CN105840400A - 一种海洋蜗轮发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海洋蜗轮发电装置，包括桩体和浮体，浮体与桩体通过绳索相连接，桩体的横截面呈圆形并且上端具有限位板，桩体上同轴设置有滑套，绳索的一端固连在浮体的下侧面，另一端固连在滑套的外壁上，浮体的侧壁上设置有橡胶层，浮体上转动连接有主轴，该主轴的上端垂直连接在浮体下侧面上，主轴下端设置有蜗轮发电机，蜗轮发电机包括筒状的壳体和转动连接在壳体内的叶轮，壳体的轴心线与浮体下侧面相平行，浮体的上侧面设置有水密箱，水密箱的上侧面上设置有信号灯，水密箱内设置有蓄电池，浮体的上侧面还设置有太阳能电池板，太阳能电池板和蓄电池电连接，信号灯通过控制电路和蓄电池电连接。本海洋蜗轮发电装置具有较高的发电效率。

Description

一种海洋蜗轮发电装置
技术领域
本发明属于海洋能发电设备技术领域，涉及一种海洋蜗轮发电装置。
背景技术
海洋的洋流及潮流能蕴含着大量的能量，通常采用水平轴式涡轮机能源利用，即每个涡轮机壳体内装有透平叶轮，叶轮轴上设置有发电机，当海水流过涡轮机，涡轮转动会产生电能。然而海洋中除了洋流动能外还具有波浪、潮汐等能源，上述装置只能够通过涡轮机进行发电，效率较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海洋蜗轮发电装置，本海洋蜗轮发电装置具有较高的发电效率。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种海洋蜗轮发电装置，包括竖直设置在海底的桩体和能够漂浮在海面上的浮体，所述浮体与桩体通过绳索相连接，所述桩体的横截面呈圆形并且上端具有限位板，所述桩体上同轴设置有横截面呈圆环形的滑套，所述滑套的内壁和桩体的外壁之间间隙配合，所述限位板的尺寸大于滑套内壁的直径的尺寸，所述绳索的一端固连在浮体的下侧面上，另外一端固连在滑套的外壁上，所述浮体的侧壁上设置有橡胶层，所述浮体上转动连接有主轴，该主轴的上端垂直连接在浮体下侧面上，所述海洋蜗轮发电装置还包括连接在主轴下端的蜗轮发电机，所述蜗轮发电机包括筒状的壳体和转动连接在壳体内的叶轮，所述壳体的轴心线与浮体的下侧面相平行，所述浮体的上侧面的中部设置有水密箱，所述水密箱的上侧面上设置有信号灯，所述水密箱内设置有蓄电池，所述浮体的上侧面还设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板和蓄电池电连接，所述信号灯通过控制电路和蓄电池电连接。
桩体位于海底，并且限位板始终处于海面以下，浮体漂浮在海面上，滑套可以沿着桩体的轴向上下运动，也可以沿着桩体的外壁周向转动，浮体通过绳索固定在滑套的外壁上，使得浮体被限制在一定范围内漂浮，即浮体能沿着桩体的轴向上下运动并且可以绕着桩体转动，受到限位板的作用，滑套始终不会脱离桩体，设置滑套是为了防止浮体在绕着桩体转动时，绳索被缠绕在桩体上，浮体侧壁上设置有橡胶层的目的是起到缓冲的作用，在万一发生碰撞时，可以尽可能的减小浮体的损坏，太阳能电池板的作用是利用太阳能产生电能，生产的电能通过导线储存到蓄电池中，蓄电池位于水密箱内可以防止蓄电池和海水、雨水、海风接触，提高蓄电池的使用寿命，信号灯的作用是给经过该水域的船舶或者其它航行器提供光线信号，提醒船舶或者其它航行器注意避让，避免发生碰撞，海面上的洋流或者海浪冲击设置在浮体下方的涡轮发电机的叶轮，使得蜗轮发电机进行发电工作，本技术方案中的蜗轮发电机固连在浮体下方，且蜗轮发电机能够随着浮体上下升降，对于海面上的洋流利用率较高。
