CN111963366B - 一种回转升降式潮流能发电装置 - Google Patents

一种回转升降式潮流能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明适用于潮流能发电装置技术领域，提供了一种回转升降式潮流能发电装置，所述基座平台的中部位置开设有通孔，所述通孔内转动连接有支撑立柱，所述支撑立柱的顶端设置有升降平台，且所述支撑立柱和所述升降平台转动连接，所述支撑立柱的底端固定连接有模块化潮流能发电装置，用于将潮流能转化为电能，所述基座平台的上表面位于所述支撑立柱的一侧竖直安装有多个升降单元，所述升降单元用于控制升降平台的升降高度，能够满足根据海水流速方向与潮汐涨落的高度改变工况的需求，提供一种效率高，又易于控制，集结构简单，转动、升降、回转于一身的回转升降式潮流能发电装置，可以独立设计制造，通用性强，便于保养和维修。

Description

一种回转升降式潮流能发电装置
技术领域
本发明属于潮流能发电装置技术领域，尤其涉及一种回转升降式潮流能发电装置。
背景技术
潮流能(tidal current energy)潮水在水平运动时所含有的动能(速度水头)，又称海流能，潮流能随潮汐的涨落每天2次改变大小和方向，能量与流速的平方和流量成正比，同时风是形成海流的主要动力，风吹动海水，使水表面运动起来，而水的动性又将这种运动传到海水深处，随着深度增加，海水流动速度降低，有时流动方向也会随着深度增加而逐渐改变，甚至出现下层海水流动方向与表层海水流动方向相反的情况，潮流能可用于发电，它不同于潮汐电站，一般无须建坝，同时发电不受洪、枯水等水文因素影响，不用筑坝、机动性强，颇受各国关注，已提出各种潮流能发电装置方案。
潮流能发电装备工作在恶劣的海洋和工况环境下，对潮流能发电装置具有较高的可靠性要求，同时由于海水流速方向与潮汐涨落的高度改变，需要一种结构紧凑、传动效率高、可靠性高、适用于不同流域的回转升降式潮流能发电装置来实现。
发明内容
本发明提供一种回转升降式潮流能发电装置，旨在提供一种适用于不同流域的、效率高，又易于控制，结构简单，集转动、升降、回转于一身的回转升降式潮流能发电装置，满足当前海水流速方向与潮汐涨落的高度改变的工况。
本发明是这样实现的，一种回转升降式潮流能发电装置，该装置包括基座平台和支撑立柱；所述基座平台的中部位置开设有通孔，所述通孔内转动连接有支撑立柱，所述支撑立柱的顶端设置有升降平台，且所述支撑立柱和所述升降平台转动连接，所述支撑立柱的底端固定连接有模块化潮流能发电装置，用于将潮流能转化为电能，所述基座平台的上表面位于所述支撑立柱的外周安装有多个升降单元和升降锁紧单元，所述升降单元用于控制升降平台的升降高度，各升降锁紧单元与升降平台滑动连接，且与对应的升降单元沿支撑立柱对称布置，所述升降锁紧单元用于控制升降平台位移的锁紧，所述支撑立柱的外壁设有回转单元，且回转单元位于前述升降单元和升降锁紧单元的内侧，所述回转单元用于调整支撑立柱的转动。
优选的，所述升降单元内均包括升降机构和升降动力源，所述升降机构的底部均固定连接所述基座平台的上表面，顶部均贯穿所述升降平台并和所述升降动力源的底部固定连接，所述升降动力源的下表面均和所述升降平台的上表面固定连接。
优选的，所述升降锁紧单元内均包括数个锁紧导向柱和锁紧单元，所述锁紧导向柱均竖直安装于所述基座平台的上表面，且和所述升降平台滑动连接，所述锁紧导向柱的顶部均固定连接有所述锁紧单元。
优选的，所述回转单元包括角度反馈模块、回转驱动组件、回转齿轮和支撑轴承，所述回转齿轮套装在支撑立柱的外侧，所述回转齿轮的下表面设有和所述基座平台连接的支撑轴承，所述回转齿轮外装有回转驱动组件，且所述回转齿轮和回转驱动组件的输出端啮合连接，所述的角度反馈模块安装在回转齿轮上，且与之啮合连接。
