CN105587460B - 适用于洋流的发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种适用于洋流的发电装置，包含：一船体单元、数个叶片单元、数个发电机，以及数个风帆。所述叶片单元位于该船体单元周围且伸入海面下，所述叶片单元可受洋流推动而转动。所述发电机可将所述叶片单元的转动动能转换成电能。所述风帆架设在该船体单元上，并可受到风力吹动而张帆，以抵消洋流带动该船体单元漂移的力量。通过该船体单元供所述风帆与所述叶片单元架设，可将水力与风力应用作一结合，所述风帆受风力驱动而可产生朝前的力量，可尽量抵消洋流作用于船体与所述叶片单元上的推力，使本发明能稳定地位于一预定海域范围内发电。

Description

适用于洋流的发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种适用于洋流的发电装置。
背景技术
一般架设于海上运用洋流发电的发电机组，由于洋流离海岸距离较远，所以无法直接与岸边进行固定，而若要利用抛锚方式与该发电机组下方的海床固定，又因洋流流经区域，海床长期受潮流冲刷，所以海面至海床的垂直深度较深，更甚者其深度达数千米者比比皆是，另外因洋流的水流横向作用力非常大，如果要于洋流水域中稳固地锚定发电机组是一道非常困难的问题。因此，如何能开发出一种能适用于洋流水域中，并能稳定地于洋流水域上作业的发电装置，是当前世界各国致力于寻找新能源的一重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能同时运用风力与水力，并能稳定地于洋流上作业的适用于洋流的发电装置。
本发明适用于洋流的发电装置，包含：一个能漂浮于海面的船体单元、数个叶片单元、数个发电机，以及数个风帆，所述叶片单元位于该船体单元周围且伸入该海面下，所述叶片单元可受洋流推动而转动；所述发电机安装于该船体单元上，并分别连接所述叶片单元，所述发电机可将所述叶片单元的转动动能转换成电能；所述风帆架设在该船体单元上，并可受到风力吹动而张帆，以抵消洋流带动该船体单元漂移的力量。
本发明所述适用于洋流的发电装置，该船体单元包括一个船体，以及一个安装在该船体周围的支架，所述叶片单元分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧，所述风帆分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧。
本发明所述适用于洋流的发电装置，每一个叶片单元包括一个上下直立延伸的转轴，以及至少一个能连动转动地结合在该转轴上的叶片模组。
本发明所述适用于洋流的发电装置，该支架包括数个彼此前后间隔地连接该船体且左右向延伸的上横杆、数个与所述上横杆交错且前后向延伸的第一架杆、数个连接该船体且分别位于所述上横杆下方的下横杆、数个与所述下横杆交错的第二架杆，以及数个上下延伸并连接所述上横杆、所述下横杆、所述第一架杆与所述第二架杆的连接杆。
本发明所述适用于洋流的发电装置，每一个风帆具有一个连接该支架的其中一个连接杆并往上延伸的立杆，以及一个设置在该立杆上的帆布。
本发明所述适用于洋流的发电装置，该支架界定出数个安装空间，所述安装空间分别位于该船体的左右两侧，且该支架还包括数个分别位于所述安装空间的上安装横杆、数个分别位于所述上安装横杆下方的下安装横杆、二个左右间隔排列并分别与所述上安装横杆交错的上安装直杆，以及二个分别位于所述上安装直杆下方并分别与所述下安装横杆交错的下安装直杆；每一个叶片单元的转轴能转动地通过其中一个上安装横杆和其中一个上安装直杆的交叉处，以及其中一个下安装横杆和其中一个下安装直杆的交叉处。
