CN105840408A - 一种自适性洋流发电装置 - Google Patents

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章海
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Abstract

本发明提供了一种自适性洋流发电装置，包括基座、浮体和若干根摆动杆，基座上侧面上垂直固连有导向管，导向管上套设有滑块一，摆动杆的下端均铰接在滑块一上，摆动杆的上端均铰接在浮体上，摆动杆上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机，浮体的上侧面设有蓄电池舱，蓄电池舱内设有蓄电池，蓄电池与若干涡轮发电机电连接，浮体中设有压载舱和发电舱，发电舱中设有发电机二，浮体的下侧面上转动连接有转轴二，转轴二的一端位于发电舱内并且端部和发电机二的输入轴固连，另一端位于浮体的下方并且端部固连有叶轮二，浮体的压载舱连接有用于调节压载舱中水量的调节件。本发明能够更有效的将海洋流动能转化为电能，且具有较好的自保护能力。

Description

一种自适性洋流发电装置
技术领域
本发明属于海洋能发电设备技术领域，涉及一种自适性洋流发电装置。
背景技术
海洋的洋流及潮流能蕴含着大量的能量，目前将这部分能量进行利用的多是水平轴式涡轮发电机，每个涡轮发电机壳体内装有透平叶轮，叶轮轴上设置有发电机，当海水流过涡轮发电机，叶轮转动会带动发电机产生电能。
但是该种海洋涡轮发电机置于水中的洋流发电机位置是固定的，但是受涨落潮变化的影响，海水深度是变化的，越深海水越稳定，可利用的流动能较小，不能根据海况变化自动调节，另外涡轮发电机只能利用海水的流动能量，不能利用波浪能及海水上升和下降的能量。因此不能充分利用各层的海洋能，不能根据风浪的大小调节，且该种位置固定的涡轮发电机组容易受到风浪的损坏。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自适性洋流发电装置，本自适性洋流发电装置能够更有效的将海洋流动能转化为电能，且具有较好的自保护能力。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种自适性洋流发电装置，包括圆柱形的基座、浮体和若干根摆动杆，所述基座上侧面上垂直固连有导向管，所述导向管上套设有滑块一，所述导向管和滑块一间隙配合，所述摆动杆的下端均铰接在滑块一上，所述摆动杆的上端均铰接在浮体上，所述摆动杆上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机，浮体的上侧面设置有水密的蓄电池舱，所述蓄电池舱内设有蓄电池，该蓄电池与若干涡轮发电机电连接，所述浮体中设置有压载舱和发电舱，所述发电舱中设置有发电机二，所述发电机二通过支撑座固定在发电舱的内壁上并且所述发电机二的输入轴竖直设置，所述浮体的下侧面上转动连接有转轴二，所述转轴二竖直设置,所述转轴二的一端位于发电舱内并且端部和发电机二的输入轴固连，另外一端位于浮体的下方并且端部固连有叶轮二，所述浮体的压载舱还连接有用于调节压载舱中水量的调节件，所述调节件包括水泵一、水泵二、通气管和电磁阀，所述基座的外壁上设置有圆环形的滑轨底座，所述滑轨底座上固连有圆环形的滑轨，所述滑轨和基座同轴设置，所述水泵一通过滑块二滑动设置在滑轨上，所述水泵一的出水口与浮体中的压载舱之间通过通水管相连通，所述通气管垂直固连在浮体的上侧面上，该通气管的下端与浮体中的压载舱相连通，所述电磁阀固连在通气管的上端，所述浮体的上侧面上还设置有水密的泵舱，所述泵舱中设置有水泵二，所述水泵二的进水口通过进水管和浮体中的压载舱底部相连通，所述水泵二的出水口通过排水管和泵舱的外部连通。
基座固定在海中，而浮体则能够漂浮在海面上，摆动杆位于基座与浮体之间，即若干的涡轮发电机由浮体至基座有序排列，当海水流动时能够带动涡轮发电机进行发电，涡轮发电机产生的电能传递给蓄电池进行蓄电，由于若干涡轮发电机有序的排列，因此不同的涡轮发电机能够利用不同层面的海水，而且当潮汐导致海面下降时，浮体能够相应的降低，即摆动杆也会相应地摆动至倾斜状态，保证涡轮发电机的发电效率。
流过浮体下侧面的洋流能够带动叶轮二转动，进而带动发电机二的输入轴转动使发电机二发电，充分利用洋流的能量，从而提高本自适性洋流发电装置的整体的发电效率。