优选的，所述模块化潮流能发电装置包括叶片、轮毂、增速箱和发电机，所述支撑立柱的底端和所述发电机的外壁固定连接，所述发电机的一侧固定连接有增速箱，所述增速箱远离所述发电机的一侧通过螺栓固定连接有轮毂，所述轮毂的外周壁上分布有多个叶片。
优选的，所述升降动力源和回转驱动组件均通过导线电性连接有控制系统。
优选的，所述锁紧单元的底部装有测距模块，所述测距模块和角度反馈模块均通过导线电性连接有控制系统。
优选的，所述轮毂内设有调距机构，且调距机构通过导线电性连接有控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的装置采用效率高，又易于控制的结构，集结构简单，转动、升降、回转于一身，可以独立设计制造，通用性强，便于保养和维修，可以放置在海洋平台与深水养殖船上，通过升降、回转功能实现高效发电，该潮流能发电装置的电能可供给海洋平台与深水养殖船使用，具有很大的市场前景。
本发明的装置能够满足根据海水流速方向与潮汐涨落的高度改变工况的需求，在控制系统控制下，由升降动力源和升降机构组成系统的升降单元，由锁紧单元和锁紧导向柱组成系统的升降锁紧单元，在升降单元和升降锁紧单元的作用下，升降平台实现高度H的升降距离和到位锁定；在控制系统控制下，由角度反馈、回转驱动组件、回转齿轮、支撑轴承组成系统的回转单元配合，驱动支撑立柱的转动，实现潮流能发电装置的回转，满足各种工况的动作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1-升降动力源、2-升降平台、3-升降机构、4-基座平台、5-支撑立柱、6-角度反馈模块、7-回转驱动组件、8-回转齿轮、9-支撑轴承、10-叶片、11-轮毂、12-增速箱、13-发电机、14-锁紧单元、15-锁紧导向柱、16-控制系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种回转升降式潮流能发电装置，该装置包括基座平台4和支撑立柱5；所述基座平台4的中部位置开设有通孔，所述通孔内转动连接有支撑立柱5，所述支撑立柱5的顶端设置有升降平台2，且所述支撑立柱5和所述升降平台2转动连接，所述支撑立柱5的底端固定连接有模块化潮流能发电装置，用于将潮流能转化为电能，所述基座平台4的上表面位于所述支撑立柱5的外周安装有多个升降单元和升降锁紧单元，所述升降单元用于控制升降平台2的升降高度，各升降锁紧单元与升降平台2滑动连接，且与对应的升降单元沿支撑立柱5对称布置，所述升降锁紧单元用于控制升降平台位移的锁紧，所述支撑立柱5的外壁设有回转单元，且回转单元位于前述升降单元和升降锁紧单元的内侧，所述回转单元用于调整支撑立柱5的转动。
在本实施方式中，由数个升降动力源1和升降机构3组成系统的升降单元，升降动力源1提供压力给升降机构3，根据海水的高度，在控制系统16控制下，实现升降机构3的位移变化，在此升降单元的作用下，最终实现升降平台2的高度调整，实现潮流能发电装置的高度H的升降距离变化，同时由数个锁紧单元14和锁紧导向柱15组成系统的升降锁紧单元，实现升降位移的及时锁紧功能，同时提供反馈信号给控制系统16，实现一个升降闭环的反馈的系统，由角度反馈模块6、回转驱动组件7、回转齿轮8、支撑轴承9组成系统的回转单元，根据海水流向的变化，在控制系统16控制下，调整回转单元的角度，该回转单元驱动支撑立柱5的转动，同时根据海水流速方向与角度反馈模块6的作用下，及时驱动支撑立柱5，调整模块化潮流能发电装置的方向，该系统是回转闭环的反馈的系统；由叶片10、轮毂11、增速箱12、发电机13组成模块化潮流能发电装置，其中叶片10在不同速度的海流的作用下，共同驱动增速箱12，实现发电机13的发电功能，同时轮毂11具有内部调距机构，通过内部调距机构，实现叶片10的角度变化，使得本装置传动效率高、可靠性高、可适用于不同流域。
