CN104454319A - 新能源发电高脚楼和发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种设施，新能源发电高脚楼，包括平台、楼宇、发电装置和辅助设施。高脚楼是利用发电装置的导向柱作为支撑座，在其上建造平台，在平台之上建造楼宇，在楼宇周围设置辅助设施。本发明提供了一种新能源发电装置，包括导向柱、浮动装置、传动装置和发电机组。浮动装置包括第一浮箱和第二浮箱，第一浮箱和第二浮箱彼此固定连接并彼此平行地设在导向柱两侧，并在导向柱上导行，传动装置与固定在浮箱上的发电机组连接，在潮汐、波浪和浮力的共同作用下，第一浮箱和第二浮箱沿导向柱上下移动，通过传动装置驱动发电机组发电。本发明为我国东西南三沙亟需的布点驻防、屯海戍边、开发资源、观光旅游和渔民的生产经营提供了便利条件。

Description

新能源发电高脚楼和发电装置

技术领域

本发明涉及在相关海域生活、工作和旅游的设施领域，具体而言，涉及一种新能源发电高脚楼。本发明还涉及新能源发电领域，具体而言，涉及一种利用潮汐、波浪和浮力共同作用的发电装置。

背景技术

潮汐、波浪和海水浮力的能量是一种广泛存在于海洋中的无污染、取之不尽用之不竭的新能源，现有技术中已知的利用潮汐、波浪和浮力能量发电的各种装置主要分为机械式、液压式和气动式。

CN104033324A的中国专利文献公开了一种垂荡浮箱式深海波能发电装置，包括浮式基底、张力腿、中心立柱和垂荡浮箱，中心立柱上固定两个限位板，套在中心立柱上的垂荡浮箱位于两个限位板之间，形状为碟形的垂荡浮箱与限位板的接触面上各设有一个弹簧减震装置，垂荡浮箱内设有3-6个驱动发电机的齿轮齿条式传动装置。浮式基底本身可以控制装置整体的升沉，必要时可全部沉入海底，以规避台风灾害。

发明人在研究中发现，该波能发电装置所用的浮箱需要套在中心立柱上，且发电装置需要安装在浮箱之内，安装和维护都不方便，且浮箱功能单一，该波能发电装置的浮式基底不稳定、不牢固，难以抵御海浪和台风的侵袭，而且该波能发电装置的浮式基底随着波能上下移动，其浮箱显然就失去了浮动的能量而无法上下移动进行发电，其中心立柱未固定在海底的致命缺陷导致其概念设计离实际运用尚有很大距离，缺乏实用性，此外该波能发电装置也不利于后续扩展其规模。

CN103114958A的中国专利文献公开了一种机械式组合型振荡波能发电装置，包括浮箱和固定架，固定架四角分别设置立柱，运用孔套立柱的浮子上下移动进行发电。

发明人在研究中发现，该波能发电装置所用的浮箱置于固定架底部，和前一个专利一样，采用了浮式基底，狂风大浪一来，该发电装置就不知会跑到哪里去了。大面积的浮式基底直接接触海底，会影响海底生物的生存状态，难以较大规模的拓展数量，而少量的这种类型的发电装置投在海里，又会有什么用途呢？更何况与前一个专利一样，基底不定的致命缺陷使其缺乏实用性。

驻守海疆的军民，常常由于地区偏远，电力供给得不到保障，经常遭受台风等狂风恶浪的侵袭，生活品质低下，难以长期驻守，在这些偏远的海边或海岛，虽然拥有美好的阳光、海浪、沙滩、清新的空气和丰富的珊瑚等渔业资源，但是由于电力供给及相关的住宿、购物、娱乐等配套设施所限，没有得到有效的开发和利用。我国的东西南三沙诸多岛礁，由于上述原因，长期无人值守和管控，以至于大量的岛礁被越南、菲律宾等国家长期非法侵占。

因此，针对海疆的驻防军民以及游客开发出能够电力自给自足、结实耐用，抗风浪、制造简单、能提供各种生活、工作和娱乐设施的建筑物具有非常重要和积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高脚楼，结构简单、安装和维护都方便，有利于功能多样化，实用性强，并且稳定可靠，结实耐用。能够为海边或海岛的驻防军民以及观光旅游提供高品质的生活、工作和娱乐场所。本发明的目的还在于提供一种新能源发电装置，为高脚楼提供强有力的支撑。

