CN103925143A - 海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台 - Google Patents
海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，包括平台主体、海风海浪海流能量收集偶合装置、浮摆式波浪能收集偶合装置、浮体式波浪能收集偶合装置、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送传动偶合装置传至发电装置。可望实现规模化、商业化应用。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。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全的海上浮台设计、制造，适用于空气、水两种流体运动产生的各种能量的综合收集并发电。
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，事实上也已对此前所有的海上发电设计作出了宣判。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。本发明提出一种能规模化收集海上尽可能大的海域面积上的海洋能并低成本地传输、偶合后集中起来发电的设计。
发明内容
1.本发明所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，包括平台主体、海风海浪海流能量收集偶合装置、浮摆式波浪能收集偶合装置、浮体式波浪能收集偶合装置、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送传动偶合装置传至发电装置。其特征是：
(1)所述的平台主体是由若干个浮箱与若干个框架结构连接而成的巨大四方体网状结构平台，平台用锚链相对锚定于海底。每个浮箱上设有竖轴传送风能和海流能，平台主体的平面上设有汇集波浪能的横轴，横轴上设有若干个超越离合器，横轴通过偶合齿轮箱与竖轴相连。
(2)所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置是平台主体浮箱上所设置的竖轴通过偶合齿轮箱进入浮箱内经大齿轮传动驱动发电机发电。位于空中部分传送风能的竖轴下端设有超越离合器，由连轴器连接超越离合器与偶合齿轮箱的竖轴上端，传送风能的竖轴上设有若干叶片收集风能，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏可绕门屏轴转动，孔上设有门屏转动时的限位拉簧。位于水中部分传送海流能的竖轴进入浮箱后由连轴器连接偶合齿轮箱的竖轴下端，偶合齿轮箱的竖轴下端设有超越离合器，传送海流能的竖轴上设有以竖轴为圆心的圆柱形浮体，圆柱形浮体周围设有若干叶片收集海流能量，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏可绕门屏轴转动，孔上设有门屏转动时的限位杆。汇集波浪能的横轴通过锥齿轮把收集的波浪能传送给偶合齿轮箱竖轴上的锥齿轮。
(3)所述的浮摆式波浪能收集偶合装置是在平台四周的内外设有若干个浮摆。浮摆的结构是：小浮体通过转动轴设置在小框架上，小浮体可绕转动轴转动，小框架通过转动轴设置在平台主体上，小框架可绕转动轴转动，小浮体的上面设有传动索经过设置在小框架上的定滑轮后与汇集波浪能的横轴上的超越离合器相连，小框架上设有传动轴索经过设置在平台主体上的定滑轮后与汇集波浪能的横轴上的超越离合器相连。超越离合器上设有两个凹槽，传动索正向绕在其中一个凹槽上，带有配重体的绳子反向绕在另一凹槽上。
(4)所述的浮体式波浪能收集偶合装置是汇集波浪能的横轴上的超越离合器上有传动索先经过设置在平台主体上的定滑轮再经过海底重物上的定滑轮后与海面浮体相连。汇集波浪能的横轴上的超越离合器上有传动索与海底重物相连。超越离合器上设有两个凹槽，传动索正向绕在其中一个凹槽上，带有配重体的绳子反向绕在另一凹槽上。