本发明所述适用于洋流的发电装置，还包含一个位于该船体后方且能转动地安装在该支架上的辅助叶片单元，该辅助叶片单元包括一个左右向水平延伸的辅助转轴，以及一个能连动转动地结合在该辅助转轴上的辅助叶片模组。
本发明所述适用于洋流的发电装置，该船体单元包括一个船体，以及一个安装在该船体周围的支架，所述叶片单元分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧，所述风帆的其中几个位于该船体上，另外几个分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧。
本发明的有益效果在于：通过该船体单元供所述风帆与所述叶片单元架设，可将水力与风力应用作一结合。所述叶片单元受洋流驱动而可发电，所述风帆受风力驱动而可产生朝前的力量，进而可尽量抵消洋流作用于船体与所述叶片单元上的推力，使本发明能稳定地位于一预定海域范围内并发电。
附图说明
图1是本发明适用于洋流的发电装置的一第一实施例的俯视示意图；
图2是该第一实施例的侧视示意图；
图3是该第一实施例的后视示意图；
图4是该第一实施例的部分元件的局部放大侧视示意图；
图5是该第一实施例的部分元件的局部放大俯视示意图；
图6是本发明适用于洋流的发电装置的一第二实施例的俯视示意图；
图7是一俯视示意图，显示数个本发明的发电装置结合在一起使用。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。
参阅图1～4，本发明适用于洋流的发电装置的第一实施例，可设置在海上，并包含：一船体单元1、数个叶片单元2、数个发电机3，及数个风帆4。
该船体单元1包括一可漂浮于一海面10的船体11，以及一安装在该船体11上与船体11周围的支架12。该船体11具有一朝前的船头111，以及一朝后的船尾112。该船体11可使用废船，较为环保。所述废船例如商船、渔船、快艇、帆船等能漂浮于海面10上且届龄将要退役但尚未遭解体拆卸的船舶。
该支架12包括数个横向架设于该船体11上的上横杆13、数个与所述上横杆13垂直交错的第一架杆14、数个横向贯穿地连接该船体11且分别位于所述上横杆13下方的下横杆15、数个与所述下横杆15垂直交错的第二架杆16，以及数个上下延伸的连接杆17。所述上横杆13与下横杆15皆呈左右向延伸且彼此间前后间隔排列。所述第一架杆14与第二架杆16皆前后向延伸且彼此间左右间隔排列。
每一上横杆13与第一架杆14的连接处界定出一第一安装部位18，每一下横杆15与第二架杆16的连接处也界定出一第一安装部位18。所述下横杆15及第二架杆16间的排列方式是与所述上横杆13及第一架杆14间的排列方式相同。
所述连接杆17连接所述上横杆13与下横杆15以及所述第一架杆14与第二架杆16。通过连接杆17衔接所述杆件，可以稳定该支架12的整体结构，且连接杆17的数量可视需求增加，使本发明于承受洋流力量与风力时，该支架12仍能稳固支撑。
参阅图1、2、4、5，更进一步地，该支架12的其中数个上横杆13、第一架杆14、下横杆15与第二架杆16还界定出数个安装空间19，所述安装空间19分别位于该船体11的左右两侧。而该支架12还包括数个分别位于所述安装空间19的上安装横杆51、数个分别位于所述上安装横杆51下方的下安装横杆52、二个前后向延伸且左右间隔排列并分别与所述上安装横杆51交错的上安装直杆53，以及二分别位于所述上安装直杆53下方并分别与所述下安装横杆52交错的下安装直杆54。本实施例的上安装横杆51与下安装横杆52的数量皆为八个，且皆为四个一组地位于该船体11的左右两侧，每一上安装横杆51和与其交叉的该上安装直杆53的交叉处界定出一第二安装部位55。每一下安装横杆52和与其交叉的该下安装直杆54的交叉处亦界定出一第二安装部位55。所述下安装横杆52及下安装直杆54间的排列方式是与所述上安装横杆51及上安装直杆53间的排列方式相同。所述上、下安装横杆51、52与上、下安装直杆53、54可与所述上、下横杆13、15及第一、二架杆14、16稳固结合。