为此本发明提出一种潮汐、波浪及浮力共同作用的发电装置，包括导向柱、浮动装置、发电机组和传动装置，所述浮动装置包括第一浮箱和第二浮箱，所述第一浮箱和第二浮箱彼此固定连接并彼此平行地设在所述导向柱两侧，在所述第一浮箱上朝向所述导向柱的一侧中部上下两端设置第一组导向滑槽；在所述第二浮箱上朝向所述导向柱的一侧中部上下两端设置第二组导向滑槽，彼此固定连接的所述第一浮箱和第二浮箱通过该二组导向滑槽在所述导向柱上导行，传动装置包括齿条、齿轮、动力轴和变速箱，该齿条固定在所述导向柱上，该齿条依次经该齿轮、动力轴和变速箱与固定在所述第一浮箱和第二浮箱上的发电机组连接，在潮汐、波浪及浮力的共同作用下，所述第一浮箱和第二浮箱沿所述导向柱上下移动，通过所述传动装置驱动所述发电机组发电。

本发明进一步提出，所述导向柱由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上。

本发明进一步提出，所述第一浮箱和第二浮箱内部设有多个独立、互不连通的防沉隔舱。

本发明进一步提出，所述第一浮箱和第二浮箱通过4个螺杆彼此固定连接，其中，第一螺杆和第二螺杆分别位于所述第一浮箱和第二浮箱一边相邻侧壁的上下两端，第三螺杆和第四螺杆分别位于所述第一浮箱和第二浮箱另一边相邻侧壁的上下两端。本发明的这种连接方式能简单可靠地将浮箱连接为一个整体，各浮箱受力均衡。通过螺杆还能方便地调节两个浮箱之间的距离，从而将导向滑槽与导向柱之间的导向间隙调整到一个合适的值。使其不至于过紧而影响上下滑动，也不至于过松而产生晃动，影响正常发电。

本发明还提出，所述第一浮箱和第二浮箱为长方体钢制结构，表面涂有防锈材料。

本发明的发电装置至少具有以下有益效果：

1、本发明的发电装置中，用于收集潮汐、波浪和浮力能量的浮动装置由两个沿导向柱上下移动的浮箱构成，结构简单，能够方便地安装在导向柱两侧。浮箱彼此固定连接并通过导向滑槽在导向柱上导向滑动，使得浮箱只能沿着导向柱做上下位移，在任何风浪中不会发生倾覆、扭转或漂移。

2、本发明的导向柱由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上。这样的导向柱坚固耐用，稳定可靠，可抵御各种海上风暴及台风的侵袭。

3、本发明的所述第一浮箱和第二浮箱内部分隔为多个独立、互不连通的防沉隔舱，能够在浮箱局部因锈蚀或外力击穿时，为及时修复争取时间和提供方便。此外，浮箱的隔舱中可以增设其它设备，以形成储藏、住宿、生活和工作的场所。

4、本发明的所述第一浮箱和第二浮箱通过分别位于所述导向柱两侧的螺杆彼此固定连接。这种连接方式能简单可靠地将浮箱连接为一个整体，各浮箱受力均衡，不会发生相对移动和扭转，并且也有利于后期的维护和扩展。通过螺杆还能方便地调节两个浮箱之间的距离，从而将导向滑槽与导向柱之间的导向间隙调整到一个合适的值。

5、与现有技术相比，本发明根基牢固，导向柱直插海底，并牢固的植根于海底岩层的微风化层之上，不仅可以顺利发电，还能抵御台风的侵袭；用途明确，指向性强，有较高的实用性；结构简单明了，便于制造、安装和日常修理和维护。

本发明还提供了一种高脚楼，包括平台、楼宇和上述发电装置，在所述发电装置的导向柱上设置所述平台，在该平台上设置用于工作、生活或娱乐的所述楼宇，所述发电装置给所述楼宇及辅助设施提供电能。

