CN109595120A - 利用海洋波浪能的发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种利用海洋波浪能的发电装置，包括支撑结构、发电结构和浮体；支撑结构包括底座，底座上方设有第一横板；第一横板向上延伸设有带套筒的第二竖杆；套筒底部固定于第二横板内侧，顶部固定于第三横板内侧；第二、三横板之间设有第四横板，第四横板设有第三竖杆，各第三竖杆固定于第一横板顶面；发电结构包括两个固定于第四横板底面的带齿条的第四竖杆；第二横板设有第一齿轮和第二齿轮，其转轴分别套设有第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮；第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮的外齿轮分别与两个齿条啮合；第一齿轮和第二齿轮均与第三齿轮啮合；第三齿轮中部套设在发电转轴上，发电转轴与发电机的输入轴连接；浮体内部与第二横板、第三横板连接。

Description

利用海洋波浪能的发电装置
技术领域
本发明属于海洋能源利用技术领域，特别是一种利用海洋波浪能的发电装置。
背景技术
当前世界各国都把海洋能的开发、利用列为国策对待！海洋能是由多项可再生能源构成，包括潮汐能、海流能、波浪能、温差能、盐差能，其蕴藏量有750多亿千瓦。尤其当前的电力资源，都是由煤和石油提供，虽然同时也有风能、潮汐能，但占比量是很少的。因电力是由石油和煤提供，所以给社会环境造成严重污染和破坏。再加之石油和煤的储藏量有限，所以采用可再生能源做电力生产的能源是最经济、最合理的选择，所以各国都把海洋能的开发，利用列为国策对待！目前海洋能开发自利用的最大的阻力：1、海洋的潮差，不同地区和时间的差异较大；2、恶劣的海洋环境，盐的含量，海水中的微生物及台风；3、海洋能的转换效率低，投入产出比达不到要求；4、海洋能的储量是随时变化的，杂乱无章，无法商业化利用。经各国几十年的努力，目前对于海洋能的开发、利用取得了一些进展，其中对潮汐能和海流能的利用比较普遍。但对波浪能的开发利用，还远远未达到商业化水平，投入产出比达不到广泛推广的价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用海洋波浪能的发电装置，其结构简单，发电效率高，适用范围广，投入产出比合理，能够达到商业化水平，且发电结构位于水上浮体内部，不接触海水，延长了使用寿命。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种利用海洋波浪能的发电装置，包括支撑结构、发电结构和浮体；
该支撑结构包括浮于海水中的底座，该底座底部设有锚定结构，该锚定结构包括与该底座连接的锚索以及该锚索底端的锚体，该锚体与海底固定连接；该底座顶面向上延伸设有若干第一竖杆，各第一竖杆顶部固定在第一横板的底面；该第一横板边缘内侧分别向上延伸设有若干第二竖杆；各第二竖杆顶部套设有套筒，该套筒能沿该第二竖杆上下移动；各套筒底部穿设固定于第二横板边缘内侧，顶部穿设固定于第三横板边缘内侧；该第二横板和第三横板之间设有第四横板，该第四横板边缘内侧向下延伸设有若干第三竖杆，各第三竖杆穿过该第二横板且底端固定于该第一横板顶面；该第二横板和第三横板能和各套筒整体沿该第二竖杆和第三竖杆上下移动；
