CN104314734A - 船式浪流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船式浪流发电装置，属于电力设备领域。一种船式浪流发电装置，包括船体，设置于船体中间的潮流能收集器，两个对称设置于所述潮流能收集器左、右侧面上的潮流能发电机，两个对称设置于波浪能收集器左、右两侧的船体上的波浪能收集器，设置于所述波浪能收集器上方的波浪能发电机和两个对称设置于船体两端的船体阻尼机构。本发明兼具波浪能采集和潮流能采集，能综合利用波浪能和潮流能进行发电，相比利用单一的波浪能或者潮流能发电的效率更高，也更稳定。

Description

船式浪流发电装置

技术领域

本发明属于电力设备领域，特别涉及一种船式浪流发电装置。

背景技术

海洋上的波浪能、潮流能是无穷无尽的可再生能源，怎样有效的利用这些能源一直是人们所研究的重要课题，随着石油、煤等不可再生燃料的逐渐消耗，人们越来越多地把眼光投向了海洋这个大宝库。

利用海洋能发电是对海洋资源利用的重要组成部分，主要包括波浪能发电和潮流能发电。其中，波浪能发电的原理是利用波浪吸收装置把波浪的动能吸收传递给传动装置，然后经过加速后传递给发电机，发电机发出的电会经过电能转换和传输传递到电网或者用于其他用途，如浮标供电等。潮流能发电是利用海水的潮流涌动带动水轮机或其他形式的动能吸收装置，经过传动机构，最终传到发电机用以发电。由此可见，波浪能发电和潮流能发电在原理上是有相通性的。但是，目前把波浪能和潮流能同时利用的很少，而仅有的几项中都是关于大型发电机组和潮流能发电的小型试验模拟装置。

在此之前已经有人提出将波浪能、潮流能联合发电的构思，如国家知识产权局公布的发明《圆弧齿轮链式风浪潮流联合发电装置》(申请号：200510091855.0)，但该专利并没有提出实际的具体实施方式。在海上，风浪不稳定时，如果单独采取一种方式发电，必然会有发电量不稳定，受季节影响大等缺点；针对该问题，已有的发明《风、潮流、波浪合能发电装置采集装置》(申请号：200910155466.8)，提出了产生连续电量的思路，但是由于其受力面多，来自海面上的风和波浪以及海面下的潮流都会对该发电装置产生很大的冲击力，所以可靠性不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种能综合利用波浪能和潮流能产生有效稳定的电量的船式浪流发电装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种船式浪流发电装置，包括船体，其特征在于，还包括：

设置于船体中间的潮流能收集器，用于采集潮流能，并将潮流能转换成机械能输出；

两个对称设置于所述潮流能收集器左、右侧面上，与所述潮流能收集器的输出端连接，利用机械能驱动发电的潮流能发电机；

两个对称设置于波浪能收集器左、右两侧的船体上的波浪能收集器，用于采集波浪能，并将波浪能转换成机械能输出；

设置于所述波浪能收集器上方，与所述波浪能收集器的输出端连接，利用机械能驱动发电的波浪能发电机；

两个对称设置于船体两端的船体阻尼机构，用于增加船体的受力面和增加船体的摇摆幅度。

其中，所述潮流能收集器包括矩形的壳体、设置在壳体内的输入锥齿轮、第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮以及设置在壳体底下伸入水中的水轮机；

所述输入锥齿轮通过动力输入轴固定在壳体的底板上与底板平行，输入锥齿轮的齿面朝上；

所述水轮机通过延伸至壳体外的动力输入轴与输入锥齿轮连接；

所述第一输出锥齿轮通过第一动力输出轴固定在壳体的左侧壁上与左侧壁平行；

所述第二输出锥齿轮通过第二动力输出轴固定在壳体的右侧壁上与右侧壁平行；

所述第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮分别与输入锥齿轮正交啮合；

所述第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮分别经延伸至壳体外的第一动力输出轴和第二动力输出轴与两个潮流能发电机连接。

其中，所述壳体内还设置有与输入锥齿轮相对的稳定锥齿轮，所述稳定锥齿轮的齿面朝下，分别与第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮的上方正交啮合。