本发明还提出，在所述楼宇周围设置辅助设施，及多个另外的浮箱，在这些另外的浮箱上设置用于游泳、潜水、餐饮、酒店、货物储藏或购物的场所。

本发明还提出，在所述平台上设置雨水收集系统和太阳能供电供热系统。

本发明还提出，所述变速箱的动力轴直接与水泵相连，利用潮汐、波浪和浮力的能量将海水抽取输送到需要地区。

本发明还提出，所述发电装置的数量至少为四组，所述平台由钢板或钢制构件构成并安装在该至少四组发电装置的导向柱上。

本发明的新能源发电高脚楼至少具有以下有益效果：

1、本发明适用于东西南三沙等海域屯海戍边、布点驻防、管控海疆、开发资源、观光旅游、生产经营。本发明的新能源发电高脚楼利用自身的发电装置提供电能，无需从外部供电，提高了灵活性和适用范围。由于有了电力，可以使用电视、空调、冰箱、洗衣机等各种家用电器，能使驻守军民具有较高的生活水准，为长期驻守提供保障。

2、本发明中的楼宇和平台可以设置在由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海下岩层的微风化层之上的导向柱之上，平台本身也可由钢板或钢制构件构成，因此坚固耐用，能抵御任何级别的风暴或台风，安全可靠。驻守军民可以本发明为支撑，通过舟船等相关配置，在附近海域捕捞各种海产品并将其冷藏贮存，是渔民驻点或从事观光旅游等其它生产经营活动和守卫海疆的理想场所。

3、本发明中，还可在高脚楼周围任意组拼浮箱，搭建成天然游泳、潜水场馆、餐饮、酒店、酒吧或购物中心。为大力开发观光旅游，满足人们需求创造条件。由于相关人员及设施容易配套，安全性高，节约资源，组装快，可移动，能满足人们丰富多样的需求。且一次拼成不满意，还可以打散重拼。

4、本发明中，高脚楼与海底直接接触的只有导向柱，对海底的打扰甚少，能有效保护海底珊瑚等海洋生物的生存环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的发电装置优选实施例的结构示意图；

图2为本发明导向柱的局部视图，其中设有齿条和齿轮；

图3为本发明导向柱的安装示意图；

图4为本发明新能源发电高脚楼的优选实施例的结构示意图。

附图标记汇总：

导向柱100；第一浮箱201；第二浮箱202；第一组螺杆301；第二组螺杆302；第一组导向滑槽303；第二组导向滑槽304；齿条401；齿轮402；动力轴403；变速箱404；螺栓406；轴承座405；发电机组501；蓄电装置502；浮箱舱盖203；平台601；楼宇602；爬梯603。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1，参照图1至3，图1为本发明的发电装置优选实施例的结构示意图，图2为本发明导向柱的局部视图，其中设有齿条和齿轮，图3为本发明导向柱的安装示意图。

如图1所示，本实施例提供的发电装置包括导向柱、浮动装置、发电机组和传动装置。

浮动装置包括第一浮箱201和第二浮箱202，第一浮箱201和第二浮箱202彼此平行地设在导向柱100两侧并彼此固定连接。优选地，第一浮箱201和第二浮箱202通过第一组螺杆301和第二组螺杆302彼此固定连接成一个整体，第一组螺杆301和第二组螺杆302垂直于第一浮箱201和第二浮箱202的彼此平行相对的侧面并分别位于导向柱100的两侧。导向柱100的横截面优选为方形，但也可以是圆形、椭圆形等。

在第一浮箱201上朝向导向柱100的一侧中部上下两端固定设置第一组导向滑槽303，第一浮箱201通过该第一组导向滑槽在导向柱100上导行，在第二浮箱202上朝向导向柱100的一侧中部上下两端固定设置第二组导向滑槽304，第二浮箱202通过该第二组导向滑槽在导向柱100上导行。

传动装置包括齿条401、齿轮402、动力轴403和变速箱404。齿条401、齿轮402、动力轴403的数量均为两个。两个齿条401通过螺栓406分别固定在导向柱100相对的朝向第一组螺杆301或第二组螺杆302的侧面上并分别与一个齿轮402啮合。动力轴403分别同心地穿过各一个齿轮402并与其固定连接，动力轴403连同齿轮402通过分别设置在第一浮箱201和第二浮箱202上的轴承座405可转动地支撑在该第一浮箱201和第二浮箱202上。动力轴403在两端分别连接至安装在第一浮箱201和第二浮箱202上的变速箱404的输入端，变速箱404的输出端分别连接至同侧的安装在第一浮箱201或第二浮箱202上的发电机组501。