所述叶片单元2位于该船体单元1周围且伸入该海面10下，所述叶片单元2可受洋流推动而转动。具体而言，所述叶片单元2安装在该支架12上，而且本实施例的叶片单元2的数量为八个，且每四个分成一组而分别位于该船体11的左右两侧。每一组四个的所述叶片单元2前后间隔排列。所述叶片单元2分别对应所述安装空间19而安装，每一叶片单元2包括二个上下间隔且分别设置于上下对应的所述第二安装部位55的轴承21、一上下直立延伸并通过所述轴承21与所述第二安装部位55的转轴22，以及数个上下间隔且可连动转动地结合在该转轴22上的叶片模组23。在本实施中，每一叶片模组23具有三个叶片组231。
所述叶片模组23的设计可以如本案申请人先前申请的申请号第201420445609.5号专利或第201520473765.7号专利的设计。本实施例中较接近船尾112的该两叶片单元2的叶片组231可如同第201520473765.7号专利的设计，每一叶片组231主要包括一格栅与数个叶杯；其他叶片单元2的叶片组231则可如同第201420445609.5号专利的设计，每一叶片组231主要包括一格栅，以及数个安装在该格栅上的摆动叶片。但由于本发明的改良重点不在于叶片单元2的结构设计，而且为了方便显示，图中的各个叶片单元2仅是简单示意绘出。本发明的各个叶片单元2的结构除了可如上述使用所述专利的结构外，也可以使用目前已知的其他可放置于水中转动的叶片结构设计，而且各个叶片单元2的结构不一定要相同，可以有多种不同设计变化的搭配组合，只要能够承受洋流驱动而转动即可。
在本实施例中，洋流主要是由船头111朝船尾112方向而来，而愈接近船尾112处的叶片单元2往下延伸的深度可越长，如此该处更可增加其承受洋流力量的有效体积，更能具有稳定船体11的船头111方向的功能。
所述发电机3安装于该船体11上，并分别连接所述叶片单元2，所述发电机3可将所述叶片单元2的转动动能转换成电能。具体而言，本实施例的发电机3的数量为八个，并与所述叶片单元2分别一一对应连接，每一发电机3轴心可透过一传动组31来与该叶片单元2的转轴22连结。该传动组31例如为齿轮与链条的配合，或者皮带轮与皮带的配合，或者为其他种类的传动构造。所述发电机3便可受到转轴22带动而运转发电，且所述转轴22的转动则是由所述叶片模组23的扭力总合传递至转轴22所致。
所述风帆4皆安装在该支架12上，且所述风帆4的其中几个前后间隔地位于该船体11上，其他的风帆4则位于该船体11的左右两侧。每一风帆4包括一直立延伸的立杆41，以及一设置在该立杆41上的帆布42。其中，安装在船体11左右两侧的每一风帆4都架设在该支架12的上下对应的所述第一安装部位18上，所述立杆41则分别连接该支架12的其中一连接杆17并往上延伸。每一立杆41和与其连接的该连接杆17可以为一体成型，也可以为两个不同的杆件连结固定在一起。本实施例的风帆4于风向处于某一逆向角度时，仍可朝某一顺向角度行驶，其结构主要是透过中心柱(亦即该立杆41)将该帆布42凹折，再利用白努力原理，使风处于凸出面的流速快于凹进面，产生两面气压不等，再利用大气压力使船体11成一角度地慢速前进。较佳地，本发明的位于最左侧与最右侧的所述风帆4的帆布42展开后大致呈三角形，并且由上往下逐渐左右向变宽，如此可以与所述叶片单元2配合稳定船体11。于实施时，帆布4也可以采用梯形或其他形状。