具体来说，所述信号灯的颜色是红色，红色的光线比较醒目并且穿透力较强，易于被发现。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述水密箱内还设置有GPS终端，所述GPS终端和蓄电池电连接。GPS终端的作用是实时定位浮体的位置，并且通过无线网络把位置信息传输给监控平台，供工作人员直观地了解浮体的位置变化情况。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述太阳能电池板倾斜设置，并且围设在水密箱的周围，所述太阳能电池板位置相对较高的一侧固定在水密箱上侧面的边沿，所述太阳能电池板位置相对较低的一侧的边沿固定在浮体上侧面的边沿。太阳能电池板围设在水密箱的周围并且倾斜设置的目前是为了提高太阳能电池板的发电效率。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述海洋蜗轮发电装置还包括摆动发电机，所述叶轮朝向壳体的一端，所述壳体的另一端转动连接有转动轴，所述转动轴上固连有板状的尾翼，所述摆动发电机固连在壳体上，且摆动发电机的输入轴与转动轴相固连。叶轮设置在筒状壳体的一端，摆动发电机设置在壳体的另外一端，蜗轮发动机在发电的同时，洋流能够作用于尾翼，使得尾翼出现左右摆动，尾翼的摆动能够通过转动轴传递给摆动发电机，进而使得摆动发电机进行发电工作，通过蜗轮发电机和摆动发电机相结合，发电效率更高。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述壳体的外径由一端向另一端逐渐变小，上述叶轮朝向壳体外径较大的一端，所述尾翼位于壳体外径较小的一端。洋流由壳体外径较大的一端冲入，并由壳体外径较小的一端冲出，能够增加洋流的冲击力，提高尾翼的摆动频率，从而提高摆动发电机的发电效率。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述壳体外径较小的一端固连有两连接板，上述转动轴转动连接在两连接板之间，所述摆动发电机固连在其中一个连接板外侧面上，另一连接板的内侧面上垂直设置有两限位柱，上述尾翼位于两限位柱之间。连接板上的限位柱对尾翼的摆动角度进行限定，避免其摆动过大角度而对摆动发电机产生影响。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述浮体内部具有空腔，所述空腔内固连有发电线圈，所述空腔内还转动连接有磁性管套，所述磁性管套套设在发电线圈上，所述磁性管套的外侧壁上还固连有一配重块。在洋流或者波浪的作用下浮体处于晃动状态，因此在配重块的作用下磁性管套能够相对发电线圈往复转动，而磁性管套的转动使得发电线圈切割磁环的磁力线，进而进行发电。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述磁性管套的下端通过轴承与空腔底面转动连接，所述配重块的横截面呈扇形，且配重块上与弧形侧壁相对的边沿固连在磁性管套外侧壁上。配重块的下侧面与空腔底面之间具有间隙，进而减小磁性管套和配重块转动时的摩擦力，因此对浮体的晃动感应更加灵敏。
在上述的海洋蜗轮发电装置中，所述桩体内沿长度方向具有腔体，所述腔体中固连有若干竖直线圈，该若干竖直线圈的轴心线与桩体的轴心线重合，所述滑套内沿周向固连有若干块磁铁。当浮体晃动或者上下浮动时能够通过绳索传递给滑套，使得滑套沿着桩体上下移动，进而使得竖直线圈切割磁铁的磁力线发电，提高整个发电装置的发电效率。
与现有技术相比，本海洋蜗轮发电装置具有以下优点：
1、由于浮体下方的蜗轮发电机沉入水中，海面上的洋流和波浪能够冲击叶轮，使得蜗轮发电机进行发电工作，同时洋流和波浪能够作用于尾翼，使得尾翼出现左右摆动，尾翼的摆动能够通过转动轴传递给摆动发电机，进而使得摆动发电机进行发电工作，通过蜗轮发电机和摆动发电机相结合，具有较高的发电效率。