2.所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，其特征是：所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置，可以是偶合齿轮箱的竖轴下端连接增速齿轮箱的低速轴，增速齿轮箱的高速轴与发电机相连，装有飞轮的短横轴与增速齿轮箱的高速轴以锥齿轮相连。位于水中部分传送海流能的竖轴在浮箱外与汇集波浪能的横轴以锥齿轮相连。
有益效果
本发明的有益效果是只要海洋中空气有动、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，还可收集较大面积海域的波浪能并集中偶合发电，可制造出装机容量数万千瓦的、高性价比的海上发电平台。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为平台主体的原理结构示意图
图2、为框架结构的原理结构示意图
图3、为海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置的原理结构示意图
图4、为浮摆式、浮体式波浪能收集偶合装置的原理结构示意图
图5、为传动索带动超越离合器转动的原理结构示意图
图6、为海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置的另一原理结构示意图
具体实施方式
本发明所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示：
一、如图1、图2、图3、所示：
图1中，1浮箱，2框架结构，3汇集波浪能的横轴，4超越离合器，5偶合齿轮箱，6竖轴。
图2中，7框架结构。
图3中，8偶合齿轮箱竖轴上的锥齿轮，9偶合齿轮箱，10偶合齿轮箱横轴上的锥齿轮，11汇集波浪能的横轴，12浮箱，13超越离合器，14绳子，15传动索，16配重体，17大齿轮，18偶合齿轮箱的竖轴，19发电机，20连轴器，21超越离合器，22海流能传送竖轴，23门屏转动时的限位杆，24收集海流能的叶片，25门屏的转动轴，26门屏(开状态)，27叶片上的孔，28圆柱形浮体，29门屏(闭状态)，30收集风能的叶片，31叶片上的孔，32、37门屏转动时的限位拉簧，33门屏的转动轴，34门屏(开状态)，35传送风能的竖轴，36门屏(闭状态)。
所述的平台主体是由若干个浮箱(图1中1、图3中12所示)与若干个框架结构(图1中2、图2中7所示)连接而成的巨大四方体网状结构平台，平台用锚链相对锚定于海底。每个浮箱上设有竖轴(图1中6所示)传送风能和海流能，平台主体的平面上设有汇集波浪能的横轴(图1中3、图3中11所示)，横轴上设有若干超越离合器(图1中4、图3中13所示)，横轴通过偶合齿轮箱(图1中5、图3中9、8、10所示)与竖轴相连。这种巨大四方体网状结构组成的平台可防止涌浪和海啸的破坏。
所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置是平台主体浮箱上(图1中1、图3中12所示)所设置的竖轴(图1中6、图3中18、22、35所示)通过偶合齿轮箱(图1中5、图3中9所示)进入浮箱内经大齿轮(图3中17所示)传动驱动发电机(图3中19所示)发电。位于空中部分传送风能的竖轴(图3中35所示)下端设有超越离合器(图3中21所示)，由连轴器(图3中20所示)连接超越离合器与偶合齿轮箱的竖轴(图3中18所示)上端，传送风能的竖轴(图3中35所示)上设有若干叶片(图3中30所示)收集风能，叶片上设有若干个孔(图3中31所示)，孔上设有可转动的门屏(图3中34、36所示)，门屏可绕门屏轴(图3中33所示)转动，孔上设有门屏转动时的限位拉簧(图3中32、37所示)。位于水中部分传送海流能的竖轴(图3中22所示)进入浮箱后由连轴器(图3中20所示)连接偶合齿轮箱的竖轴(图3中18所示)下端，偶合齿轮箱的竖轴下端设有超越离合器(图3中21所示)，传送海流能的竖轴(图3中22所示)上设有以竖轴为圆心的圆柱形浮体(图3中28所示)以支撑海流能量收集装置的重量，圆柱形浮体周围设有若干叶片(图3中24所示)收集海流能量，叶片上设有若干个孔(图3中27所示)，孔上设有可转动的门屏(图3中26、29所示)，门屏可绕门屏轴(图3中25所示)转动，孔上设有门屏转动时的限位杆(图3中23所示)。汇集波浪能的横轴(图3中11所示)通过锥齿轮(图3中10所示)把收集的波浪能传送给偶合齿轮箱竖轴(图3中18所示)上的锥齿轮(图3中8所示)。