本发明使用时，洋流由船头111往船尾112方向过来，所述叶片单元2受到洋流的流力产生的扭力进而带动叶片单元2的转轴22运转，再透过该传动组31带动所述发电机3运转而发电。由于该船体11位于海面10上会受到洋流力量的推动而可能产生漂移，但因为本发明设有所述风帆4，而且本发明的设置场所或使用季节的风向大略与洋流流向相反，所以在本实施例中，风力是由船尾112吹向船头111，所述风帆4受到风力的吹动而张帆时，可以使本发明整体受到一股朝前的力量，而所述叶片单元2受到洋流力量朝后推动，船舶上的风帆4的张帆受力方向尽量能抵消因洋流推动该船体单元1漂移的力量，使本发明能大致稳定地位于海面10上的预定位置范围内并发电。
本发明所述的大致稳定是指尽量维持海上风力与海面10下的洋流力量总合接近于零的状态，此时本发明该发电装置能接近于几乎不动地位于原设置位置。但实际上也可容许上述的合力不为零的状态，此时本发明可能微幅地朝某一方向漂移，但速度极慢，因此于使用与运转一段时间后，还是能大致位于一预定水域范围内。而且于本发明漂移数日后，亦可通过船上管理人员调整风帆4方向或是调整水力与风力间的合力方向使其与总合力相反，进而使本发明再自动驶回原先预定位置。本发明在运用上，一般洋流方向与风力方向实际上并非完全相反而是以夹一角度呈现，所以必须透过风帆4及该船体11与所述叶片单元2间的结构，以及叶片组数与叶片模组23垂直放下的深度的总合力的配合设计，使其大致维持稳定地位于海面10上。因此本发明使用上，可选定适当海域或季节风向，于洋流方向与风力方向适当的场所运用为佳。而若风力与水力此两力之间的总合力略有不平衡(如季节风向相反或台风来临时)，而使该船体11可能产生漂移时，可以利用所述发电机3供电给设置于船体11下方的螺旋浆(图未示)转动，以操控船体11漂移方向，使本发明装置驶离洋流带状区域。
补充说明的是，本发明的每一叶片单元2设有数个叶片模组23，所述叶片模组23与该转轴22间可设计为可分离式地结合。该船体11上可配置一图未示出的吊车，该吊车可用于将所述叶片模组23吊起并置放于该船体11上，使该船体11保持平衡，不致于因船上的风力总合大小与船下的叶片单元2的深度长短而产生合成力偶现象，使得该船体11有倾倒翻覆的可能。因此，实际使用时，可以依风力大小及洋流力量大小(与洋流方向、流速有关)，调节两者间的力量平衡，从而选择性地吊起任一叶片单元2中的其中一个或数个叶片模组23，以稳定该船体11。因此，每一叶片单元2的数个可分离式的叶片模组23，可被选择性地吊起不使用，从而可调节本发明受到风力与洋流力量后的合力大小。另外，本实施例的轴承21例如为滚珠轴承，本实施例的每一个叶片单元2皆设置该二上下间隔的轴承21，但实施时也可以设置更多个轴承21，例如三个、四个、五个等等，借此可分散轴承21中的钢珠受力，避免钢珠受到过大的正向压力。本发明设置处的海床深度如为较浅的洋流区域时，也可以配合抛锚方式加以辅助固定。另外，若设置地点适当，或许也可以视需求而利用缆绳将本发明该发电装置与海岸边固定住。
综上所述，通过该船体单元1供所述风帆4与所述叶片单元2架设，可将水力与风力应用作一结合。所述叶片单元2受洋流驱动而可发电，所述风帆4受风力驱动而可产生朝前的力量，进而可尽量抵消洋流作用于船体11与所述叶片单元2上的后向推力，使本发明能稳定地位于一预定海域范围内并发电。此种同时运用船上风力与船下洋流水力的总合力间相互消长，使该船体11在洋流海域上，尽量不随洋流流向漂移，而能尽可能维持于原地不受推移的机制的装置，能适用于洋流发电，故确实能达成本发明的目的。
参阅图6，本发明适用于洋流的发电装置的第二实施例，与该第一实施例的结构大致相同，不同的地方在于，本实施例的叶片单元2的数量为六个，并且三个一组地设置在该船体11的左右两侧，且位于同一侧的该三个叶片单元2中，越往后的叶片单元2体积愈大，垂直长度也愈长，如此使洋流由前往后推送时，亦方便驱动后侧的叶片单元2转动；另外，更能使船头111的方向更加稳定而不致于左右摆动。此外，本实施例的支架12用于架设所述叶片单元2的杆件设计，为斜向交叉形式的杆件。本发明实施时不须限定该支架12的结构，只要能供所述叶片单元2与风帆4安装即可。更进一步地，本实施例还包含一位于该船体11后方且可转动地安装在该支架12上的辅助叶片单元6，以及一连接该辅助叶片单元62的辅助发电机7。该辅助叶片单元6包括一左右向水平延伸的辅助转轴61，以及一可连动转动地结合在该辅助转轴61上的辅助叶片模组62。本实施例增加设置该辅助叶片单元6与辅助发电机7，可提升洋流的水力使用效率与发电效率，而且该辅助叶片单元6横向设置，能利用拖曳力使船头111方向稳定。
