CN111706457B - 一种与近海风机结合的海洋能发电装置 - Google Patents

一种与近海风机结合的海洋能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种与近海风机结合的海洋能发电装置，竖杆向上穿过第二支撑板，螺杆向上穿过第一支撑板并与第一发电机输入轴的齿轮垂直啮合，漂浮板上下浮动中带动齿轮转动，第一发电机发电；限位板对漂浮板上下浮动的幅度进行限位；第三支撑板上设置一旋转平台和一圈电磁导轨，电磁导轨内设有若干滚珠，滚珠固定设于连接杆底部，连接杆与旋转平台同时对潮流能发电装置进行支撑；潮流能发电装置包括一横卧的套筒，套筒内设有转轴横卧的转轮，转轮四周设有螺旋桨，转轮两端与第二发电机连接，第二发电机连接与储能器连接。本发明提高海洋能发电装置的能源利用率，且实现多种类能源发电时的稳定可靠的平台安装，提高发电的可靠性。

Description

一种与近海风机结合的海洋能发电装置
技术领域
本发明涉及一种与近海风机结合的海洋能发电装置，属于海洋能发电技术领域。
背景技术
海洋能是可再生的绿色环保清洁能源，在未来能源结构调整升级中将发挥重要作用，通过海洋能发电既能提供近海、岛屿作业所需的生活用电，也可以为边远海域的国防、海洋开发等活动提供能量，应用市场非常广阔。对保障我国经济社会发展面临能源安全、生态环境保护和应对气候变化多重压力有重要意义。
但是现有的海洋能发电装置的能源利用率比较低，且没有稳定可靠的平台安装，使得发电的可靠性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种与近海风机结合的海洋能发电装置，提高海洋能发电装置的能源利用率，且实现多种类能源发电时的稳定可靠的平台安装，提高发电的可靠性。
本发明采取以下技术方案：
一种与近海风机结合的海洋能发电装置，包括基架，所述基架内自上而下设有第一支撑板13、第二支撑板12、第三支撑板10；所述第一支撑板13上设置储能器5、第一发电机4；漂浮板9上端与竖杆11固定连接，竖杆11的上部为螺杆3；竖杆11向上穿过第二支撑板12，螺杆3向上穿过第一支撑板13并与所述第一发电机4输入轴的齿轮2垂直啮合，所述漂浮板9上下浮动中带动所述齿轮2转动，第一发电机4发电；所述竖杆11上位于第一支撑板与第二支撑板之间的部位设有限位板8，所述限位板8对漂浮板9上下浮动的幅度进行限位；所述第三支撑板10上设置一旋转平台22和一圈电磁导轨，所述电磁导轨内设有若干滚珠21，所述滚珠21固定设于连接杆20底部，所述连接杆20与所述旋转平台22同时对潮流能发电装置进行支撑；所述潮流能发电装置包括一横卧的套筒18，所述套筒18内设有转轴横卧的转轮14，所述转轮14四周设有螺旋桨17，所述转轮14两端与第二发电机16连接，所述第二发电机16连接与所述储能器5连接。
优选的，所述基架顶部设有风力发电机，所述风力发电机与所述储能器5连接。
优选的，所述螺旋桨17设有转速检测器，所述转速检测器与所述电磁导轨电连接，当转速大于设定值时，所述电磁导轨吸附所述滚珠21，将所述旋转平台22锁定，当转速小于设定值时，所述电磁导轨释放所述滚珠21，所述潮流能发电装置随所述旋转平台22转动至适合潮流方向的角度。
进一步的，所述套筒18两端设有导流罩15，所述导流罩15呈外扩式喇叭口形状。
优选的，所述储能器5与蓄电池1连接，所述蓄电池1设置于所述第二支撑板13上。
优选的，所述基架上具有一横板6，所述横板6的上端固定连接有风机基座，所述横板6的底端四角均固定连接有导管架7，四个所述导管架7之间从上至下依次固定连接有所述第一支撑板13、第二支撑板12和第三支撑板10。
优选的，所述第二发电机16与套筒内侧壁之间固定连接有支架19。
进一步的，所述第一发电机4与第二发电机16的输出端均与储能器5的输入的电性连接，所述储能器5的输出端与蓄电池1的输入的电性连接，所述风力发电机的输出端与储能器5的输入端电性连接。
优选的，所述储能器5上设有控制器，所述控制器采用STM32单片机制成。
优选的，所述储能器5为电容。
本发明的有益效果在于：
1)将本发电装置固定在海床上，漂浮板可以在海面上随着海浪上下漂浮，进而带动第一发电机旋转，对储能器进行充电，同时底部的螺旋桨也可以在潮汐作用下被海水带动旋转，实现两侧第二发电机旋转发电，进而对储能器供电，储能器中的电能冲入蓄电池中，通过多设置两种形势的能量利用系统，融合波浪能发电、潮流能发电，综合发挥优势，提高发电的利用率；
2)多个支撑板构成的平台结构稳定，具有很好的可靠性。