其中，所述水轮机为具有Savonius型叶片或H型叶片的垂直轴水轮机。

其中，所述波浪能收集器包括重锤、两个相互平行的直齿轮传动机构以及设置于两个直齿轮传动机构之间的锥齿轮传动机构、蜗杆蜗轮传动机构和四个超越离合器；

所述直齿轮传动机构由相互啮合的主动直齿轮和被动直齿轮组成；

所述锥齿轮传动机构设置于两个主动直齿轮之间，由主动锥齿轮、第一被动锥齿轮和第二被动锥齿轮组成；所述主动锥齿轮垂直于主动直齿轮，所述第一被动锥齿轮和第二被动锥齿轮均平行于主动直齿轮，并分别正交啮合于主动锥齿轮的两侧；所述第一被动锥齿轮和与其相近的主动直齿轮之间以及第二被动锥齿轮和与其相近的主动直齿轮之间均连接有超越离合器，所述第一被动锥齿轮和第二被动锥齿轮分别经转轴与超越离合器的内环连接，两个主动直齿轮分别经转轴与超越离合器的外环连接；

所述重锤通过传动输入轴与主动锥齿轮相连；

所述蜗杆蜗轮传动机构设置于两个被动直齿轮之间；所述蜗杆蜗轮传动机构中的蜗杆垂直于被动直齿轮；所述蜗杆的两端分别和与其相近的被动直齿轮之间连接有超越离合器，蜗杆的两端分别经转轴与超越离合器的外环连接，两个被动直齿轮分别经转轴与超越离合器的内环连接；所述蜗杆蜗轮传动机构中的蜗轮通过传动输出轴与波浪能发电机连接。

其中，所述重锤为质量偏心式重锤，所述重锤与传动输入轴连接的一端质量小，与之相对的一端质量大。

其中，所述超越离合器为单向滚珠式超越离合器。

其中，所述船体阻尼机构包括分别安装在船底两端的阻尼板总成，以及分别安装在两个船头甲板上并与阻尼板总成相连的方向盘；

所述阻尼板总成包括两个平行的联动支架和被夹持于两个联动支架之间的若干等间隔平行排列的阻尼板，所述两个联动支架和若干阻尼板形成平行四边形结构；

所述阻尼板总成顶端的阻尼板的垂直于联动支架的一边上设置有轴线与该边平行的被动转向锥齿轮；所述方向盘的连杆的底端设置有主动转向锥齿轮；所述被动转向锥齿轮和主动转向锥齿轮相互正交啮合，使得方向盘的转动带动若干阻尼板沿其与两个联动支架之间的连接点作联动转动。

进一步，还包括分别设置于所述船体的四角的锚链。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种船式浪流发电装置，兼具波浪能采集和潮流能采集，能综合利用波浪能和潮流能进行发电，相比利用单一的波浪能或者潮流能发电的效率更高；其中，波浪能发电采用双向输入单向输出的原理，无论船体往哪个方向摆动，波浪能采集器都能将采集到的波浪能转化成单一方向的转动用于驱动波浪能发电机产生持续的电量，且船体两侧的船体阻尼机构能增加船体的摇摆幅度，提高波浪能采集器吸收波浪能的效率；潮流能采集器采用三个锥齿轮正交安装，能保证同样的力传递到两侧与潮流能发电机相连的锥齿轮上，同时带动两个的潮流能发电机，有效提高潮流能发电的效率。

附图说明

图1为本发明船式浪流发电装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中潮流能收集器和潮流能发电机的结构示意图。

图4为图3的C-C向示意图。

图5为图1中波浪能收集器的内部结构俯视示意图。

图6为波浪能收集器中的重锤向右摆动的工作原理图。

图7为波浪能收集器中的重锤向左摆动的工作原理图。

图8为图1中船体阻尼机构的结构示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

如图1结合图2所示，一种船式浪流发电装置，包括：

船体1；

设置于船体1中间的潮流能收集器2，用于采集潮流能，并将潮流能转换成机械能输出；

两个对称设置于所述潮流能收集器2左、右侧面上，与所述潮流能收集器2的输出端连接，利用机械能驱动发电的潮流能发电机3；

两个对称设置于波浪能收集器4左、右两侧的船体1上的波浪能收集器4，用于采集波浪能，并将波浪能转换成机械能输出；

设置于所述波浪能收集器4上方，与所述波浪能收集器4的输出端连接，利用机械能驱动发电的波浪能发电机5；

两个对称设置于船体1两端的船体阻尼机构6，用于增加船体1的受力面和增加船体1的摇摆幅度。

本发明兼具潮流能采集器2和波浪能采集器4，能综合利用波浪能和潮流能进行发电，相比利用单一的波浪能或者潮流能发电的效率更高；其中，船体1两侧的船体阻尼机构6起到增加船体的摇摆幅度的作用，提高波浪能采集器4吸收波浪能的效率。