参阅图7，本发明于使用上，也可以数个一组地连接，以图7为例，是设置三个类似于前述第二实施例的发电装置，所述发电装置的支架12可连接固定在一起，且后侧两个发电装置间，可于支架12上设置二个前后间隔的平台56，并且还可以额外设置数个叶片单元2与数个位于所述平台56上的发电机3，可提高洋流的水力使用效率与发电效率。于实施上，也可以为二船一体、四船一体、五船一体等设计，可让船体11更为稳定平衡，使风帆4受的风力与船体11及海面下的叶片单元2受到的洋流力量大致平衡，避免船体11倾倒。在数船一体的设计上，每一发电装置也可以使用如同本发明该第一实施例的结构设计。其中，位于前侧的该发电装置的辅助叶片单元6结构，可采用格栅配合数个摆动叶片；位于后侧的该两发电装置的辅助叶片单元6结构，可采用格栅配合数个叶杯；但此仅为举例，实施时不限于此。

Claims (4)

1.一种适用于洋流的发电装置，其特征在于，其包含：一个能漂浮于海面的船体单元、数个叶片单元、数个发电机，以及数个风帆，所述叶片单元位于该船体单元周围且伸入该海面下，所述叶片单元可受洋流推动而转动；所述发电机安装于该船体单元上，并分别连接所述叶片单元，所述发电机可将所述叶片单元的转动动能转换成电能；所述风帆架设在该船体单元上，并可受到风力吹动而张帆，以抵消洋流带动该船体单元漂移的力量，该船体单元包括一个船体，以及一个安装在该船体周围的支架，所述叶片单元分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧，每一个叶片单元包括一个上下直立延伸的转轴，以及至少一个能连动转动地结合在该转轴上的叶片模组，该支架包括数个彼此前后间隔地连接该船体且左右向延伸的上横杆、数个与所述上横杆交错且前后向延伸的第一架杆、数个连接该船体且分别位于所述上横杆下方的下横杆、数个与所述下横杆交错的第二架杆，以及数个上下延伸并连接所述上横杆、所述下横杆、所述第一架杆与所述第二架杆的连接杆，该支架界定出数个安装空间，所述安装空间分别位于该船体的左右两侧，且该支架还包括数个分别位于所述安装空间的上安装横杆、数个分别位于所述上安装横杆下方的下安装横杆、二个左右间隔排列并分别与所述上安装横杆交错的上安装直杆，以及二个分别位于所述上安装直杆下方并分别与所述下安装横杆交错的下安装直杆；每一个叶片单元的转轴能转动地通过其中一个上安装横杆和其中一个上安装直杆的交叉处，以及其中一个下安装横杆和其中一个下安装直杆的交叉处。
2.如权利要求1所述的适用于洋流的发电装置，其特征在于：所述风帆分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧，每一个风帆具有一个连接该支架的其中一个连接杆并往上延伸的立杆，以及一个设置在该立杆上的帆布。
3.如权利要求1所述的适用于洋流的发电装置，其特征在于：该适用于洋流的发电装置还包含一个位于该船体后方且能转动地安装在该支架上的辅助叶片单元，该辅助叶片单元包括一个左右向水平延伸的辅助转轴，以及一个能连动转动地结合在该辅助转轴上的辅助叶片模组。
4.如权利要求1所述的适用于洋流的发电装置，其特征在于：所述风帆的其中几个位于该船体上，另外几个分别安装在该支架上并位于该船体的左右两侧。
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