请参阅图1，进一步的，每个升降单元内均包括升降机构3和升降动力源1，升降机构3的底部固定连接基座平台4的上表面，顶部均贯穿升降平台2并和升降动力源1的底部固定连接，升降动力源1的下表面均和升降平台2的上表面固定连接。
在本实施方式中，工作人员通过控制系统16控制多个升降动力源1带动升降机构3升降，通过控制升降机构3的升降，实现升降平台2的升降，使得模块化潮流能发电装置能够上下升降，提高了本装置的功能性，使得本装置可适用于多种海域。
请参阅图1，进一步的，每个升降锁紧单元内均包括锁紧导向柱15和锁紧单元14，锁紧导向柱15均竖直安装于基座平台4的上表面，且和升降平台2滑动连接，锁紧导向柱15的顶部均固定连接有锁紧单元14。
在本实施方式中，数个锁紧导向柱15的顶端分别设置在对应的锁紧单元14内，同时升降平台2滑动连接在数个锁紧导向柱15上，当升降平台2升降至工作人员预设位置时，控制系统16通过锁紧单元14将升降平台2锁死，防止其继续运动，达到稳定固定的效果；所述锁紧单元14的底部装有测距模块，用于到位后进行距离检测，并且反馈给控制系统16。
请参阅图1，进一步的，回转单元包括角度反馈模块6(采用转舵角度反馈传感器)、回转驱动组件7、回转齿轮8和支撑轴承9，所述回转齿轮8套装在支撑立柱5的外侧，所述回转齿轮8的下表面设有和所述基座平台4连接的支撑轴承9，所述回转齿轮8外装有回转驱动组件7，且所述回转齿轮8和回转驱动组件7的输出端啮合连接，所述的角度反馈模块6安装在回转齿轮8上，且与之啮合连接。
在本实施方式中，通过控制系统16控制回转驱动组件7，使得回转驱动组件7的输出端带动支撑立柱5外侧的回转齿轮8在支撑轴承9上转动，进而带动支撑立柱5转动，使得支撑立柱5在转动的同时带动安装在底部的模块化潮流能发电装置转动，实现多元化的发电效能，提高本装置的实用性，同时回转齿轮8会带动角度反馈模块6转动，角度反馈模块6通过信号连接将模块化潮流能发电装置的转向角度及时反馈给控制系统16，使用者通过控制系统16可以及时控制回转驱动组件7，实现本装置的实用性和智能化。
请参阅图1，进一步的，模块化潮流能发电装置包括叶片10、轮毂11、增速箱12和发电机13，支撑立柱5的底端和发电机13的外壁固定连接，发电机13的一侧固定连接有增速箱12，增速箱12远离发电机13的一侧通过螺栓固定连接有轮毂11，轮毂11的外周壁上分布有多个叶片10。
在本实施方式中，工作人员将模块化潮流能发电装置放置在海水中，通过海水的流动带动多个叶片10绕轮毂11转动，使得轮毂11将潮流能转化成旋转动能传递给增速器12，增速器12将传递来的旋转动能整合后传递给发电机13。使得发电机13产生电机供给海洋平台与深水养殖船使用。
请参阅图1，进一步的，升降动力源1和回转驱动组件7均通过导线电性连接有控制系统16；所述轮毂11内设有调距机构，且调距机构通过导线电性连接有控制系统16。
在本实施方式中，工作人员可通过控制系统16控制多个升降动力源1带动升降平台2升降，控制调距机构小幅度带动轮毂11转动，轮毂11的角度变化，进而使得叶片10能根据潮流变化收集到更多潮流能，加大了本装置实用性能，回转驱动组件7在控制系统16的控制下输出端旋转带动回转齿轮8转动，使得回转齿轮8带动支撑立柱5转动，支撑立柱5转动带动模块化潮流能发电装置转动，实现潮流能的最大化利用。
请参阅图1，进一步的，锁紧单元14和角度反馈模块6均信号连接控制系统16。
在本实施方式中，工作人员通过接收多个锁紧单元14和角度反馈模块6传递回的信号及时控制升降平台2的升降高度和支撑立柱5的旋转角度。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，