发电机组501与蓄电装置502连接，蓄电装置502可以是可充电池组，发电机组501产生的电能可存储在蓄电装置502中。

优选地，第一浮箱201和第二浮箱202为长方体钢制结构，表面涂有防锈材料，内部分隔为多个独立、互不连通的防沉隔舱，在这些防沉隔舱中设有通风系统和用于工作、生活、娱乐等设施。在第一浮箱201和第二浮箱202上都设有至少一个浮箱舱盖203，通过该浮箱舱盖能进入第一浮箱201和第二浮箱202。

优选地，导向柱100由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上，如图3所示。也可考虑将导向柱100固定在另外的固定基座上。

本发明的发电装置工作过程如下：在潮汐或波浪的作用下，海水会产生上升或下降的位移，第一浮箱201和第二浮箱202一起依靠海水的浮力沿导向柱100上下运动，带动齿轮402沿齿条401上下滚动，齿轮轴绕自身轴线转动，转动的齿轮402带动动力轴403转动，动力轴403经变速箱404加速后驱动发电机组501发电，发电机组501产生的电能直接输送给用户或存储在蓄电装置502中。

本实施例的发电装置中，用于收集潮汐、波浪和浮力能量的浮动装置由两个沿导向柱上下移动的固定连接在一起的浮箱构成，结构简单，能够方便地安装在导向柱两侧，后期的维护更换也都很方便，并且能容易地扩展至具有任意数量浮箱的发电装置。浮箱彼此固定连接并通过导向滑槽在导向柱上导向，使得浮箱在风浪中不会发生倾覆、扭转或漂移。

本实施例的导向柱由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上。这样的导向柱坚固耐用，稳定可靠，可抵御各种海上风暴及台风的侵袭。

本实施例的所述第一浮箱和第二浮箱内部分隔为多个独立、互不连通的防沉隔舱，能够在浮箱局部因锈蚀或外力击穿时，为及时修复争取时间和提供方便。此外，浮箱的隔舱中可以增设其它设备，以形成储藏、住宿、生活和工作的场所。

本实施例的所述第一浮箱和第二浮箱通过分别位于所述导向柱两侧的螺杆彼此固定连接。这种连接方式能简单可靠地将浮箱连接为一个整体，各浮箱受力均衡，不会发生相对移动和扭转，并且也有利于后期的维护和扩展。通过螺杆还能方便地调节两个浮箱之间的距离，从而将导向滑槽与导向柱之间的导向间隙调整到一个合适的值。

实施例2，参照图4，图4为本发明新能源发电高脚楼的优选实施例的结构示意图。

本实施例的新能源发电高脚楼包括四组根据本发明的发电装置、平台和楼宇及辅助设施。

平台601设置在所述四个发电装置的四个导向柱100上。因此，导向柱100不但用作发电装置中浮箱的导向机构，还同时用作平台601的支撑座。在该平台上设置用于工作、生活或娱乐的楼宇602，所述发电装置给楼宇602及辅助设施提供电能。

为简要描述，发电装置的具体实施方式及其有益效果可参照上述实施例1，这里不再重复。

在此需指出的是，在本发明的新能源发电高脚楼中，发电装置的数量不限于四个，还可以是一个、两个等其它任意数量。发电装置的数量，本领域技术人员可根据具体情况进行选择。当发电装置的数量选择为一个、两个或三个的时候，为了提供用于平台601的支撑座，可以附加设置其它单独的立柱或基座，平台601设置在发电装置的导向柱100和该单独的立柱或基座上。

在平台601与所述发电装置的第一浮箱201或第二浮箱202之间设置爬梯603。通过该爬梯能够方便地往返于平台601与第一浮箱201或第二浮箱202之间。

除了楼宇602之外，在平台601上还可设置雨水收集系统和太阳能供电供热系统。

由于海上淡水尤为可贵，需要专门的外送淡水储存装置和海水淡化装置，在平台601上增设雨水收集系统，能提供更多的淡水，有利于改善在该楼宇中工作、生活或观光旅游的人们的生活品质。太阳能供电供热系统技术成熟，成本低，无污染，供电供热效果好，在阳光充足的海域尤其是有利的。