该发电结构包括两个平行的第四竖杆，固定于该第四横板底面，且位于各第三竖杆内部，该第四竖杆穿过该第二横板的通孔且底端位于该第一横板和第二横板之间；两个第四竖杆相对的侧面分别设有齿条；该第二横板顶面靠近各第四竖杆的位置设有支架，两个支架分别设有带转轴的第一齿轮和第二齿轮；该第一齿轮的转轴固定套设有第一单向驱动齿轮，该第二齿轮的转轴固定套设有第二单向驱动齿轮；该第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮的外齿轮分别与两个齿条啮合，使齿条和第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮的外齿轮相对运动时，该第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮的外齿轮单向驱动各自内部的转轴转动，且该第一齿轮和第二齿轮的转向相反；该第一齿轮和第二齿轮之间设有第三齿轮，该第三齿轮两侧分别与该第一齿轮和第二齿轮啮合；该第三齿轮中部套设在发电转轴上，该发电转轴两端设于该第二横板上的支座上；该发电转轴与位于该第二横板上的发电机的输入轴通过传动结构连接，使该发电转轴带动该发电机的输入轴转动；
该浮体包覆在该第一横板、第二横板、第三横板、第四横板外周，且内部与该第二横板、第三横板的边缘固定连接。
进一步的，所述传动结构包括设于所述发电转轴上的第一皮带轮以及设于所述发电机输入轴上的第二皮带轮，二者之间通过传动皮带连接。
进一步的，所述发电机为多个，分别通过所述传动结构与所述发电转轴连接；该传动结构包括设于所述发电转轴上的第一皮带轮以及设于所述发电机输入轴上的第二皮带轮；该第一皮带轮包括主动轮和被动轮，二者之间设有能相互啮合的齿结构；该主动轮固定于该发电转轴上并与该发电转轴同步转动，该被动轮可转动地设于该发电转轴，且与该第二皮带轮之间通过传动皮带连接；该主动轮和被动轮之间设有离合结构，使该主动轮和被动轮能够啮合和分离。
进一步的，所述离合结构具有控制离合的开关，多个离合结构的开关分别连接至所述第二横板上的自动控制器，该自动控制器与该第二横板上的位置传感器连接，通过该位置传感器检测到的第二横板与该齿条相对位置的数据，控制相应离合结构的开关。
进一步的，所述离合结构包括具有升降装置的啮合拨杆和分离拨杆，设于所述第一皮带轮侧方的第二横板上；该主动轮外周设有沿径向向外延伸的转杆；该啮合拨杆和分离拨杆顶部均设有折线型的导向杆，且两个导向杆的折线方向相反。
进一步的，所述第二横板底部设有密封箱，该密封箱将所述第四竖杆的底部包覆在内。
进一步的，所述第二横板的通孔内固定设有定位套筒，所述第三竖杆穿设于对应的定位套筒内。
进一步的，所述第一竖杆、第二竖杆和第三竖杆的数目为4个。
进一步的，所述第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮均包括外部的外齿轮和内部的轴套，二者之间设有棘轮棘齿结构。
本发明的有益效果是：本发明利用海洋波浪能的发电装置，其结构简单，发电效率高，适用范围广，投入产出比合理，能够达到商业化水平，对进一步开发利用海洋能提供了远大的前景。另外，本发明的发电结构位于水上浮体内部，不接触海水，杜绝了腐蚀，延长了设备的使用寿命。
附图说明
图1是本发明利用海洋波浪能的发电装置的立体结构示意图。
图2是本发明利用海洋波浪能的发电装置的主视图。
图3是本发明利用海洋波浪能的发电装置的浮体内部结构示意图。
图4是本发明利用海洋波浪能的发电装置的发电结构的结构示意图。
图5是本发明利用海洋波浪能的发电装置的发电结构的另一个实施例的结构示意图。
图6是本发明利用海洋波浪能的发电装置的离合结构的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供一种利用海洋波浪能的发电装置，包括支撑结构1、发电结构2和浮体3。
如图1、图2所示，该支撑结构1包括浮于海水中的底座11，其底部具有水平的阻力挡板111，该底座底部设有锚定结构，该锚定结构包括与该底座11连接的锚索112以及该锚索112底端的锚体113，该锚体113与海底固定连接，以防止波浪将发电装置推走。为使本发明发电装置可全天候工作，不受潮差的影响，底座11作为水上浮体3和发电结构2的固定支点，基本固定浮于水面下方的某一深度。因波浪运动方向是随时变化的，只要底座11下部的阻力挡板111的面积足够大，就能达到并实现对水上浮体3和发电结构2具有支点作用。