1)由数个升降动力源1和升降机构3组成系统的升降单元，在升降单元的作用下，升降平台2实现高度H的升降距离；
2)由角度反馈模块6、回转驱动组件组件7、回转齿轮8、支撑轴承9组成系统的回转单元；该回转单元驱动支撑立柱5的转动；
3)根据海水流速方向与角度反馈模块6的作用下，及时驱动支撑立柱5，调整模块化潮流能发电装置的方向；
4)由叶片10、轮毂11、增速箱12、发电机13组成模块化潮流能发电装置；轮毂11具有内部调距机构，通过内部调距机构，实现叶片10的角度变化；
5)叶片10在海流的作用下，驱动增速箱12，实现发电机13的发电功能；
6)由锁紧单元14和数个锁紧导向柱15组成系统的升降锁紧单元，用于控制升降平台2的升降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种回转升降式潮流能发电装置，其特征在于：该装置包括基座平台（4）和支撑立柱（5）；所述基座平台（4）的中部位置开设有通孔，所述通孔内转动连接有支撑立柱（5），所述支撑立柱（5）的顶端设置有升降平台（2），且所述支撑立柱（5）和所述升降平台（2）转动连接，所述支撑立柱（5）的底端固定连接有模块化潮流能发电装置，用于将潮流能转化为电能，所述基座平台（4）的上表面位于所述支撑立柱（5）的外周安装有多个升降单元和升降锁紧单元，所述升降单元用于控制升降平台（2）的升降高度，各升降锁紧单元与升降平台（2）滑动连接，且与对应的升降单元沿支撑立柱（5）对称布置，所述升降锁紧单元用于控制升降平台位移的锁紧，所述支撑立柱（5）的外壁设有回转单元，且回转单元位于前述升降单元和升降锁紧单元的内侧，所述回转单元用于调整支撑立柱（5）的转动；
每个所述升降单元均包括升降机构（3）和升降动力源（1），所述升降机构（3）的底部均固定连接所述基座平台（4）的上表面，顶部均贯穿所述升降平台（2）并和所述升降动力源（1）的底部固定连接，所述升降动力源（1）的下表面均和所述升降平台（2）的上表面固定连接；
每个所述升降锁紧单元均包括锁紧导向柱（15）和锁紧单元（14），所述锁紧导向柱（15）竖直安装于所述基座平台（4）的上表面，且和所述升降平台（2）滑动连接，所述锁紧导向柱（15）的顶部固定连接有所述锁紧单元（14）；
所述回转单元包括角度反馈模块（6）、回转驱动组件（7）、回转齿轮（8）和支撑轴承（9），所述回转齿轮（8）套装在支撑立柱（5）的外侧，所述回转齿轮（8）的下表面设有和所述基座平台（4）连接的支撑轴承（9），所述回转齿轮（8）外装有回转驱动组件（7），且所述回转齿轮（8）和回转驱动组件（7）的输出端啮合连接，所述的角度反馈模块（6）安装在回转齿轮（8）上，且与之啮合连接。
2.根据权利要求1所述的一种回转升降式潮流能发电装置，其特征在于：所述模块化潮流能发电装置包括叶片（10）、轮毂（11）、增速箱（12）和发电机（13），所述支撑立柱（5）的底端和所述发电机（13）的外壁固定连接，所述发电机（13）的一侧固定连接增速箱（12），所述增速箱（12）远离所述发电机（13）的一侧通过螺栓固定连接有轮毂（11），所述轮毂（11）的外周壁上分布有多个叶片（10）。
3.根据权利要求1所述的一种回转升降式潮流能发电装置，其特征在于：所述升降动力源（1）和回转驱动组件（7）均通过导线电性连接有控制系统（16）。
4.根据权利要求1所述的一种回转升降式潮流能发电装置，其特征在于：所述锁紧单元（14）的底部装有测距模块，所述测距模块和角度反馈模块（6）均通过导线电性连接有控制系统（16）。
5.根据权利要求2所述的一种回转升降式潮流能发电装置，其特征在于：所述轮毂（11）内设有调距机构，且调距机构通过导线电性连接有控制系统（16）。
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