如图3结合图4所示，潮流能收集器2具体包括矩形的壳体21、设置在壳体21内的输入锥齿轮22、第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24以及设置在壳体21底下伸入水中的水轮机25；

输入锥齿轮22通过动力输入轴26固定在壳体21的底板上与底板平行，输入锥齿轮22的齿面朝上；

水轮机25通过延伸至壳体21外的动力输入轴26与输入锥齿轮22连接；

第一输出锥齿轮23通过第一动力输出轴27固定在壳体21的左侧壁上与左侧壁平行；

第二输出锥齿轮24通过第二动力输出轴28固定在壳体21的右侧壁上与右侧壁平行；

第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24分别与输入锥齿轮22正交啮合；

第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24分别经延伸至壳体21外的第一动力输出轴27和第二动力输出轴28与两个潮流能发电机3连接。

所述潮流能收集器2中的水轮机25随潮流转动，带动与之相连的输入锥齿轮22转动，转动的输入锥齿轮22再带动第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24同时转动，从而将潮流能转化为机械能，通过第一动力输出轴27和第二动力输出轴28输出，驱动两台潮流能发电机3同时发电，有效提高了潮流能发电的效率。

为保持输入锥齿轮22、第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24之间的运行稳定，壳体21内还设置有与输入锥齿轮22相对的稳定锥齿轮29，稳定锥齿轮29的齿面朝下，分别与第一输出锥齿轮23和第二输出锥齿轮24的上方正交啮合；其中，输入锥齿轮22、第一输出锥齿轮23、第二输出锥齿轮24和稳定锥齿轮29为形状相同的锥齿轮，相互间两两垂直正交啮合。

其中，水轮机25选用具有Savonius型叶片或H型叶片的垂直轴水轮机。

如图5所示，波浪能收集器4具体包括重锤41、两个相互平行的直齿轮传动机构42以及设置于两个直齿轮传动机构42之间的锥齿轮传动机构43、蜗杆蜗轮传动机构44和四个超越离合器45；

直齿轮传动机构42由相互啮合的主动直齿轮421和被动直齿轮422组成；

锥齿轮传动机构43设置于两个主动直齿轮421之间，由主动锥齿轮432、第一被动锥齿轮431和第二被动锥齿轮433组成；主动锥齿轮432垂直于主动直齿轮421，第一被动锥齿轮431和第二被动锥齿轮433均平行于主动直齿轮421，并分别正交啮合于主动锥齿轮432的两侧；第一被动锥齿轮431和与其相近的主动直齿轮421之间以及第二被动锥齿轮433和与其相近的主动直齿轮421之间均连接有超越离合器45，第一被动锥齿轮431和第二被动锥齿轮433分别经转轴与超越离合器45的内环连接，两个主动直齿轮421分别经转轴与超越离合器45的外环连接；

重锤41通过传动输入轴46与主动锥齿轮432相连；

蜗杆蜗轮传动机构44设置于两个被动直齿轮422之间；蜗杆蜗轮传动机构44中的蜗杆442垂直于被动直齿轮422；蜗杆442的两端分别和与其相近的被动直齿轮422之间连接有超越离合器45，蜗杆442的两端分别经转轴与超越离合器45的外环连接，两个被动直齿轮422分别经转轴与超越离合器45的内环连接；蜗杆蜗轮传动机构44中的蜗轮441通过传动输出轴与波浪能发电机5连接。

其中，直齿轮传动机构42、锥齿轮传动机构43、蜗杆蜗轮传动机构44和四个超越离合器45均位于齿轮箱内，重锤41位于齿轮箱外；超越离合器45为单向滚珠式超越离合器。