优选地，在楼宇602周围的水面上设置多个另外的浮箱，在这些另外的浮箱上设置用于游泳、潜水、餐饮、酒店、货物储藏或购物的场所。单个的浮箱，还可用作例如大型称重砝码，多个浮箱还可彼此固定连接成浮桥。

变换地，所述发电装置的变速箱中的一个或几个的动力轴不与发电机组连接，而是直接与水泵相连，用于将海水抽取输送到需要的地区。

本发明的新能源发电高脚楼尤其适用于东西南三沙等海域屯海戍边、布点驻防、管控海疆、开发资源、观光旅游、生产经营。本发明的新能源发电高脚楼利用自身的发电装置提供电能，无需从外部供电，并且利用该发电装置的导向柱作为支撑座来建立平台及楼宇，结构紧凑，提高了灵活性和适用范围。由于有了电力，可以使用电视、空调、冰箱、洗衣机等家用电器，能使驻守军民具有较高的生活水准，为长期驻守提供保障。

所述楼宇和平台可以设置在由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上的导向柱之上，平台本身也可由钢板或钢制构件构成，因此坚固耐用，能抵御任何级别的风暴或台风，安全可靠。驻守军民可以本发明为支撑，通过舟船等相关配置，在附近海域捕捞各种海产品并将其冷藏贮存，是渔民驻点或从事观光旅游等其它生产经营活动和守卫海疆的理想场所。

在本发明中，还可在高脚楼周围任意组合浮箱，搭建成天然游泳、潜水场馆、餐饮、酒店、酒吧或购物中心。为大力开发观光旅游，满足人们需求创造条件。相关设施容易配套，安全性高，节约资源，组装快，可移动，能满足人们丰富多样的需求。且一次拼成不满意，还可以打散重拼

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电装置，包括导向柱、浮动装置、传动装置和发电机组，其特征在于，所述浮动装置包括第一浮箱和第二浮箱，所述第一浮箱和第二浮箱固定连接并彼此平行地设在所述导向柱两侧，在所述第一浮箱上朝向所述导向柱的一侧中部上下设置第一组导向滑槽，在所述第二浮箱上朝向所述导向柱的一侧中部上下设置第二组导向滑槽，所述第一浮箱和第二浮箱通过该二组导向滑槽在所述导向柱上导行；

所述传动装置包括齿条、齿轮、动力轴和变速箱，该齿条固定在所述导向柱上，该齿条依次经齿轮、动力轴和变速箱与固定在所述第一浮箱和第二浮箱上的发电机组连接，在潮汐、波浪和浮力的共同作用下，所述第一浮箱和第二浮箱沿所述导向柱上下移动，通过所述传动装置驱动所述发电机组发电。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述导向柱由钢筋混凝土或钢管制成，并固定安装于海底岩层的微风化层之上。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述第一浮箱和第二浮箱内部分隔为多个独立且互不连通的防沉隔舱。

4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述第一浮箱和第二浮箱通过四个螺杆彼此固定连接，该四个螺杆分别位于所述第一浮箱和第二浮箱相邻两侧的上下两端。

5.根据权利要求1至4之一所述的发电装置，其特征在于，所述第一浮箱和第二浮箱为长方体钢制结构，表面涂有防锈材料。

6.一种新能源发电高脚楼，其特征在于，该新能源发电高脚楼包括平台、楼宇、根据权利要求1至5之一所述的发电装置和辅助设施，在所述发电装置的导向柱上设置所述平台，在该平台上设置用于工作、生活或娱乐的所述楼宇，所述发电装置给所述楼宇及辅助设施提供电能。

7.根据权利要求6所述的新能源发电高脚楼，其特征在于，在所述楼宇周围设置多个另外的浮箱形成辅助设施，在这些另外的浮箱上设置用于游泳、潜水、餐饮、住宿、货物储藏或购物的场所。

8.根据权利要求6所述的新能源发电高脚楼，其特征在于，在所述平台上设置雨水收集系统和太阳能供电供热系统。

9.根据权利要求6至8之一所述的新能源发电高脚楼，其特征在于，所述发电装置的数量至少为四个，所述平台由钢板或钢制构件构成并安装在该至少四个发电装置的导向柱上。

10.根据权利要求9所述的新能源发电高脚楼，其特征在于，所述发电装置的至少一个变速箱的动力轴与水泵相连，用于将海水抽取输送到需要的地区。