2、由于在洋流和波浪的作用下浮体处于晃动状态，因此在配重块的作用下磁性管套能够相对发电线圈往复转动，而磁性管套的转动使得发电线圈切割磁环的磁力线，进而进行发电。
3、由于当浮体晃动时能够通过绳索传递给滑套，使得滑套沿着桩体上下移动，进而使得竖直线圈切割磁铁的磁力线发电，提高整个发电装置的发电效率，滑套可以沿着桩体的周向转动，所以可以避免绳索被缠绕在桩体上。
4、蓄电池和GPS终端都设置在水密箱的内部，可以避免和外界环境直接接触，可以提高两者的使用寿命，并且GPS终端可以实时监测浮体的具体位置，便于工作人员及时了解浮体的位置情况。
5、信号灯可以给经过浮体附近水域的船舶或者其它航行器提供光线信号，提醒船舶或者其它航行器注意避让，避免发生碰撞。
附图说明
图1是本海洋蜗轮发电装置的结构示意图。
图2是图1中A处的结构放大图。
图3是浮体的结构剖视图。
图中，1、桩体；11、竖直线圈；12、滑套；13、磁铁；2、浮体；21、主轴；22、空腔；23、发电线圈；24、磁性管套；25、配重块；26、橡胶层；3、绳索；4、蜗轮发电机；41、壳体；42、叶轮；5、摆动发电机；51、转动轴；52、尾翼；53、连接板；54、限位柱；6、限位板；7、太阳能电池板；8、水密箱；81、蓄电池；82、GPS终端；83、信号灯；9、海底；10、海面。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，一种海洋蜗轮发电装置，包括竖直设置在海底9的桩体1和能够漂浮在海面10上的浮体2，所述浮体2与桩体1通过绳索3相连接，所述桩体1的下端也可以固定在其它海洋结构物上，比如钻井平台的手下支撑腿上，所述桩体1的横截面呈圆形并且上端具有限位板6，所述桩体1上同轴设置有横截面呈圆环形的滑套12，所述滑套12的内壁和桩体1的外壁之间间隙配合，所述限位板6的尺寸大于滑套12内壁的直径的尺寸，所述绳索3的一端固连在浮体2的下侧面上，另外一端固连在滑套12的外壁上，所述浮体2的侧壁上设置有橡胶层26；
海洋蜗轮发电装置还包括蜗轮发电机4和摆动发电机5，浮体2的下侧面上转动连接有主轴21，该主轴21与浮体2下侧面相垂直，蜗轮发电机4包括筒状的壳体41和转动连接在壳体41内的叶轮42，壳体41的轴心线与浮体2的下侧面相平行，叶轮42设置在壳体41的一端，壳体41的另一端转动连接有转动轴51，转动轴51上固连有板状的尾翼52，摆动发电机5固连在壳体41上，且摆动发电机5的输入轴与转动轴51相固连；
所述浮体2的上侧面的中部设置有水密箱8，所述水密箱8的上侧面上设置有信号灯83，所述水密箱8内设置有蓄电池81，所述浮体2的上侧面还设置有太阳能电池板7，所述太阳能电池板7和蓄电池81电连接，所述信号灯83通过控制电路和蓄电池81电连接。
桩体1位于海底9，并且限位板6始终处于海面10以下，浮体2漂浮在海面10上，滑套12可以沿着桩体1的轴向上下运动，也可以沿着桩体1的外壁周向转动，浮体2通过绳索3固定在滑套12的外壁上，使得浮体2被限制在一定范围内漂浮，即浮体2能沿着桩体1的轴向上下运动并且可以绕着桩体1转动，受到限位板6的作用，滑套12始终不会脱离桩体1，设置滑套12是为了防止浮体2在绕着桩体1转动时，绳索3被缠绕在桩体1上，浮体2侧壁上设置有橡胶层26的目的是起到缓冲的作用，在万一发生碰撞时，可以尽可能的减小浮体2的损坏，太阳能电池板7的作用是利用太阳能产生电能，生产的电能通过导线储存到蓄电池81中，蓄电池81位于海底9内可以防止蓄电池81和海水、雨水、海风接触，提高蓄电池81的使用寿命，信号灯83的作用是给经过该水域的船舶或者其它航行器提供光线信号，提醒船舶或者其它航行器注意避让，避免发生碰撞，海面上的洋流或者海浪冲击设置在浮体2下方的涡轮发电机4的叶轮42，使得蜗轮发电机4进行发电，本技术方案中的蜗轮发电机4固连在浮体2下方，且蜗轮发电机4能够随着浮体2上下升降，对于海面上的洋流利用率较高。