蓄电池设置在浮体的上侧面的目的是为了在浮体绕着导向管转动时，导线和蓄电池一起绕着导向管转动，可以避免导线缠绕到导向管上。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述水泵一是潜水泵，当浮体绕着导向管周向转动时，水泵一在通水管的牵引下，会沿着滑轨绕基座的周向运动，当浮体绕着导向管周向转动时，可以避免通水管缠绕到基座或者导向管上的问题。
所述水泵二设置在水密的泵舱中，可以把水泵二和外界环境隔离开来，减小外界环境对水泵二的影响，提高水泵二的使用寿命。
当需要降低浮体高度时，将电磁阀开启，然后水泵一对浮体中的压载舱进行注水，使得压载舱内的空气能够通过通气管排出到浮体的外部的自然环境中，随着压载舱中的水量的增多，浮体逐渐下降；当需要升高浮体时，通过水泵二将浮体的压载舱中的水排出到浮体的外部的自然环境中，待浮体上升后通过电磁阀封闭通气管；通过水泵一和水泵二的配合工作，可以方便地控制浮体的压载舱中的水量的多少，进而控制浮体相对于水面的高度。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述涡轮发电机包括筒状的壳体、发电机一、支撑杆、转轴一和叶轮一，所述壳体一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机的壳体外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮一固定在转轴一的一端，所述转轴一的另外一端和发电机一的输入轴连接，所述转轴一和壳体同轴设置并且所述转轴一转动连接在壳体内，所述发电机一通过支撑杆固定在壳体内，所述叶轮一均位于壳体中外径较大的一端。
所述壳体与摆动杆相铰接，而摆动杆摆动时叶轮一始终能够水平朝向一侧。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述泵舱的上侧面固连有灯座，所述灯座的上端固连有信号灯，所述信号灯通过控制电路和蓄电池电连接，信号灯用于给过往的船只发送信号，避免发生碰撞而造成安全事故
在上述的自适性洋流发电装置中，所述导向管内沿轴向固连有线圈，所述滑块一内固连有磁铁，所述线圈和蓄电池电连接。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述浮体和滑块一的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述摆动杆的下端铰接在滑块一宽度较小的一端，所述摆动杆的上端铰接在浮体宽度较大的一端。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述摆动杆的数量为四根，四根摆动杆相互平行设置，其中两根摆动杆位于涡轮发电机的一侧，另外两根摆动杆位于涡轮发电机的另一侧，同一侧的两根摆动杆一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，位于同一侧的两根摆动杆呈平行四边形状态，使得涡轮发电机的端口始终水平朝向一侧，并均位于水中，不会因为海面下降导致部分涡轮发电机露出海面而无法工作，进一步的，由于调节件也能够主动调节浮体的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体的高度，使得浮体下降而沉入水面以下，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
在上述的自适性洋流发电装置中，所述蓄电池与涡轮发电机中的发电机一之间通过具有弹性的导线电相连。
与现有技术相比，本自适性洋流发电装置具有以下优点：
1、由于当潮汐导致海面下降时，浮体在重力的作用下能够相应的降低，摆动杆摆动至倾斜状态，且由于摆动杆相互平行，同一侧的两根摆动杆一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，因此整体呈平行四边形状态，使得涡轮发电机的端口始终水平朝向一侧，所有的涡轮发电机均位于水中，不会因为海面下降导致部分涡轮发电机露出海面而无法工作。
2、由于调节件也能够主动调节浮体的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体的高度，使得浮体下降而沉入水面，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
3、由于海面上的波浪能够间歇性的冲击摆动杆和浮体，在浮体和摆动杆作用下，滑块一能够沿着导向杆上下窜动，即导向管内的线圈能够切割磁铁的磁力线而发电，该结构能够辅助对蓄电池进行蓄电，提高发电装置的工作效率。
