CN110067690B - 一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，包括系泊绳、第一扁平舱、第一软油管、第一牵引绳、第一接头、第一油囊、第二接头、第二牵引绳、第二软油管、第二扁平舱、铰接装置、第二油囊、阀组（梭阀、第一单向阀、第二单向阀）、小型油马达、齿轮箱、小型发电机、导线、电池。各节扁平舱之间通过铰接装置连接，在铰接处上、下扁平舱两侧各设有油囊，油囊上、下接头分别通过牵引绳紧箍固连于上、下扁平舱两侧，油囊上、下接头通过软油管连通上、下扁平舱内的阀组和小型油马达，实现潮流能向液压能的转换，小型油马达驱动小型发电机发电，所发的电储存在电池中，各节扁平舱内电池通过导线并联，导线在第一软油管、第一油囊内走线。本发明在复杂海流情况下平稳运行，其生存性强，且不会对海洋生物构成生命威胁，是一个很好的环境友好型装置。

Description

一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置
技术领域
本发明属于潮流能发电技术领域，特别是涉及一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置。
背景技术
在领海及专属经济区作业时，一些用于水文监测，数据采集，鱼群定位等的小型智能装备一般使用电池供电，这很大程度上限制了装置的长久续电能力，而海洋中潮流能蕴含总量巨大，若能成功开发加以利用，对智能装备的能量持续补充的意义重大。
目前，常见的潮流能发电装置为水平轴水轮机和竖轴水轮机，但在近海领域，海流和波浪能相互作用下，再加上涨潮和退潮现象，使得海流方向时刻变换，传统的水轮机只能面向海流的正方向发电效率最高，海流反向时水轮机发电效率低或基本不工作，在此情况下，亟需一种新型摆式潮流能发电装置，能够适应海流正反两个方向变换，并正常工作发电。
申请公布号为CN103912441A的中国专利公开了一种一种海浪发电装置，它采用的软管为敞开式，这样存在压力不足、需额外辅助设备防止软管交缠（使通口保持敞开）的技术问题，而且它还采用的是传统水轮机发电的技术手段。
发明内容
本发明旨在提供一种能够适应海流正反两个方向变换，并正常工作发电的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：
一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，它包括第一扁平舱、第一扁平舱与第二扁平舱首尾活动连接，在第一扁平舱与第二扁平舱连接处侧面成对设置油囊，油囊贴设在第一扁平舱、第二扁平舱外侧，成对设置的油囊分为第一油囊以及第二油囊，第一油囊、第二油囊的下端分别通过第一牵引绳、第四牵引绳与第一扁平舱侧壁连接，第一油囊、第二油囊的上端分别通过第二牵引绳、第三牵引绳与第二扁平舱侧壁连接，在第一油囊以及第二油囊的下端口与分别与第一梭阀的a、b两端口连接，第一梭阀c口与油马达的进油口连接，油马达输出轴连接齿轮箱，齿轮箱输出轴连接发电机以实现发电，油马达的出油口分成两路分别与第一油囊的顶端、第二油囊的顶端联通，在第一扁平舱以及第二扁平舱上设有上升机构，上升机构可使各节扁平舱在潮流作用下具有向上升力，维持整个装置上扬。
还包括系泊绳和/或锚。
在油马达与第一油囊之间的油路上设有第一单向阀，在油马达与第二油囊之间的油路上设有第二单向阀。
在第一扁平舱与第二扁平舱内部设有扁平舱内电池。
上述第一牵引绳以及第二牵引绳为钢丝绳。
上述第一扁平舱与第二扁平舱之间通过铰链连接。
上述上升机构为设置在第一扁平舱与第二扁平舱两侧翼的褶皱飘带。
上述第一扁平舱与第二扁平舱首尾活动连接形成单个扁平舱单元，多个扁平舱单元首尾连接成线状结构体。
上述第一油囊的下端油口对接第一软油管的第一快速接头，所述第一软油管的另一端连通第一扁平舱内的阀组，第一油囊的上端油口对接第二软油管的第二快速接头，所述第二软油管的另一端连通第二扁平舱内的阀组。
上述发电机通过导线与扁平舱内电池连接，导线采用在第一软油管、第一油囊内走线方式，且第一油囊内盘绕部分导线。
本发明有如下有益效果：
1、从仿生学角度出发，设计多节扁平舱结构，多节扁平舱之间摆动形似海带的运动模式，能够在复杂海流情况下平稳运行，其生存性强，同时多节扁平舱之间的相对运动，不会对海洋生物构成生命威胁，是一个很好的环境友好型装置。
2、本发明采用油囊、梭阀、单向阀、小型油马达组成的液压回路，油囊设置在上扁平舱与下扁平舱铰接处两侧面各一个，当上、下扁平舱发生相对偏转时，会挤压一侧的油囊，通过梭阀、单向阀组成的阀组调节作用，使压力油进入小型油马达的方向不变，从而小型油马达持续旋转，将液压能转换成机械能。液压系统压力不大，但只要上、下扁平舱发生相对运动，油囊受挤压，就会有源源不断的压力油产生，且液压系统中阀组的调节克服压力油方向反复变化的问题。