在海洋波浪的作用下，船体1会反复摇晃，与此同时，所述波浪能收集器4中的重锤41会因惯性作用而摆动。如图6和图7所示，重锤41的摆动带动主动锥齿轮432来回旋转，分别带动第一被动锥齿轮431和第二被动锥齿轮433往两个不同方向选择；由于超越离合器45为单向滚珠式超越离合器，而第一被动锥齿轮431和第二被动锥齿轮433均与超越离合器45的内环相连，所以这两个超越离合器45只能沿同一个方向旋转；因此，无论主动锥齿轮432如何旋转，经锥齿轮传动机构43后总能带动与第一被动锥齿轮431相连的超越离合器45或者与第二被动锥齿轮433相连的超越离合器45中的一个超越离合器45工作；而该工作的超越离合器45进一步带动与之相连的主动直齿轮421转动，然后该主动直齿轮421带动与之啮合的被动直齿轮422转动，最终经与该被动直齿轮422相连的超越离合器45后带动蜗杆蜗轮传动机构44转动，从而将波浪能转化成机械能，通过与蜗轮441相连传动输出轴输出，驱动波浪能发电机5发电。

所述波浪能收集器4整个传动机构实现了双向输入单向输出的功能，大大提高了波浪能的利用率，保证无论船体1随波浪如何摇摆，波浪能收集器4都能将波浪能转化成机械能从而驱动波浪能发电机5发电。

其中，重锤41为质量偏心式重锤，重锤41与传动输入轴46连接的一端质量小，与之相对的一端质量大；这样可增加重锤41的惯性，使重锤41的摆动幅度加大，以利于收集更多的波浪能。

如图8所示，船体阻尼机构6包括分别安装在船底两端的阻尼板总成61，以及分别安装在两个船头甲板上并与阻尼板总成61相连的方向盘62；

阻尼板总成61包括两个平行的联动支架612和被夹持于两个联动支架612之间的若干等间隔平行排列的阻尼板611，两个联动支架612和若干阻尼板611形成平行四边形结构；

阻尼板总成61顶端的阻尼板611的垂直于联动支架612的一边上设置有轴线与该边平行的被动转向锥齿轮63；方向盘62的连杆的底端设置有主动转向锥齿轮64；被动转向锥齿轮63和主动转向锥齿轮64相互正交啮合，使得方向盘62的转动带动若干阻尼板611沿其与两个联动支架612之间的连接点作联动转动。

所述船体阻尼机构6通过转动方向盘62，控制阻尼板611的开合幅度，以增加船体1和海浪间的接触面，从而增大船体1的摆动，进而达到波浪能收集器4吸收更多波浪能的目的。

本装置还包括分别设置于船体1的四角的锚链，用以起到固体船体1位置的作用。

Claims (9)

1.一种船式浪流发电装置，包括船体(1)，其特征在于，还包括：

设置于船体(1)中间的潮流能收集器(2)，用于采集潮流能，并将潮流能转换成机械能输出；

两个对称设置于所述潮流能收集器(2)左、右侧面上，与所述潮流能收集器(2)的输出端连接，利用机械能驱动发电的潮流能发电机(3)；

两个对称设置于波浪能收集器(4)左、右两侧的船体(1)上的波浪能收集器(4)，用于采集波浪能，并将波浪能转换成机械能输出；

设置于所述波浪能收集器(4)上方，与所述波浪能收集器(4)的输出端连接，利用机械能驱动发电的波浪能发电机(5)；

两个对称设置于船体(1)两端的船体阻尼机构(6)，用于增加船体(1)的受力面和增加船体(1)的摇摆幅度。

2.根据权利要求1所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述潮流能收集器(2)包括矩形的壳体(21)、设置在壳体(21)内的输入锥齿轮(22)、第一输出锥齿轮(23)和第二输出锥齿轮(24)以及设置在壳体(21)底下伸入水中的水轮机(25)；