例如，按波浪的运行速度，计算出底座11的阻力挡板111每平方米具有100公斤的阻力，即可使底座11保持其上下位置。该底座11顶面向上延伸设有若干第一竖杆12，各第一竖杆12顶部固定在第一横板13的底面。该第一横板13边缘内侧分别向上延伸设有若干第二竖杆14。各第二竖杆14顶部套设有套筒15，该套筒15能沿该第二竖杆14上下移动。各套筒15底部穿设固定于第二横板16边缘内侧，顶部穿设固定于第三横板17边缘内侧。该第二横板16和第三横板17之间设有第四横板18，该第四横板18边缘内侧向下延伸设有若干第三竖杆19，各第三竖杆19穿过该第二横板16且底端固定于该第一横板13顶面。该第二横板16和第三横板17能和各套筒15整体沿该第二竖杆14和第三竖杆19上下移动，第四横板18因与第一横板13通过第三竖杆19固定连接，因而基本保持上下不动。该浮体3包覆在该第一横板13、第二横板16和第三横板17、第四横板18外周，且内部与该第二横板16、第三横板17的边缘固定连接。本实施例的第一竖杆、第二竖杆和第三竖杆的数目为4个，但不以此为限。
如图3、图4所示，该发电结构2包括两个平行的第四竖杆21，固定于该第四横板18底面，且位于各第三竖杆19内部，该第四竖杆21穿过该第二横板16的通孔且底端位于该第一横板13和第二横板16之间，两个第四竖杆,2相对的侧面分别设有齿条22。为了避免海水侵入浮体3内部，延长使用寿命，该第二横板16底部设有密封箱161，该密封箱161将该第四竖杆21的底部包覆在内。该第二横板16顶面靠近各第四竖杆21的位置设有支架211，两个支架分别设有带转轴的第一齿轮23和第二齿轮24。该第一齿轮23的转轴固定套设有第一单向驱动齿轮231，该第二齿轮24的转轴固定套设有第二单向驱动齿轮241。该第一单向驱动齿轮231和第二单向驱动齿轮241的结构类似于自行车飞轮，包括外部的外齿轮和内部的轴套，二者之间设有棘轮棘齿结构，使外齿轮朝一个A方向转动时，驱动内部的轴套同方向转动，而外齿轮朝另一个相反的B方向转动时，内部的轴套相对静止或在外力作用下仍朝A方向转动。该第一单向驱动齿轮231和第二单向驱动齿轮241内部的轴套与该第一齿轮23和第二齿轮24的转轴固定连接，进而轴套可以驱动第一齿轮23和第二齿轮24各自单向转动。该第一单向驱动齿轮231和第二单向驱动齿轮241的外齿轮分别与两个齿条22啮合，使齿条22和第一单向驱动齿轮231、第二单向驱动齿轮241的外齿轮相对运动时，该第一单向驱动齿轮231、第二单向驱动齿轮241的外齿轮单向驱动各自内部连接的转轴转动，且该第一齿轮23和第二齿轮24的转向相反。该第一齿轮23和第二齿轮24之间设有第三齿轮25，该第三齿轮25两侧分别与该第一齿轮23和第二齿轮24啮合，这样，在第一齿轮23和第二齿轮24相反方向转动时，可以驱动第三齿轮25沿单一方向转动。例如，在图4中，设置第一单向驱动齿轮231和第二单向驱动齿轮241均仅能顺时针驱动第一齿轮23和第二齿轮24转动(也可设置为逆时针，不做限定)，在第二横板16相对于齿条22向上运动时，第一单向驱动齿轮231顺时针转动，并驱动第一齿轮23顺时针转动，进而驱动第三齿轮25逆时针转动进行发电，此时第二单向驱动齿轮241逆时针转动，未驱动第二齿轮24，第二齿轮24被第三齿轮25带动并顺时针转动；在第二横板16相对于齿条22向下运动时，第二单向驱动齿轮241顺时针转动，并驱动第二齿轮24顺时针转动，进而驱动第三齿轮25继续逆时针转动进行发电，此时第一单向驱动齿轮231逆时针转动，未驱动第一齿轮23，第一齿轮23被第三齿轮25带动并顺时针转动。
该第三齿轮25中部套设在发电转轴251上，该发电转轴251两端设于该第二横板16上的支座上。该发电转轴251与位于该第二横板16上的发电机26的输入轴通过传动结构连接，使该发电转轴251带动该发电机26的输入轴转动。例如，该传动结构包括设于该发电转轴251上的第一皮带轮27以及设于该发电机26输入轴上的第二皮带轮28，二者之间通过传动皮带连接。在第二横板16和齿条22相对上下运动时，为了保持齿条22和第一单向驱动齿轮231、第二单向驱动齿轮241的外齿轮啮合状态，并防止第二横板16向上移动脱出轨道，该第二横板16的通孔内固定设有定位套筒162，该第三竖杆19穿设于对应的定位套筒162内。