3、本发明利用系泊系统实现多节扁平舱装置定位停驻，布置简单，迁移也便利。
4、本发明的各节扁平舱内设有电池组，每节扁平舱内的电池用导线并联，实现共同充、放电，增大整体蓄电量，导线的走线方式是在软油管、油囊内完成，避免与海水接触，造成腐蚀和快速老化。
5、本发明采用扁平舱结构，增大与海流接触面积，从而使各扁平舱之间产生更大转矩，提高了转换功率。
6、扁平舱两侧翼设有褶皱飘带，褶皱飘带的作用是使各节扁平舱在潮流作用下具有向上升力，整个装置处于上扬状态，时刻保持相对偏转，可以源源不断地实现发电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构组成示意图；
图2为本发明的海带型潮流能发电装置斜视图；
图3为本发明的扁平舱内部剖视图；
图4为本发明的扁平舱内部剖视放大图；
图5为本发明的油囊液压系统原理图；
图6为本发明的运动模式图；
图7和图8为本发明中油囊的受力状态图。
具体实施方式
如图1至8所示，一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，它包括第一扁平舱2、第一扁平舱2与第二扁平舱10首尾活动连接，在第一扁平舱2与第二扁平舱10连接处侧面成对设置油囊，油囊贴设在第一扁平舱2、第二扁平舱10外侧，成对设置的油囊分为第一油囊6以及第二油囊13，第一油囊6、第二油囊13的下端分别通过第一牵引绳4、第四牵引绳14与第一扁平舱2侧壁连接，第一油囊6、第二油囊13的上端分别通过第二牵引绳8、第三牵引绳11与第二扁平舱10侧壁连接，在第一油囊6以及第二油囊13的下端口与分别与第一梭阀15.1的a、b两端口连接，第一梭阀15.1c口与油马达16的进油口连接，油马达16输出轴连接齿轮箱17，齿轮箱17输出轴连接发电机18以实现发电，油马达14的出油口分成两路分别与第一油囊6的顶端、第二油囊13的顶端联通，在第一扁平舱2以及第二扁平舱10上设有上升机构，上升机构可使各节扁平舱在潮流作用下具有向上升力，维持整个装置上扬。
还包括系泊绳1和/或锚。
在油马达16与第一油囊6之间的油路上设有第一单向阀15.3，在油马达16与第二油囊13之间的油路上设有第二单向阀15.2。
在第一扁平舱2与第二扁平舱10内部设有扁平舱内电池20。
所述第一牵引绳4以及第二牵引绳8为钢丝绳。
所述第一扁平舱2与第二扁平舱10之间通过铰链12连接。
所述上升机构为设置在第一扁平舱2与第二扁平舱10两侧翼的褶皱飘带21。
所述第一扁平舱2与第二扁平舱10首尾活动连接形成单个扁平舱单元，多个扁平舱单元首尾连接成线状结构体。
所述第一油囊6的下端油口对接第一软油管3的第一快速接头5，所述第一软油管3的另一端连通第一扁平舱2内的阀组13，第一油囊6的上端油口对接第二软油管9的第二快速接头7，所述第二软油管9的另一端连通第二扁平舱10内的阀组。
所述发电机18通过导线19与扁平舱内电池20连接，导线19采用在第一软油管3、第一油囊6内走线方式，且第一油囊6内盘绕部分导线。
在图1和图2中，油马达16可采用小型油马达，发电机18可采用小型发电机，第一油囊6以及第二油囊13可由耐挤压橡胶材料制成；所采用的褶皱飘带21，其作用是使各节扁平舱在潮流作用下具有向上升力，维持整个装置上扬，各扁平舱所受浮力大于该装置总重。
如图3、4，在优选的方案中，所述第一油囊6的下端油口对接第一软油管3的第一快速接头5，所述第一软油管3的另一端连通第一扁平舱2内的阀组，所述阀组15由梭阀15.1、第一单向阀15.2、第二单向阀15.3组成，阀组15通过油管与小型油马达16连接，将液压能转换成机械能，所述小型油马达16输出轴连接齿轮箱17，齿轮箱17输出轴连接小型发电机18，实现发电，所发的电通过导线连通电池进行储存，为了实现各节扁平舱内电池20组并联，导线19采用在第一软油管3、第一油囊6内走线方式，且第一油囊6内盘绕部分导线，留足第一油囊6挤压变形造成导线19扯断风险。同理所述第一油囊6的上端油口对接第二软油管9的第二快速接头7，所述第二软油管9的另一端连通第二扁平舱10内的阀组。
如图5至图8所示，所述第二扁平舱10在潮流能作用下相对第一扁平舱2运动，当第二扁平舱10顺时针偏转时，通过第二牵引绳8牵扯第一油囊6，使第一油囊6处于挤压状态，另一端第二油囊13上下油口连接的牵引绳和软油管为柔性体，第二油囊13处于自由状态。所述第一油囊6被挤压出的油液流进阀组15，先通过梭阀15.1到小型油马达16，驱动小型油马达16旋转，由于压差作用，小型油马达16回油只会通过第一单向阀15.2流入第二油囊13中；当第二扁平舱10逆时针偏转时，液压传递反之，总之，小型油马达16始终处于定向旋转状态，持续为发电机18提供动力。
本发明工作原理如下：
以第一扁平舱与第二扁平舱之间运动为例进行说明。