4、流过浮体下侧面的洋流能够带动叶轮二转动，进而带动发电机二的输入轴转动使发电机二发电，充分利用洋流的能量，从而提高本自适性洋流发电装置的整体的发电效率。
5、蓄电池设置在浮体的上侧面的目的是为了在浮体绕着导向管转动时，导线和蓄电池一起绕着导向管转动，可以避免导线缠绕到导向管上。
6、水泵二设置在水密的泵舱中，可以把水泵二和外界环境隔离开来，减小外界环境对水泵二的影响，提高水泵二的使用寿命。
7、水泵一滑动设置在滑轨上，当浮体绕着导向管周向转动时，可以避免通水管缠绕到基座或者导向管上的问题。
附图说明
图1是本发电装置的结构示意图。
图2是本发电装置中摆动杆摆动时的结构示意图。
图3是浮体的结构示意图。
图4是涡轮发电机的结构示意图。
图中，1、基座；11、滑轨底座；111、滑轨；12、导向管；13、线圈；14、滑块一；15、磁铁；16、导线；2、浮体；21、压载舱；22、发电舱；23、蓄电池舱；24、蓄电池；25、泵舱；3、摆动杆；4、涡轮发电机；41、壳体；42、叶轮一；43、发电机一；44、支撑杆；45、转轴一；5、调节件；51、水泵一；511、滑块二；52、通水管；53、通气管；54、电磁阀；55、水泵二；56、排水管；57、进水管；6、发电机二；61、；支撑座；7、转轴二；8、叶轮二；9、灯座；91、信号灯。
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至图4所示，一种自适性洋流发电装置，包括圆柱形的基座1、浮体2和若干根摆动杆3，所述基座1上侧面上垂直固连有导向管12，所述导向管12上套设有滑块一14，所述导向管12和滑块一14间隙配合，所述摆动杆3的下端均铰接在滑块一14上，所述摆动杆3的上端均铰接在浮体2上，所述浮体2可以在洋流的带动下绕着导向管12周向转动，所述摆动杆3上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机4，浮体2的上侧面设置有水密的蓄电池舱23，所述蓄电池舱23内设有蓄电池24，该蓄电池24与若干涡轮发电机4电连接，所述浮体2中设置有压载舱21和发电舱22，所述发电舱22中设置有发电机二6，所述发电机二6通过支撑座61固定在发电舱22的内壁上并且所述发电机二6的输入轴竖直设置，所述浮体2的下侧面上转动连接有转轴二7，所述转轴二7竖直设置,所述转轴二7的一端位于发电舱22内并且端部和发电机二6的输入轴固连，另外一端位于浮体2的下方并且端部固连有叶轮二8，所述浮体2的压载舱21还连接有用于调节压载舱21中水量的调节件5，所述调节件5包括水泵一51、水泵二55、通气管53和电磁阀54，所述基座1的外壁上设置有圆环形的滑轨底座11，所述滑轨底座11上固连有圆环形的滑轨111，所述滑轨111和基座1同轴设置，所述水泵一51通过滑块二511滑动设置在滑轨111上，所述水泵一51的出水口与浮体2中的压载舱21之间通过通水管52相连通，所述通气管53垂直固连在浮体2的上侧面上，该通气管53的下端与浮体2中的压载舱21相连通，所述电磁阀54固连在通气管53的上端，所述浮体2的上侧面上还设置有水密的泵舱25，所述泵舱25中设置有水泵二55，所述水泵二55的进水口通过进水管57和浮体2中的压载舱21底部相连通，所述水泵二55的出水口通过排水管56和泵舱25的外部连通，所述电磁阀54通过控制模块和蓄电池24电连接。
当需要降低浮体2高度时，将电磁阀54开启，然后水泵一51对浮体2中的压载舱21进行注水，使得压载舱21内的空气能够通过通气管53排出到浮体2的外部的自然环境中，随着压载舱21中的水量的增多，浮体2逐渐下降并沉入海面以下；当需要升高浮体2时，通过水泵二55将浮体2的压载舱21中的水排出到浮体2的外部的自然环境中，待浮体2上升后,关闭水泵二55，通过电磁阀54封闭通气管53；通过水泵一51和水泵二55的配合工作，可以方便地控制浮2体的压载舱中21的水量的多少，进而控制浮体2相对于水面的高度。
流过浮体2下侧面的洋流能够带动叶轮二8转动，进而带动发电机二6的输入轴转动使发电机二6发电，充分利用洋流的能量，从而提高本自适性洋流发电装置的整体的发电效率。
蓄电池24设置在浮体2的上侧面的目的是为了在浮体2绕着导向管12转动时，导线11和蓄电池一起绕着导向管12转动，可以避免导线11缠绕到导向管12上。
具体来说，所述水泵一51是潜水泵，当浮体2绕着导向管12周向转动时，水泵一51在通水管52的牵引下，会沿着滑轨111绕基座1的周向运动，当浮体2绕着导向管12周向转动时，可以避免通水管52缠绕到基座1或者导向管12上的问题。