工作原理：收集的海风、海浪、海流能量通过偶合齿轮箱把多种能量偶合在竖轴(图3中18所示)上，由竖轴上的大齿轮(图3中17所示)驱动发电机(图3中19所示)发电。由于超越离合器(图3中21所示)的作用，偶合齿轮箱上的竖轴(图3中18所示)不会驱动竖轴(图3中22、35所示)转动。传送风能的竖轴上所设置的叶片孔(图3中31所示)上安装的转动门屏(图3中34、36所示)受风力作用时由于限位拉簧(图3中32、37所示)的作用可使竖轴(图3中35所示)定向转动。当风力过大时门屏会推长限位拉簧从而释放过大的风力以保护设备不受台风破坏。可设置发电机的负荷限定竖轴(图3中18、22、35所示)的转速以使汇集波浪能的横轴(图3中11所示)上的能量偶合到竖轴(图3中18、22、35所示)上，也可调整锥齿轮(图3中8、10所示)的齿数以适应汇集波浪能的横轴上的能量偶合到竖轴上。
二、如图4、图5所示：
图4中，38、39、41、42超越离合器，40、43、46、63绳子，44、45、64、65配重体，47、50、51、59传动索，48、49、54、58定滑轮，52海底重物，53小框架，55海面浮体，56小浮体，57转动轴、60代表框架结构或平台主体的一部分，61汇集波浪能的横轴，62转动轴，
图5中，66超越离合器，67绳子，68配重体，69超越离合器上的另一凹槽，70超越离合器上的凹槽，71传动索。
所述的浮摆式波浪能收集偶合装置是在平台(图4中60所示)四周的内外设有若干个浮摆。浮摆的结构是：小浮体(图4中56所示)通过转动轴(图4中57所示)设置在小框架(图4中53所示)上，小浮体(图4中56所示)可绕转动轴(图4中57所示)转动，小框架(图4中53所示)通过转动轴(图4中62所示)设置在平台主体(图4中60所示)上，小框架(图4中53所示)可绕转动轴(图4中62所示)转动，小浮体(图4中56所示)的上面设有传动索(图4中59所示)经过设置在小框架上的定滑轮(图4中58所示)后与汇集波浪能的横轴(图4中61所示)上的超越离合器(图4中38所示)相连，小框架上(图4中53所示)设有传动索(图4中50所示)经过设置在平台主体上的定滑轮(图4中49所示)后与汇集波浪能的横轴(图4中61所示)上的超越离合器(图4中39所示)相连。超越离合器(图5中66所示)上设有两个凹槽，传动索(图5中71、图4中59、50所示)正向绕在其中一个凹槽(图5中70所示)上，带有配重体(图5中68、图4中64、65所示)的绳子(图5中67、图4中40、63所示)反向绕在另一凹槽(图5中69所示)上以使传动索(图5中71、图4中59、50所示)时刻处于拉紧状态。
工作原理：当小浮体56随着波浪上升时将通过轴57拉动小框架53上升从而由传动索50拉动超越离合器39进而定向转动汇集波浪能的横轴61做功；当小浮体56随着波浪下降时，整个浮摆式波浪能收集装置的重量将通过传动索59拉动超越离合器38进而定向转动汇集波浪能的横轴61做功；当小浮体56受到波浪的水平推力作用时，小浮体将绕轴57转动从而使传动索59通过定滑轮58拉动超越离合器38进而定向转动汇集波浪能的横轴61做功。超越离合器可把若干个浮摆式波浪能收集装置收集的波浪能偶合到汇集波浪能的横轴61上。
所述的浮体式波浪能收集偶合装置是汇集波浪能的横轴(图4中61所示)上的超越离合器(图4中41所示)上有传动索(图4中51所示)先经过设置在平台主体(图4中60所示)上的定滑轮(图4中48所示)再经过海底重物(图4中52所示)上的定滑轮(图4中54所示)后与海面浮体(图4中55所示)相连，汇集波浪能的横轴上的超越离合器(图4中42所示)上有传动索(图4中47所示)与海底重物(图4中52所示)相连。
工作原理：当海面浮体55随着波浪上升时将通过传动索51和海底重物52上的定滑轮54以及定滑轮48拉动超越离合器41进而定向转动汇集波浪能的横轴61做功。当海浪使平台60有位移时，固定在海底重物52上的传动索47也会拉动超越离合器42进而定向转动汇集波浪能的横轴61做功。超越离合器可把通过传动索收集的波浪能偶合到汇集波浪能的横轴61上。若干传送波浪能的传动索由于与海底重物相连，会起到相对固定“主体平台”的作用。
三、如图6所示：