所述输入锥齿轮(22)通过动力输入轴(26)固定在壳体(21)的底板上与底板平行，输入锥齿轮(22)的齿面朝上；

所述水轮机(25)通过延伸至壳体(21)外的动力输入轴(26)与输入锥齿轮(22)连接；

所述第一输出锥齿轮(23)通过第一动力输出轴(27)固定在壳体(21)的左侧壁上与左侧壁平行；

所述第二输出锥齿轮(24)通过第二动力输出轴(28)固定在壳体(21)的右侧壁上与右侧壁平行；

所述第一输出锥齿轮(23)和第二输出锥齿轮(24)分别与输入锥齿轮(22)正交啮合；

所述第一输出锥齿轮(23)和第二输出锥齿轮(24)分别经延伸至壳体(21)外的第一动力输出轴(27)和第二动力输出轴(28)与两个潮流能发电机(3)连接。

3.根据权利要求2所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述壳体(21)内还设置有与输入锥齿轮(22)相对的稳定锥齿轮(29)，所述稳定锥齿轮(29)的齿面朝下，分别与第一输出锥齿轮(23)和第二输出锥齿轮(24)的上方正交啮合。

4.根据权利要求2所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述水轮机(25)为具有Savonius型叶片或H型叶片的垂直轴水轮机。

5.根据权利要求1所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述波浪能收集器(4)包括重锤(41)、两个相互平行的直齿轮传动机构(42)以及设置于两个直齿轮传动机构(42)之间的锥齿轮传动机构(43)、蜗杆蜗轮传动机构(44)和四个超越离合器(45)；

所述直齿轮传动机构(42)由相互啮合的主动直齿轮(421)和被动直齿轮(422)组成；

所述锥齿轮传动机构(43)设置于两个主动直齿轮(421)之间，由主动锥齿轮(432)、第一被动锥齿轮(431)和第二被动锥齿轮(433)组成；所述主动锥齿轮(432)垂直于主动直齿轮(421)，所述第一被动锥齿轮(431)和第二被动锥齿轮(433)均平行于主动直齿轮(421)，并分别正交啮合于主动锥齿轮(432)的两侧；所述第一被动锥齿轮(431)和与其相近的主动直齿轮(421)之间以及第二被动锥齿轮(433)和与其相近的主动直齿轮(421)之间均连接有超越离合器(45)，所述第一被动锥齿轮(431)和第二被动锥齿轮(433)分别经转轴与超越离合器(45)的内环连接，两个主动直齿轮(421)分别经转轴与超越离合器(45)的外环连接；

所述重锤(41)通过传动输入轴(46)与主动锥齿轮(432)相连；

所述蜗杆蜗轮传动机构(44)设置于两个被动直齿轮(422)之间；所述蜗杆蜗轮传动机构(44)中的蜗杆(442)垂直于被动直齿轮(422)；所述蜗杆(442)的两端分别和与其相近的被动直齿轮(422)之间连接有超越离合器(45)，蜗杆(442)的两端分别经转轴与超越离合器(45)的外环连接，两个被动直齿轮(422)分别经转轴与超越离合器(45)的内环连接；所述蜗杆蜗轮传动机构(44)中的蜗轮(441)通过传动输出轴与波浪能发电机(5)连接。

6.根据权利要求5所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述重锤(41)为质量偏心式重锤，所述重锤(41)与传动输入轴(46)连接的一端质量小，与之相对的一端质量大。

7.根据权利要求5所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述超越离合器(45)为单向滚珠式超越离合器。

8.根据权利要求1所述的船式浪流发电装置，其特征在于，所述船体阻尼机构(6)包括分别安装在船底两端的阻尼板总成(61)，以及分别安装在两个船头甲板上并与阻尼板总成(61)相连的方向盘(62)；

所述阻尼板总成(61)包括两个平行的联动支架(612)和被夹持于两个联动支架(612)之间的若干等间隔平行排列的阻尼板(611)，所述两个联动支架(612)和若干阻尼板(611)形成平行四边形结构；

所述阻尼板总成(61)顶端的阻尼板(611)的垂直于联动支架(612)的一边上设置有轴线与该边平行的被动转向锥齿轮(63)；所述方向盘(62)的连杆的底端设置有主动转向锥齿轮(64)；所述被动转向锥齿轮(63)和主动转向锥齿轮(64)相互正交啮合，使得方向盘(62)的转动带动若干阻尼板(611)沿其与两个联动支架(612)之间的连接点作联动转动。

9.根据权利要求1所述的船式浪流发电装置，其特征在于，还包括分别设置于所述船体(1)的四角的锚链。