由于潮差的作用，波浪的力度和速度多变，因此，如图5所示，该发电机26为多个，分别通过该传动结构与该发电转轴251连接。具体来说，该传动结构包括设于该发电转轴251上的第一皮带轮27以及设于该发电机26输入轴上的第二皮带轮28。该第一皮带轮27包括主动轮271和被动轮272，二者之间设有能相互啮合的齿结构。该主动轮271固定于该发电转轴251上并与该发电转轴251同步转动，该被动轮272可转动地设于该发电转轴251，且与该第二皮带轮28之间通过传动皮带连接。该主动轮271和被动轮272之间设有离合结构，使该主动轮271和被动轮272能够啮合和分离。该离合结构具有控制离合的开关，多个离合结构的开关分别连接至该第二横板16上的自动控制器(图未示意)，该自动控制器与该第二横板16上的位置传感器连接，通过该位置传感器检测到的第二横板16与该齿条22相对位置的数据，控制相应离合结构的开关。因此，在不同速度和力度的波浪环境下，根据第二横板16和齿条22不同相对位置(波浪大的时候，二者相对位移量大，反之，位移量小)，选择合适的发电机26进行输出，以适应商业化应用。
如图6所示，其为本发明离合结构的一个实施例，但并不以此为限。该离合结构包括具有升降装置的啮合拨杆4和分离拨杆5，设于该第一皮带轮27侧方的第二横板16上。该主动轮271外周设有沿径向向外延伸的转杆273。该啮合拨杆4和分离拨杆5顶部均设有折线型的导向杆41、51，且两个导向杆41、51的折线方向相反。主动轮271和被动轮272由分离到啮合的过程如下：主动轮271及其转杆273随发电转轴251一起转动(速度较慢)，被动轮272与第二皮带轮28通过传动皮带连接而保持静止；第二横板16的自动控制器判断位置传感器的数据后，控制选定的发电机26对应的离合结构的开关(本实施例为升降装置的开关)，使啮合拨杆4下降，其导向杆41侧面与转杆273接触，由于导向杆41为折线型，进而，导向杆41对旋转的转杆273产生推力，将其推向被动轮272，使二者啮合，进而带动被动轮272和第二皮带轮28转动，进行发电。相对的，主动轮271和被动轮272由啮合到分离的过程如下：主动轮271及其转杆273以及被动轮272随发电转轴251一起转动(速度较慢)；第二横板16的自动控制器判断位置传感器的数据后，控制选定的发电机26对应的离合结构的开关(本实施例为升降装置的开关)，使分离拨杆5下降，其导向杆51侧面与转杆接触，由于导向杆51为折线型，进而，导向杆51对旋转的转杆273产生推力，将其推动并远离被动轮272，使二者分离，进而停止带动被动轮272和第二皮带轮28转动。
本发明利用海洋波浪能的发电装置，其结构简单，发电效率高，适用范围广，投入产出比合理，能够达到商业化水平，对进一步开发利用海洋能提供了远大的前景。另外，本发明的发电结构位于水上浮体内部，不接触海水，杜绝了腐蚀，延长了设备的使用寿命。
上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于，包括支撑结构、发电结构和浮体；
该支撑结构包括浮于海水中的底座，该底座底部设有锚定结构，该锚定结构包括与该底座连接的锚索以及该锚索底端的锚体，该锚体与海底固定连接；该底座顶面向上延伸设有若干第一竖杆，各第一竖杆顶部固定在第一横板的底面；该第一横板边缘内侧分别向上延伸设有若干第二竖杆；各第二竖杆顶部套设有套筒，该套筒能沿该第二竖杆上下移动；各套筒底部穿设固定于第二横板边缘内侧，顶部穿设固定于第三横板边缘内侧；该第二横板和第三横板之间设有第四横板，该第四横板边缘内侧向下延伸设有若干第三竖杆，各第三竖杆穿过该第二横板且底端固定于该第一横板顶面；该第二横板和第三横板能和各套筒整体沿该第二竖杆和第三竖杆上下移动；
