CN112360670B - 用于围栏养殖的发电消波堤 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于围栏养殖的发电消波堤，包括：消波堤主体，其内开设有容纳腔；水力叶轮，其位于所述容纳腔内、且利用冲击到所述涡形腔内的水流旋转；发电机，其利用所述水力叶轮的旋转进行发电；所述水力叶轮上设有可径向伸缩的多个叶片，在所述消波堤主体的迎波面上设有与所述容纳腔相连通的进水口，在流入所述进水口的水流冲击推动所述水力叶轮旋转的方向上所述叶片逐渐径向缩进。通过冲击到消波堤主体的海浪进行发电，并且抵挡海浪对围栏养殖区域的冲击侵害，不仅可以对围栏养殖区域进行防风浪的保护，而且可以利用海浪冲击高效环保可持续地产生电能，利用存储电能，就近对围栏养殖设备供电，实现为实时监控水质等设备的能源供应。

Description

用于围栏养殖的发电消波堤
技术领域
本发明属于围栏养殖技术领域，具体涉及一种用于围栏养殖的发电消波堤。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，人们对水产品需求总量急剧增加。围栏养殖是我国水产养殖的重要方式之一，是实现鱼类健康,优质,高产的一种规模化、集约化的高效养殖模式，对于拓展水产养殖发展空间，改善水产养殖产品品质，推动水产养殖健康发展等意义深远。
虽然围栏养殖优势大，但是海洋环境复杂多变，尤其是海上风浪巨大，造成养殖区域的设施损坏和养殖鱼类等水产受害产量下降。不仅如此，近年来海洋污染日益严重，水质污染对于水产品养殖是毁灭性的打击，实时监控水质变化，及时做出应对措施，是保护养殖产业的有效措施。然而监控水质等措施都需要能源，水产养殖区域又远离岸基补给，为远离海岸的设备供电成本高昂。
本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明针对现有技术中上述的问题，提出一种用于围栏养殖的发电消波堤，不仅可以对围栏养殖区域进行防风浪的保护，而且可以利用海浪冲击高效环保可持续地产生电能，利用存储电能，就近对围栏养殖设备供电，实现为实时监控水质等设备的能源供应。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种用于围栏养殖的发电消波堤，包括：
消波堤主体，其内开设有容纳腔；
水力叶轮，其位于所述容纳腔内、且利用冲击到所述涡形腔内的水流旋转；
发电机，其利用所述水力叶轮的旋转进行发电；
所述水力叶轮上设有可径向伸缩的多个叶片，在所述消波堤主体的迎波面上设有与所述容纳腔相连通的进水口，在流入所述进水口的水流冲击推动所述水力叶轮旋转的方向上所述叶片逐渐径向缩进。
进一步的，所述容纳腔为径向尺寸逐渐缩小的涡形结构。
进一步的，在所述叶片的外端设有与所述容纳腔的腔壁接触的滚轮。
进一步的，所述容纳腔具有位于所述消波堤主体内的第一腔壁、与所述第一腔壁的上端连接且凸出所述消波堤主体的迎波面的第二腔壁，所述第二腔壁与所述第一腔壁的下端之间形成所述进水口。
进一步的，所述水力叶轮具有叶轮轴、套设在所述叶轮轴上的多个叶轮单元，多个叶轮单元在所述水力叶轮的轴线方向排列设置，所述叶轮单元的周向间隔设有多个径向伸缩的叶片。
进一步的，所述叶轮单元具有套设在所述叶轮轴上的叶轮主体、周向间隔设在所述叶轮主体上的多个可伸缩的叶片、用于推动所述叶片伸出的弹性件。
进一步的，所述叶轮单元还具有沿所述叶轮主体的径向端面向外延伸设置的固定沿，所述弹性件设在所述固定沿上。
进一步的，所述叶轮轴上固设有与所述叶轮单元相配配的轴套，所述叶轮单元具有可旋转的套设在所述轴套上的叶轮主体，在所述轴套和叶轮主体之间设有可实现单向锁定所述轴套和叶轮主体的棘轮结构。
进一步的，所述棘轮结构具有开设在所述叶轮主体内侧的多个周向设置的棘轮槽、铰接设置在所述轴套上的且与所述棘轮槽相匹配的棘轮爪。
进一步的，在所述叶轮轴上设有多个与所述叶轮单元相匹配的叶轮主体，在所述轴套的轴向端面上设有所述棘轮爪。
进一步的，所述消波堤主体具有顶面、底面、弧形的迎波面、背面和两个侧面。
进一步的，在所述叶轮轴的两端设有位于所述消波堤主体外侧的主轴支架。
