮轴通过第一联轴器与双向转单向装置的输入轴相连，双向转单向装置的输出轴通过第二联轴器连接减速器，减速器通过第三联轴器连接发电机。

2、双向转单向装置的输入轴端安装扭簧。

3、绳轮通过单向轴承安装在收放电机输出轴上，单向轴承与绳轮过盈配合，当船体背离发电单元移动时，单向轴承不工作，绳轮释放绳索，当船体向发电单元移动时，单向轴承工作，收放电机通过单向轴承带动绳轮收紧绳索。

本发明的优势在于：

1、绳索拉伸单元通过控制绳索的伸长与缩短，实现了发电单元的发电，避免了海洋环境对发电装置性能的影响。

2、通过改变风帆连杆机构中连杆的尺寸参数，可以改变风帆面积大小，便于扩充发电容量。

3、浮海式风力水力发电装置，将风能和水能发电结合在一起，实现了利用两种可再生能源进行发电。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明发电单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明一种浮海式风力水力发电装置，它由船体、立柱机架、风帆开合机构、绳索拉伸单元、发电单元等部分组成。发电单元固结在岸基（或固定载体）上，船体漂浮在海上；立柱机架通过螺栓固定在船体上，立柱机架为风帆开合机构提供安装支撑，绳索拉伸单元连接船体和发电单元。风帆开合机构主要包括开合电机、开合电机密封罩、轴承、驱动齿轮、从动齿轮、辅助齿轮、2组连杆机构等。两组连杆机构的驱动杆分别固结在驱动齿轮和从动齿轮上，2组连杆机构的摆杆分别与2个辅助齿轮固结，驱动齿轮和从动齿轮啮合，2个辅助齿轮啮合，开合电机与驱动齿轮连接。绳索拉伸单元是由收放电机、单向轴承、绳轮、绳索等组成，绳轮通过单向轴承安装在收放电机输出轴上。

立柱机架与船体是分离的，可以通过螺栓连接、安装拆卸方便且便于运输。

开合电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动从动齿轮，从而分别带动两套四杆机构运动，使风帆张开，在风载和水流的作用下船体远离发电单元；船体运动到最大行程时，开合电机带动驱动齿轮反向转动，使得风帆闭合，船体靠近发电单元。

船体远离发电单元时，单向轴承不工作；船体靠近发电单元时，单向轴承工作。

船体1漂浮在海面上，立柱机架21开有四组光孔，光孔为两组轴承8和两组轴承4提供转动副，立柱机架21通过螺栓与船体1固定。风帆开合机构的开合电机3通过螺栓固定在船体1上，并将其用开合电机密封罩2罩住，防止海水腐蚀。驱动齿轮轴10的一端通过联轴器与开合电机3相连，另一端与驱动齿轮18固结，驱动齿轮18与左曲柄19固结在一起，轴承4为左曲柄19提供转动副，左曲柄19通过螺栓5与左连杆20铰接，左连杆20通过铰接螺栓9与左摇杆22连接，左摇杆22与辅助齿轮7-1固结，辅助齿轮轴23与辅助齿轮7-1连接，辅助齿轮轴23与轴承8构成转动副；从动齿轮28与从动齿轮轴固结，从动齿轮28固结右曲柄27，右曲柄27通过铰接螺栓与右连杆26连接，右连杆26与右摇杆25铰接，辅助齿轮7-2与右摇杆25固结，辅助齿轮7-2与辅助齿轮轴24连接，辅助齿轮轴24与轴承6构成转动副，辅助齿轮7-1与辅助齿轮7-2啮合。绳索拉伸单元的收放电机17通过螺栓固定在船体1上，绳索13一端栓在船体1的拉环12上，绳索13的中段缠绕在发电单元的驱动绳轮14上，绳索13另一端缠绕在绳轮11上，绳轮11通过单向轴承29安装在收放电机17输出轴上，且单向轴承29与绳轮11过盈配合。

结合图3，发电单元15主要由驱动绳轮14、传动轴41、换向锥齿轮42和32、双向转单向装置44、减速器35、发电机39等构成。传动轴41与换向锥齿轮轴通过绳索传动，换向锥齿轮32和双向转单向装置44通过联轴器33连接，在双向转单向装置44输入轴端安装有扭簧43，双向转单向装置44和减速器35通过联轴器34连接，减速器35和发电机39也通过联轴器连接。所有这些传动设备都安装在筒体外壳36上，发电机39通过螺钉37也连接到筒体外壳上，发电机39外安装有密封罩38，密封罩38通过连接环40与岸基或者固定载体16连接。在驱动绳轮端也安装外罩30，防止海水中的杂物影响发电系统工作，筒体外壳36与换向锥齿轮32轴通过密封板31连接。

结合所述附图，一种浮海式风力水力发电装置是这样工作的：风帆开合机构的开合电机3带动驱动齿轮18转动，驱动齿轮18带动从动齿轮28转动，分别驱动左右四杆机构，使风帆张开，在风载和水流的作用下船体1远离发电单元15，此过程中单向轴承29不工作，收放电机17不工作，带动绳轮11释放绳索13。当船体运动到最大行程时，风帆开合机构的开合电机3带动驱动齿轮18反向转动，驱动左右四杆机构，使得风帆闭合，船体1靠近发电单元15，此过程中单向轴承29工作，收放电机17工作，带动绳轮11收紧绳索13。绳索13带动驱动绳轮14反向转动，也使得发电单元15发电。