图6中，72增速齿轮箱，73代表锥齿轮相连，74发电机，75发电机机座，76短横轴，77飞轮，78偶合齿轮箱的竖轴，79增速齿轮箱的低速轴，80增速齿轮箱的高速轴，81代表锥齿轮相连，82汇集波浪能的横轴，83竖轴固定装置，84海流能传送竖轴，85短横轴固定装置。
海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台中所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置，可以是偶合齿轮箱的竖轴78下端连接增速齿轮箱72的低速轴79，增速齿轮箱的高速轴80与发电机74相连，发电机固定在发电机机座75上，装有飞轮77的短横轴76与增速齿轮箱72的高速轴80以锥齿轮相连(图6中73所示)，短横轴由固定装置85固定，飞轮可起到储能和稳速作用。位于水中传送海流能的竖轴84由竖轴固定装置83固定在浮箱外与汇集波浪能的横轴82以锥齿轮相连(图6中81所示)，把海流能传送到横轴82上。
Claims (2)
1.本发明所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，包括平台主体、海风海浪海流能量收集偶合装置、浮摆式波浪能收集偶合装置、浮体式波浪能收集偶合装置、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送传动偶合装置传至发电装置。其特征是：
(1)所述的平台主体是由若干个浮箱与若干个框架结构连接而成的巨大四方体网状结构平台，平台用锚链相对锚定于海底。每个浮箱上设有竖轴传送风能和海流能，平台主体的平面上设有汇集波浪能的横轴，横轴上设有若干个超越离合器，横轴通过偶合齿轮箱与竖轴相连。
(2)所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置是平台主体浮箱上所设置的竖轴通过偶合齿轮箱进入浮箱内经大齿轮传动驱动发电机发电。位于空中部分传送风能的竖轴下端设有超越离合器，由连轴器连接超越离合器与偶合齿轮箱的竖轴上端，传送风能的竖轴上设有若干叶片收集风能，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏可绕门屏轴转动，孔上设有门屏转动时的限位拉簧。位于水中部分传送海流能的竖轴进入浮箱后由连轴器连接偶合齿轮箱的竖轴下端，偶合齿轮箱的竖轴下端设有超越离合器，传送海流能的竖轴上设有以竖轴为圆心的圆柱形浮体，圆柱形浮体周围设有若干叶片收集海流能量，叶片上设有若干个孔，孔上设有可转动的门屏，门屏可绕门屏轴转动，孔上设有门屏转动时的限位杆。汇集波浪能的横轴通过锥齿轮把收集的波浪能传送给偶合齿轮箱竖轴上的锥齿轮。
(3)所述的浮摆式波浪能收集偶合装置是在平台四周的内外设有若干个浮摆。浮摆的结构是：小浮体通过转动轴设置在小框架上，小浮体可绕转动轴转动，小框架通过转动轴设置在平台主体上，小框架可绕转动轴转动，小浮体的上面设有传动索经过设置在小框架上的定滑轮后与汇集波浪能的横轴上的超越离合器相连，小框架上设有传动轴索经过设置在平台主体上的定滑轮后与汇集波浪能的横轴上的超越离合器相连。超越离合器上设有两个凹槽，传动索正向绕在其中一个凹槽上，带有配重体的绳子反向绕在另一凹槽上。
(4)所述的浮体式波浪能收集偶合装置是汇集波浪能的横轴上的超越离合器上有传动索先经过设置在平台主体上的定滑轮再经过海底重物上的定滑轮后与海面浮体相连。汇集波浪能的横轴上的超越离合器上有传动索与海底重物相连。超越离合器上设有两个凹槽，传动索正向绕在其中一个凹槽上，带有配重体的绳子反向绕在另一凹槽上。
2.根据权力要求1所述的海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，其特征是：所述的海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置，可以是偶合齿轮箱的竖轴下端连接增速齿轮箱的低速轴，增速齿轮箱的高速轴与发电机相连，装有飞轮的短横轴与增速齿轮箱的高速轴以锥齿轮相连。位于水中部分传送海流能的竖轴在浮箱外与汇集波浪能的横轴以锥齿轮相连。
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2013
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