进一步的，在所述消波堤主体的顶面上设有太阳能发电板。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过冲击到消波堤主体的海浪进行发电，并且抵挡海浪对围栏养殖区域的冲击侵害，不仅可以对围栏养殖区域进行防风浪的保护，而且可以利用海浪冲击高效环保可持续地产生电能，利用存储电能，就近对围栏养殖设备供电，实现为实时监控水质等设备的能源供应。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明所提出的用于围栏养殖的发电消波堤的一个实施例的结构示意图；
图2为图1的右视结构示意图；
图3为图1的俯视结构示意图；
图4为图3中A-A向剖视结构示意图；
图5为图4中的消波堤主体的结构示意图；
图6为图4中水力叶轮的放大结构示意图；
图7为图6中叶轮单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，以靠近水力叶轮轴线的方向为“内”，反之为“外”。术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1-图7，是本发明所提出的用于围栏养殖的发电消波堤的一个实施例，一种用于围栏养殖的发电消波堤包括：消波堤主体10、水力叶轮20、发电机30，消波堤主体10设在围栏养殖区域靠近大海的一侧，用于挡止海浪的冲击并实现发电，消波堤主体10内开设有容纳腔11；水力叶轮20位于容纳腔11内，水力叶轮20利用冲击到容纳腔11内的水流旋转，进而带动发电机30实现发电。通过冲击到消波堤主体10的海浪进行发电，并且抵挡海浪对围栏养殖区域的冲击侵害，不仅可以对围栏养殖区域进行防风浪的保护，而且可以利用海浪冲击高效环保可持续地产生电能，利用存储电能，就近对围栏养殖设备供电，实现为实时监控水质等设备的能源供应。
参见图6和图7所示，水力叶轮20上设有可径向伸缩的多个叶片221，在消波堤主体10的迎波面上设有与容纳腔11相连通的进水口121，在流入进水口121的水流冲击推动水力叶轮20旋转的方向上叶片221逐渐径向缩进，消波堤主体10上还开设有与容纳腔11相连通的出水口。当叶片221转至进水口121，叶片221伸出最大面积，受海浪冲击后带动水力叶轮20旋转，叶片221在旋转过程中在容纳腔11内逐渐缩进；当叶片221旋转到靠近进水口121时，叶片221的伸出尺寸最小，保证了叶片221以最大面积垂直接受海浪冲击，转化更多动能，提高发电效率。
优选设置，参见图5所示，容纳腔11为径向尺寸逐渐缩小的涡形结构，可径向伸缩的叶片221与容纳腔11的腔壁接触，实现对于叶片221的缩进限位，叶片221的外端设有滚轮，滚轮与容纳腔11的腔壁接触，减少转动过程中的摩擦损耗。
容纳腔11具有位于消波堤主体10内的第一腔壁111、与第一腔壁111的上端连接的第二腔壁112，第二腔壁112凸出消波堤主体10的迎波面12，第一腔壁111和第二腔壁112围绕形成容纳腔11，第一腔壁111的上端和下端均与迎波面12连接，第二腔壁112与第一腔壁111的下端之间形成进水口121。海浪冲击到迎波面12上，迎波面12向上且向后的倾斜弧面，经进水口121冲入的水流冲击到位于进水口121处的叶片121上，给予叶片121向上的冲击力，推动水力叶轮20旋转。从右侧看水力叶轮20为顺时针旋转，此时为正向旋转。
参见图6和图7所示，水力叶轮20具有叶轮轴21、套设在叶轮轴21上的多个叶轮单元22，多个叶轮单元22在水力叶轮20的轴线方向排列设置，叶轮单元20的周向间隔设有多个径向伸缩的叶片221。也就是在轴向设置多个叶轮单元22，使得在波浪冲击时，冲击到的叶轮单元22旋转；使得叶轮单元22尺寸较小，旋转灵活，受力均匀，有利于提高发电效率。由于海浪是不规律且不连续的，消波堤主体10在水力叶轮20的轴线方向的尺寸较长，海浪冲击时并非同时冲击消波堤主体10的整体区域，也就是水流只能冲击到水力叶轮20的轴线方向的部分位置，如果使用整体的叶轮，叶轮转动惯量大，受力不均匀，产生大量损耗，发电效率低。