该发电结构包括两个平行的第四竖杆，固定于该第四横板底面，且位于各第三竖杆内部，该第四竖杆穿过该第二横板的通孔且底端位于该第一横板和第二横板之间；两个第四竖杆相对的侧面分别设有齿条；该第二横板顶面靠近各第四竖杆的位置设有支架，两个支架分别设有带转轴的第一齿轮和第二齿轮；该第一齿轮的转轴固定套设有第一单向驱动齿轮，该第二齿轮的转轴固定套设有第二单向驱动齿轮；该第一单向驱动齿轮和第二单向驱动齿轮的外齿轮分别与两个齿条啮合，使齿条和第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮的外齿轮相对运动时，该第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮的外齿轮单向驱动各自内部的转轴转动，且该第一齿轮和第二齿轮的转向相反；该第一齿轮和第二齿轮之间设有第三齿轮，该第三齿轮两侧分别与该第一齿轮和第二齿轮啮合；该第三齿轮中部套设在发电转轴上，该发电转轴两端设于该第二横板上的支座上；该发电转轴与位于该第二横板上的发电机的输入轴通过传动结构连接，使该发电转轴带动该发电机的输入轴转动；
该浮体包覆在该第一横板、第二横板、第三横板、第四横板外周，且内部与该第二横板、第三横板的边缘固定连接。
2.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述传动结构包括设于所述发电转轴上的第一皮带轮以及设于所述发电机输入轴上的第二皮带轮，二者之间通过传动皮带连接。
3.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述发电机为多个，分别通过所述传动结构与所述发电转轴连接；该传动结构包括设于所述发电转轴上的第一皮带轮以及设于所述发电机输入轴上的第二皮带轮；该第一皮带轮包括主动轮和被动轮，二者之间设有能相互啮合的齿结构；该主动轮固定于该发电转轴上并与该发电转轴同步转动，该被动轮可转动地设于该发电转轴，且与该第二皮带轮之间通过传动皮带连接；该主动轮和被动轮之间设有离合结构，使该主动轮和被动轮能够啮合和分离。
4.根据权利要求3所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述离合结构具有控制离合的开关，多个离合结构的开关分别连接至所述第二横板上的自动控制器，该自动控制器与该第二横板上的位置传感器连接，通过该位置传感器检测到的第二横板与该齿条相对位置的数据，控制相应离合结构的开关。
5.根据权利要求3所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述离合结构包括具有升降装置的啮合拨杆和分离拨杆，设于所述第一皮带轮侧方的第二横板上；该主动轮外周设有沿径向向外延伸的转杆；该啮合拨杆和分离拨杆顶部均设有折线型的导向杆，且两个导向杆的折线方向相反。
6.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述第二横板底部设有密封箱，该密封箱将所述第四竖杆的底部包覆在内。
7.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述第二横板的通孔内固定设有定位套筒，所述第三竖杆穿设于对应的定位套筒内。
8.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述第一竖杆、第二竖杆和第三竖杆的数目为4个。
9.根据权利要求1所述的利用海洋波浪能的发电装置，其特征在于：所述第一单向驱动齿轮、第二单向驱动齿轮均包括外部的外齿轮和内部的轴套，二者之间设有棘轮棘齿结构。
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