浮海式风力水力发电装置利用两种可再生能源同时来发电，大大的提高了发电效率，为可再生能源发电提供一种有效的方法。

本发明一种浮海式风力水力发电装置，它主要由船体、立柱机架、风帆开合机构、绳索拉伸单元、发电单元等部分组成。

船体漂浮在海面上，将立柱机架安装在船体上；发电单元则固定在岸基上，或者固定载体上。

风帆开合机构主要由开合电机、开合电机密封罩、轴承、齿轮轴、两组连杆机构、驱动齿轮、从动齿轮、辅助齿轮、螺栓等构成。立柱机架开有光孔为轴承提供安装位置，驱动齿轮轴和从动齿轮轴分别与轴承构成转动副，驱动齿轮轴的一端与开合电机连接，开合电机外安装密封罩。驱动齿轮轴的另一端和从动齿轮轴的一端则分别与驱动齿轮和从动齿轮连接，并与连杆机构的驱动杆固结。通过控制开合电机的转动就可实现风帆的张开与闭合。

绳索拉伸单元主要有绳索拉伸单元是由收放电机、单向轴承、绳轮、绳索等组成。绳轮通过单向轴承安装在收放电机输出轴上，当船体运动方向与风向相同时，单向轴承不工作，收放电机释放绳索；船体远离发电单元；当船体运动方向与风向相反时，单向轴承工作，收放电机带动绳轮收紧绳索，船体向发电单元靠近。

发电单元主要由驱动绳轮、传动轴、换向锥齿轮机构、双向转单向装置、减速器、发电机、筒体外壳和密封装置等构成。传动轴与换向锥齿轮机构通过绳索传动，换向锥齿轮轴和双向转单向装置通过联轴器连接，在双向转单向装置的输入轴端安装有扭簧，双向转单向装置和减速器通过联轴器连接，减速器和发电机也通过联轴器连接。所有这些传动设备都安装在筒体外壳上，发电机通过螺钉连接到筒体外壳上，发电机外安装有密封罩，密封罩通过连接环与岸基或者固定载体连接。在驱动绳轮端也安装外罩，防止海水中的杂物影响发电系统工作，筒体外壳与换向锥齿轮轴通过密封板连接。

Claims (4)

1.一种浮海式风力水力发电装置，其特征是：包括船体、风帆开合机构、绳索拉伸单元、发电单元；风帆开合机构包括开合电机、立柱支架、驱动齿轮、从动齿轮、第一‐第二辅助齿轮、左曲柄、左连杆、左摇杆、右曲柄、右连杆、右摇杆，立柱支架的上、下两端分别设置两个光孔，上端的两个光孔分别安装第一辅助齿轮和第二辅助齿轮，下端的两个光孔分别安装驱动齿轮和从动齿轮，第一辅助齿轮与第二辅助齿轮相啮合，驱动齿轮和从动齿轮相啮合，第一辅助齿轮与左摇杆固连，第二辅助齿轮与右摇杆固连，驱动齿轮与左曲柄固连，从动齿轮与右曲柄固连，左摇杆和左曲柄分别与左连杆铰接，右摇杆和右曲柄分别与右连杆铰接，开合电机固定在船体上连接并驱动驱动齿轮从而控制左连杆和右连杆向立柱支架靠拢或背离，左曲柄、左连杆、左摇杆、右曲柄、右连杆、右摇杆组成的支架机构上安装风帆；发电单元固定在岸基或固定载体上，绳索拉伸单元包括收放电机、绳索、拉环，收放电机和拉环安装在船体上，收放电机的输出轴上安装绳轮，绳索的一端缠绕在绳轮上，绳索的另一端与拉环相连，绳索的中间部分绕在发电单元上，发电单元在绳索的驱动下发电。

2.根据权利要求1所述的一种浮海式风力水力发电装置，其特征是：所述的发电单元包括筒体外壳、传动轴、第一换向锥齿轮、第二换向锥齿轮、双向转单向装置、发电机，简体外壳的左端安装外罩，筒体外壳的右端安装密封罩，传动轴、第一换向锥齿轮、第二换向锥齿轮安装在外罩里，发电机安装在密封罩里，双向转单向装置安装在筒体外壳里，传动轴上分别安装第一传动齿轮、第二传动齿轮，第一换向锥齿轮和第二换向锥齿轮分别安装在第一换向锥齿轮轴和第二换向锥齿轮轴上，第一换向锥齿轮轴上还安装第三传动齿轮，绳索的中间部分绕在发电单元的第一传动齿轮上，第二传动齿轮与第三传动齿轮通过传动带相连，第一换向锥齿轮与第二换向锥齿轮相啮合，第二换向锥齿轮轴通过第一联轴器与双向转单向装置的输入轴相连，双向转单向装置的输出轴通过第二联轴器连接减速器，减速器通过第三联轴器连接发电机。

3.根据权利要求2所述的一种浮海式风力水力发电装置，其特征是：双向转单向装置的输入轴端安装扭簧。

4.根据权利要求1‐3任一所述的一种浮海式风力水力发电装置，其特征是：绳轮通过单向轴承安装在收放电机输出轴上，单向轴承与绳轮过盈配合，当船体背离发电单元移动时，单向轴承不工作，绳轮释放绳索，当船体向发电单元移动时，单向轴承工作，收放电机通过单向轴承带动绳轮收紧绳索。

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