3)漂浮板带动螺杆上下升降，从而与齿轮之间实现垂直传动，同时第二支撑板与第一支撑板之间设置限位块实现升降幅度的限位，结构简单，设计巧妙；
4)潮流能发电装置采用了横卧式的套筒，并且在其底部设置了旋转平台，潮流能发电装置可自行根据潮流方向转动至适合的角度，同时，当螺旋桨转速超过设定值时，为了避免潮流能发电装置转动速度过大导致的可靠性问题，电磁导轨可将滚珠吸附固定，当当螺旋桨转速低于设定值时，电磁导轨释放所述滚珠，潮流能发电装置恢复自由转动，可靠性高。
附图说明
图1为本发明与近海风机结合的海洋能发电装置的结构示意图；
图2为图1中的A处结构放大示意图。
图中：1-蓄电池，2-齿轮，3-螺杆，4-第一发电机，5-储能器，6-横板，7-导管架，8-限位块，9-漂浮板，10-第三支撑板，11-竖杆，12-第二支撑板，13-第一支撑板，14-转轮，15-导流罩，16-第二发电机，17-螺旋桨，18-套筒，19-支架，20-连接杆，21-滚珠，22-旋转平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
请参阅图1-2，包括横板6，横板6的上端固定连接有风机基座，风机将风能转化为电能，横板6的底端四角均固定连接有导管架7，四个导管架7之间从上至下依次固定连接有第一支撑板13、第二支撑板12和第三支撑板10，多个组件组成一个坚固的框架结构，保障了平台的稳定，同时横板6对下方的物件进行一定遮挡，避免被太阳晒坏或雨水淋坏，第一支撑板13上依次固定连接有储能器5、第一发电机4与蓄电池1，第一发电机4的输出轴末端固定连接有齿轮2，第一支撑板13与第二支撑板12上分别滑动插设有螺杆3与竖杆11，螺杆3的上端与齿轮2相互啮合，螺杆3的与竖杆11固定连接，竖杆11的下端固定连接有漂浮板9，漂浮板9在海浪的作用下可以上下浮动，进而通过竖杆11与螺杆3带动齿轮2旋转，进而实现第一发电机4的旋转，进而实现将波浪能转化为动能再转为电能存储在储能器5中，当储能器5中的电能存积到一定量后，再冲入蓄电池1中，便于后期的使用。
参见图2，第三支撑板10上设置一旋转平台22和一圈电磁导轨，所述电磁导轨内设有若干滚珠21，所述滚珠21固定设于连接杆20底部，所述连接杆20与所述旋转平台22同时对潮流能发电装置进行支撑；所述潮流能发电装置包括一横卧的套筒18，所述套筒18内设有转轴横卧的转轮14，所述转轮14四周设有螺旋桨17，所述转轮14两端与第二发电机16连接，所述第二发电机16连接与所述储能器5连接。
发电机16与套筒内侧壁之间固定连接有支架19，螺旋桨17在潮流能的作用下被带动旋转，进而带动两侧的第二发电机16的旋转，电能也存储在储能器5中。
参见图1，第一发电机4与第二发电机16的输出端均与储能器5的输入的电性连接，储能器5的输出端与蓄电池1的输入的电性连接，风机的输出端与储能器5的输入端电性连接，便于电能的传递与存储；进一步的，储能器5上设有控制器，控制器采用STM32单片机制成，STM32单片机造价低，当储能器5中存储了一定量的电能后，通过控制器对储能器5中存储的电能进行输送至蓄电池1内；进一步的，竖杆11上固定套接有限位块8，限位块8位于第一支撑板13和第二支撑板12之间，限位块8避免了插杆11与螺杆3组成的杆体与第二支撑板12滑脱，造成发电失败；进一步的，套筒18的两侧均固定连接有导流罩15，目的是增加套筒18内水流流量，即增大套筒18内水流的流速，增大发电效能；进一步的，储能器5为电容，便于获取且成本低。
工作原理：将本发装置固定在近海的海床上，上部的风机可以将风能转化为电能，使得在涨潮时候，第一支撑板13依然可以高出于海面，保障上部电气不会泡在水中，漂浮板9在海平面上随着海浪漂浮上下，进而通过竖杆11和螺杆3带动齿轮2的旋转，进而实现第一发电机4的旋转发电，然后电能进入储能器5中，发电组件的结构简单且稳定，可以长期运行，海水在潮汐作用下，近海潮水每天会有两次方向相反的流动，流动的海水会带动螺旋桨17的旋转进而实现第二发电机16的旋转并发电，电量也是发送至储能器5中，当储能器5中的电能存储到一定量后，通过控制器将电能传递至蓄电池1中，便于后期的使用。参见图2，潮流能发电装置采用了横卧式的套筒，并且在其底部设置了旋转平台，潮流能发电装置可自行根据潮流方向转动至适合的角度，同时，当螺旋桨转速超过设定值时，为了避免潮流能发电装置转动速度过大导致的可靠性问题，电磁导轨可将滚珠吸附固定，当当螺旋桨转速低于设定值时，电磁导轨释放所述滚珠，潮流能发电装置恢复自由转动，可靠性高。
本发明的结构稳定且合理，能够长时间在海床上运行，同时在一个底座上有机的将多种能量转换发电方式结合在一起，实现较高的能源利用率。