具体来说，所述海底9内还设置有GPS终端82，所述GPS终端82和蓄电池81电连接。GPS终端82的作用是实时定位浮体2的位置，并且通过无线网络把位置信息传输给监控平台，供工作人员直观地了解浮体2的位置变化情况。
具体来说，所述太阳能电池板7倾斜设置，并且围设在海底9的周围，所述太阳能电池板7位置相对较高的一侧固定在海底9上侧面的边沿，所述太阳能电池板7位置相对较低的一侧的边沿固定在浮体2上侧面的边沿。太阳能电池板7围设在水密箱8的周围并且倾斜设置的目前是为了提高太阳能电池板7的发电效率。
浮体2下方的蜗轮发电机4沉入水中，因为浮体2始终漂浮在水面上，所以蜗轮发电机与海面较为接近，海面上的洋流或者海浪能够冲击叶轮42，使得蜗轮发电机4进行发电工作，与此同时，洋流能够作用于尾翼52，使得尾翼52出现左右摆动，尾翼52的摆动能够通过转动轴51传递给摆动发电机5，进而使得摆动发电机5进行发电工作，通过蜗轮发电机4和摆动发电机5相结合，具有较高的发电效率。
具体来说，结合图2、图3所示，壳体41的外径由一端向另一端逐渐变小，叶轮42设置在外径较大的一端，壳体41外径较小的一端固连有两连接板53，转动轴51转动连接在两连接板53之间，摆动发电机5固连在其中一个连接板53外侧面上，另一连接板53的内侧面上垂直设置有两限位柱54，尾翼52位于两限位柱54之间，洋流冲击叶轮42后能够从壳体41较小的一端喷出，该水流也能够作用于尾翼52，使得尾翼52摆动，而连接板53上的限位柱54对尾翼52的摆动角度进行限定，避免其摆动过大角度而对摆动发电机5产生影响。
浮体2内部具有空腔22，空腔22内固连有发电线圈23，空腔22内还转动连接有磁性管套24，磁性管套24套设在发电线圈23上，磁性管套24的外侧壁上还固连有一配重块25，在洋流和波浪的作用下浮体2处于晃动状态，因此在配重块25的作用下磁性管套24能够相对发电线圈23往复转动，而磁性管套24的转动使得发电线圈23切割磁环的磁力线，进而进行发电。
磁性管套24的下端通过轴承与空腔22底面转动连接，配重块25的横截面呈扇形，且配重块25与弧形侧壁相对的边沿固连在磁性管套24外侧壁上，配重块25的下侧面与空腔22底面之间具有间隙，进而减小磁性管套24和配重块25转动时的摩擦力，因此对浮体2的晃动感应更加灵敏。
所述桩体1内沿长度方向具有腔体，所述腔体中固连有若干竖直线圈11，该若干竖直线圈11的轴心线与桩体1的轴心线重合，所述滑套12内沿周向固连有若干块磁铁13，当浮体2晃动或者上下浮动时能够通过绳索3传递给滑套12，使得滑套12沿着桩体1上下移动，进而使得竖直线圈11切割磁铁13的磁力线发电，提高整个发电装置的发电效率。
本海洋蜗轮发电装置中，蜗轮发电机4、摆动发电机5、发电线圈24和竖直线圈11所产生的电能都通过导线传输到给用电设备或者蓄电池，也可以通过无线传输的方式直接给用电设备充电。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种海洋蜗轮发电装置，包括竖直设置在海底(9)的桩体(1)和能够漂浮在海面(10)上的浮体(2)，所述浮体(2)与桩体(1)通过绳索(3)相连接，其特征在于，所述桩体(1)的横截面呈圆形并且上端具有限位板(6)，所述桩体(1)上同轴设置有横截面呈圆环形的滑套(12)，所述滑套(12)的内壁和桩体(1)的外壁之间间隙配合，所述限位板(6)的尺寸大于滑套(12)内壁的直径的尺寸，所述绳索(3)的一端固连在浮体(2)的下侧面上，另外一端固连在滑套(12)的外壁上，所述浮体