所述水泵二55设置在水密的泵舱25中，可以把水泵二55和外界环境隔离开来，减小外界环境对水泵二55的影响，提高水泵二55的使用寿命。
具体来说，所述摆动杆3的数量为四根，四根摆动杆3相互平行设置，其中两根摆动杆3位于涡轮发电机4的一侧，另外两根摆动杆3位于涡轮发电机4的另一侧，同一侧的两根摆动杆3一端之间的连线与另一端之间的连线相平行。
基座1固定在海中，而浮体2则能够漂浮在海面上，摆动杆3位于基座1与浮体2之间，即若干的涡轮发电机4由浮体2至基座1有序排列，当海水流动时能够带动涡轮发电机4进行发电，涡轮发电机4产生的电能传递给蓄电池24进行蓄电，由于若干涡轮发电机4有序的排列，因此不同的涡轮发电机4能够利用不同层面的海水，而且当潮汐导致海面下降时，浮体2能够相应的降低，即摆动杆3也会相应地摆动至倾斜状态，保证涡轮发电机4的发电效率。
由于摆动杆3相互平行，同一侧的两根摆动杆3一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，因此整体呈平行四边形状态，所述涡轮发电机4分别于四根摆动杆3相铰接，使得涡轮发电机4的端口始终水平朝向一侧，即涡轮发电机4的转轴45始终处于水平状态，所有涡轮发电机4均位于水中，所以不会因为海面下降导致部分涡轮发电机4露出海面而无法工作，进一步的，由于调节件5也能够主动调节浮体2相对于海面的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体2的高度，使得浮体2下降而沉入水面以下，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
具体来说，所述涡轮发电机4包括筒状的壳体41、发电机一43、支撑杆44、转轴一45和叶轮一42，所述壳体41的轴线是一条直线，所述壳体41的一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机4的壳体41外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮一42固定在转轴一45的一端，所述转轴一45的另外一端和发电机一43的输入轴连接，所述转轴一45和壳体41同轴设置并且所述转轴一45转动连接在壳体41内，所述发电机一43通过支撑杆44固定在壳体41内，所述叶轮一42均位于壳体41中外径较大的一端，
壳体41分别与每根摆动杆3相铰接，而摆动杆3摆动时叶轮一42始终能够水平朝向一侧，有利于洋流从壳体41正面通过壳体41的一端并且从另外一端流出，从而以最大的水流带动叶轮一42转动，提高涡轮发电机4的发电效率。
具体来说，所述泵舱25的上侧面固连有灯座9，所述灯座9的上端固连有信号灯91，所述信号灯91通过控制电路和蓄电池24电连接，所述信号灯91通过控制电路和蓄电池24电连接，信号灯91用于给过往的船只发送信号，避免发生碰撞而造成安全事故
具体来说，所述导向管12内沿轴向固连有线圈13，所述滑块一14内固连有磁铁15，所述线圈13和蓄电池24电连接。
海面上的波浪能够间歇性的冲击摆动杆3和浮体2，在浮体2和摆动杆3作用下，滑块一14能够沿着导向杆12上下窜动，即导向管12内的线圈能够切割磁铁的磁力线而发电，该结构能够辅助对蓄电池24进行蓄电，提高发电装置的工作效率。
具体来说，所述浮体2和滑块一14的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状，所述摆动杆3的下端铰接在滑块一14宽度较小的一端，所述摆动杆3的上端铰接在浮体2宽度较大的一端，即浮体2和滑块一14均为流线型结构，在水流作用下能够转动，使得尖角状的一端产生尾翼的效果，即使得水流能够正面作用于涡轮发电机中的叶轮一42。
具体来说，所述蓄电池24与涡轮发电机4中的发电机一43之间通过具有弹性的导线16电相连。
具体来说，所述导线16制为螺旋形，螺旋形的导线16具有弹性回复力，导线16在洋流冲击下既能够随波逐流，又能够保持一定的结构稳定，使得导线16仅在摆动杆3及涡轮发电机4的附近晃动，避免移位过大而纠缠在海底的杂物上导致断裂而影响使用。
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 (8)