Claims (9)

1.一种与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：
包括基架，所述基架内自上而下设有第一支撑板（13）、第二支撑板（12）、第三支撑板（10）；
所述第一支撑板（13）上设置储能器（5）、第一发电机（4）；
漂浮板（9）上端与竖杆（11）固定连接，竖杆（11）的上部为螺杆（3）；竖杆（11）向上穿过第二支撑板（12），螺杆（3）向上穿过第一支撑板（13）并与所述第一发电机（4）输入轴的齿轮（2）垂直啮合，所述漂浮板（9）上下浮动中带动所述齿轮（2）转动，第一发电机（4）发电；所述竖杆（11）上位于第一支撑板与第二支撑板之间的部位设有限位板（8），所述限位板（8）对漂浮板（9）上下浮动的幅度进行限位；
所述第三支撑板（10）上设置一旋转平台（22）和一圈电磁导轨，所述电磁导轨内设有若干滚珠（21），所述滚珠（21）固定设于连接杆（20）底部，所述连接杆（20）与所述旋转平台（22）同时对潮流能发电装置进行支撑；
所述潮流能发电装置包括一横卧的套筒（18），所述套筒（18）内设有转轴横卧的转轮（14），所述转轮（14）四周设有螺旋桨（17），所述转轮（14）两端与第二发电机（16）连接，所述第二发电机（16）与所述储能器（5）连接；
基架顶部设有风力发电机；
所述螺旋桨（17）设有转速检测器，所述转速检测器与所述电磁导轨电连接，当转速大于设定值时，为了避免潮流能发电装置转动速度过大，所述电磁导轨吸附所述滚珠（21），将所述旋转平台（22）锁定，当转速小于设定值时，所述电磁导轨释放所述滚珠（21），所述潮流能发电装置随所述旋转平台（22）转动至适合潮流方向的角度。
2.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述风力发电机与所述储能器（5）连接。
3.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述套筒（18）两端设有导流罩（15），所述导流罩（15）呈外扩式喇叭口形状。
4.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述储能器（5）与蓄电池（1）连接，所述蓄电池（1）设置于所述第一支撑板（13）上。
5.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述基架上具有一横板（6），所述横板（6）的上端固定连接有风机基座，所述横板（6）的底端四角均固定连接有导管架（7），四个所述导管架（7）之间从上至下依次固定连接有所述第一支撑板（13）、第二支撑板（12）和第三支撑板（10）。
6.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述第二发电机（16）与套筒内侧壁之间固定连接有支架（19）。
7.如权利要求4所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述第一发电机（4）与第二发电机（16）的输出端均与储能器（5）的输入端电性连接，所述储能器（5）的输出端与蓄电池（1）的输入端电性连接，所述风力发电机的输出端与储能器（5）的输入端电性连接。
8.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述储能器（5）上设有控制器，所述控制器采用STM（32）单片机制成。
9.如权利要求1所述的与近海风机结合的海洋能发电装置，其特征在于：所述储能器（5）为电容。
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