(2)的侧壁上设置有橡胶层(26)，所述浮体(2)上转动连接有主轴(21)，该主轴(21)的上端垂直连接在浮体(2)的下侧面上，所述海洋蜗轮发电装置还包括连接在主轴(21)下端的蜗轮发电机(4)，所述蜗轮发电机(4)包括筒状的壳体(41)和转动连接在壳体(41)内的叶轮(42)，所述壳体(41)的轴心线与浮体(2)的下侧面相平行，所述浮体(2)的上侧面的中部设置有水密箱(8)，所述水密箱(8)的上侧面上设置有信号灯(83)，所述水密箱(8)内设置有蓄电池(81)，所述浮体(2)的上侧面还设置有太阳能电池板(7)，所述太阳能电池板(7)和蓄电池(81)电连接，所述信号灯(83)通过控制电路和蓄电池(81)电连接。
2.根据权利要求1所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述水密箱(8)内还设置有GPS终端(82)，所述GPS终端(82)和蓄电池(81)电连接。
3.根据权利要求1所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述太阳能电池板(7)倾斜设置，并且围设在水密箱(8)的周围，所述太阳能电池板(7)位置相对较高的一侧固定在水密箱(8)上侧面的边沿，所述太阳能电池板(7)位置相对较低的一侧的边沿固定在浮体(2)上侧面的边沿。
4.根据权利要求3所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述海洋蜗轮发电装置还包括摆动发电机(5)，所述叶轮(42)设置在壳体(41)的一端，所述壳体(41)的另一端转动连接有转动轴(51)，所述转动轴(51)上固连有板状的尾翼(52)，所述摆动发电机(5)固连在壳体(41)上，且摆动发电机(5)的输入轴与转动轴(51)相固连。
5.根据权利要求4所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述壳体(41)的外径由一端向另一端逐渐变小，上述叶轮(42)设置在壳体(41)上外径较大的一端，所述尾翼(52)位于壳体(41)上外径较小的一端。
6.根据权利要求5所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述壳体(41)外径较小的一端固连有两连接板(53)，上述转动轴(51)转动连接在两连接板(53)之间，所述摆动发电机(5)固连在其中一个连接板(53)外侧面上，另一连接板(53)的内侧面上垂直设置有两限位柱(54)，上述尾翼(52)位于两限位柱(54)之间。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述浮体(2)内部具有空腔(22)，所述空腔(22)内固连有发电线圈(23)，所述空腔(22)内还转动连接有磁性管套(24)，所述磁性管套(24)套设在发电线圈(23)上，所述磁性管套(24)的外侧壁上还固连有一配重块(25)。
8.根据权利要求7所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述磁性管套(24)的下端通过轴承与空腔(22)底面转动连接，所述配重块(25)的横截面呈扇形，且配重块(25)上与弧形侧壁相对的边沿固连在磁性管套(24)外侧壁上。
9.根据权利要求1～6任意一项所述的海洋蜗轮发电装置，其特征在于，所述桩体(1)内沿长度方向具有腔体，所述腔体中固连有若干竖直线圈(11)，该若干竖直线圈(11)的轴心线与桩体(1)的轴心线重合，所述滑套(12)内沿周向固连有若干块磁铁(13)。
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