1.一种自适性洋流发电装置，包括圆柱形的基座(1)、浮体(2)和若干根摆动杆(3)，其特征在于，所述基座(1)上侧面上垂直固连有导向管(12)，所述导向管(12)上套设有滑块一(14)，所述导向管(12)和滑块一(14)间隙配合，所述摆动杆(3)的下端均铰接在滑块一(14)上，所述摆动杆(3)的上端均铰接在浮体(2)上，所述摆动杆(3)上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机(4)，浮体(2)的上侧面设置有水密的蓄电池舱(23)，所述蓄电池舱(23)内设有蓄电池(24)，该蓄电池(24)与若干涡轮发电机(4)电连接，所述浮体(2)中设置有压载舱(21)和发电舱(22)，所述发电舱(22)中设置有发电机二(6)，所述发电机二(6)通过支撑座(61)固定在发电舱(22)的内壁上并且所述发电机二(6)的输入轴竖直设置，所述浮体(2)的下侧面上转动连接有转轴二(7)，所述转轴二(7)竖直设置,所述转轴二(7)的一端位于发电舱(22)内并且端部和发电机二(6)的输入轴固连，另外一端位于浮体(2)的下方并且端部固连有叶轮二(8)，所述浮体(2)的压载舱(21)还连接有用于调节压载舱(21)中水量的调节件(5)，所述调节件(5)包括水泵一(51)、水泵二(55)、通气管(53)和电磁阀(54)，所述基座(1)的外壁上设置有圆环形的滑轨底座(11)，所述滑轨底座(11)上固连有圆环形的滑轨(111)，所述滑轨(111)和基座(1)同轴设置，所述水泵一(51)通过滑块二(511)滑动设置在滑轨(111)上，所述水泵一(51)的出水口与浮体(2)中的压载舱(21)之间通过通水管(52)相连通，所述通气管(53)垂直固连在浮体(2)的上侧面上，该通气管(53)的下端与浮体(2)中的压载舱(21)相连通，所述电磁阀(54)固连在通气管(53)的上端，所述浮体(2)的上侧面上还设置有水密的泵舱(25)，所述泵舱(25)中设置有水泵二(55)，所述水泵二(55)的进水口通过进水管(57)和浮体(2)中的压载舱(21)底部相连通，所述水泵二(55)的出水口通过排水管(56)和泵舱(25)的外部连通。
2.根据权利要求1所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述涡轮发电机(4)包括筒状的壳体(41)、发电机一(43)、支撑杆(44)、转轴一(45)和叶轮一(42)，所述壳体(41)一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机(4)的壳体(41)外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮一(42)固定在转轴一(45)的一端，所述转轴一(45)的另外一端和发电机一(43)的输入轴连接，所述转轴一(45)和壳体(41)同轴设置并且所述转轴一(45)转动连接在壳体(41)内，所述发电机一(43)通过支撑杆(44)固定在壳体(41)内，所述叶轮一(42)均位于壳体(41)中外径较大的一端。
3.根据权利要求1或2所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述泵舱(25)的上侧面固连有灯座(9)，所述灯座(9)的上端固连有信号灯(91)，所述信号灯(91)通过控制电路和蓄电池(24)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述导向管(12)内沿轴向固连有线圈(13)，所述滑块一(14)内固连有磁铁(15)，所述线圈(13)和蓄电池(24)电连接。
5.根据权利要求1或者4所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述浮体(2)和滑块一(14)的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状。
6.根据权利要求5所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述摆动杆(3)的下端铰接在滑块一(14)宽度较小的一端，所述摆动杆(3)的上端铰接在浮体(2)宽度较大的一端。
7.根据权利要求6所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述摆动杆(3)的数量为四根，四根摆动杆(3)相互平行设置，其中两根摆动杆(3)位于涡轮发电机(4)的一侧，另外两根摆动杆(3)位于涡轮发电机(4)的另一侧，同一侧的两根摆动杆(3)一端之间的连线与另一端之间的连线相平行。
8.根据权利要求1或7所述的一种自适性洋流发电装置，其特征在于，所述蓄电池(24)与涡轮发电机(4)中的发电机一(43)之间通过具有弹性的导线(16)电相连。
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