1）在潮流能作用下，当第二扁平舱10顺时针偏转时，通过第二牵引绳8牵扯第一油囊6，使第一油囊6处于挤压状态，使海洋能转换成液压能，另一端第二油囊13上下油口连接的牵引绳和软油管为柔性体，第二油囊13处于自由状态。
2）第一油囊6被挤压出的油液流进阀组15，先通过梭阀15.1到小型油马达16，驱动小型油马达16旋转，由于压差作用，小型油马达16回油只会通过第一单向阀15.2流入第二油囊13中。
3）小型油马达16旋转经齿轮箱17后驱动小型发电机18发电，小型发电机18所发的电经导线储存于电池20中，每节扁平舱都有各自发电装置及电池储电装置，为了实现各节扁平舱内电池组并联，导线19采用在第一软油管3、第一油囊6内走线方式，且第一油囊6内盘绕部分导线，留足第一油囊6挤压变形造成导线19扯断风险。

Claims (9)

1.一种仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：它包括第一扁平舱（2）、第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）首尾活动连接，在第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）连接处侧面成对设置油囊，油囊贴设在第一扁平舱（2）、第二扁平舱（10）外侧，成对设置的油囊分为第一油囊（6）以及第二油囊（13），第一油囊（6）、第二油囊（13）的下端分别通过第一牵引绳（4）、第四牵引绳（14）与第一扁平舱（2）侧壁连接，第一油囊（6）、第二油囊（13）的上端分别通过第二牵引绳（8）、第三牵引绳（11）与第二扁平舱（10）侧壁连接，在第一油囊（6）以及第二油囊（13）的下端口与分别与第一梭阀（15.1）的两端口连接，第一梭阀（15.1）第三个端口与油马达（16）的进油口连接，油马达（16）输出轴连接齿轮箱（17），齿轮箱（17）输出轴连接发电机（18）以实现发电，油马达（16）的出油口分成两路分别与第一油囊（6）的顶端、第二油囊（13）的顶端联通，在第一扁平舱（2）以及第二扁平舱（10）上设有上升机构，上升机构可使各节扁平舱在潮流作用下具有向上升力，维持整个装置上扬。
2.根据权利要求1所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：还包括系泊绳（1）和/或锚。
3.根据权利要求1所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：在油马达（16）与第一油囊（6）之间的油路上设有第一单向阀（15.3），在油马达（16）与第二油囊（13）之间的油路上设有第二单向阀（15.2）。
4.根据权利要求3所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：在第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）内部设有扁平舱内电池（20）。
5.根据权利要求1所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：所述第一牵引绳（4）以及第二牵引绳（8）为钢丝绳。
6.根据权利要求1所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：所述第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）之间通过铰链（12）连接。
7.根据权利要求1所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：所述上升机构为设置在第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）两侧翼的褶皱飘带（21）。
8.根据权利要求1至7其中之一所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：所述第一扁平舱（2）与第二扁平舱（10）首尾活动连接形成单个扁平舱单元，多个扁平舱单元首尾连接成线状结构体。
9.根据权利要求4所述的仿海带结构微流体传动潮流能发电装置，其特征在于：所述发电机（18）通过导线（19）与扁平舱内电池（20）连接，第一油囊（6）的下端油口对接第一软油管（3）的第一快速接头（5），第一软油管（3）的另一端连通第一扁平舱（2）内的阀组，阀组（15）由梭阀（15.1）、第一单向阀（ 15.3 ） 、第二单向阀（ 15.2 ） 组成，导线（19）采用在第一软油管（3）、第一油囊（6）内走线方式，且第一油囊（6）内盘绕部分导线。
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