叶轮单元22具有套设在叶轮轴21上的叶轮主体222、周向间隔设在叶轮主体222上的多个可伸缩的叶片221、用于推动叶片221伸出的弹性件225。叶轮主体222为环筒形结构，叶片221可伸缩的设在叶轮主体222，弹性件225位于叶片221径向向外的弹力，通过容纳腔11的腔壁限定叶片221的缩进尺寸。叶轮单元22还具有沿叶轮主体222的径向端面向外延伸设置的固定沿223，弹性件23设在固定沿223上。弹性件225优选设置为拉簧。
为了实现水力叶轮20的单向分段式传递旋转力，叶轮轴21上固设有与叶轮单元22相匹配的轴套211，叶轮单元22具有可旋转的套设在轴套211上的叶轮主体222，在轴套211和叶轮主体222之间设有可实现单向锁定轴套211和叶轮主体222的棘轮结构。通过设置棘轮结构，实现海浪冲击的叶轮单元22在旋转时，棘轮结构使得轴套211和叶轮主体222锁定，使得叶轮单元22带动叶轮轴21旋转；此时，海浪没有冲击到的叶轮单元22不旋转，也就是叶轮轴21在旋转时，有部分叶轮单元22可能不旋转，或者多个叶轮单元22的旋转速度不同，使得叶轮轴2与部分叶轮单元22发生相对旋转，也就是棘轮结构使得锁定轴套211和叶轮主体222不锁定。
棘轮结构具有开设在叶轮主体222内侧的多个周向设置的棘轮槽224、铰接设置在轴套211上的棘轮爪212，棘轮爪212与棘轮槽224相匹配。在叶轮单元22在水流的驱动下正向旋转时，棘轮爪212位于棘轮槽224内，使得轴套211和叶轮套222之间锁定，使得叶轮单元22带动叶轮轴21旋转；在叶轮轴21旋转的速度高于部分叶轮单元22时，此时棘轮结构不起到锁定作用，使得叶轮轴21与叶轮单元22相对旋转。
在叶轮轴21上设有多个与叶轮单元21相匹配的轴套211，在轴套211的轴向端面上设有棘轮爪212。叶轮轴21的旋转驱动发电机30进行发电，叶轮轴21与发电机20的主轴直接连接、或者通过齿轮组连接。
消波堤主体10具有顶面13、底面、弧形的迎波面12、背面和两个侧面，消波堤主体10的顶面12安装太阳能发电板，实现水力和太阳能的综合发电，以应对不同天气的发电条件。在叶轮轴21的两端设有位于消波堤主体10外侧的主轴支架23，叶轮轴21与发电机30之间通过皮带40传递扭矩。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于围栏养殖的发电消波堤，其特征在于，包括：
消波堤主体，其内开设有容纳腔；
水力叶轮，其位于所述容纳腔内、且利用冲击到所述容纳腔内的水流旋转；
发电机，其利用所述水力叶轮的旋转进行发电；
所述水力叶轮上设有可径向伸缩的多个叶片，在所述消波堤主体的迎波面上设有与所述容纳腔相连通的进水口，在流入所述进水口的水流冲击推动所述水力叶轮旋转的方向上所述叶片逐渐径向缩进；
当所述叶片转至所述进水口时，所述叶片伸出最大面积，受海浪冲击后带动所述水力叶轮旋转，所述叶片在旋转过程中在所述容纳腔内逐渐缩进；当所述叶片旋转到靠近所述进水口时，所述叶片的伸出尺寸最小；保证了所述叶片以最大面积垂直接受海浪冲击；
所述容纳腔为径向尺寸逐渐缩小的涡形结构；所述容纳腔具有位于所述消波堤主体内的第一腔壁、与所述第一腔壁的上端连接的第二腔壁，所述第二腔壁凸出所述消波堤主体的迎波面，所述第一腔壁和第二腔壁围绕形成容纳腔；所述第一腔壁的上端和下端均与迎波面连接，所述第二腔壁与第一腔壁的下端之间形成进水口；
所述迎波面向上且向后的倾斜弧面；
所述水力叶轮具有叶轮轴、套设在所述叶轮轴上的多个叶轮单元；所述叶轮单元具有套设在所述叶轮轴上的叶轮主体、周向间隔设在所述叶轮主体上的多个可伸缩的叶片、用于推动所述叶片伸出的弹性件；
所述叶轮单元还具有沿所述叶轮主体的径向端面向外延伸设置的固定沿，所述弹性件设在所述固定沿上。
2.根据权利要求1所述的发电消波堤，其特征在于，在所述叶片的外端设有与所述容纳腔的腔壁接触的滚轮。
3.根据权利要求1或2所述的发电消波堤，其特征在于，多个叶轮单元在所述水力叶轮的轴线方向排列设置，所述叶轮单元的周向间隔设有多个径向伸缩的叶片。
4.根据权利要求3所述的发电消波堤，其特征在于，所述叶轮轴上固设有与所述叶轮单元相配的轴套，所述叶轮单元具有可旋转的套设在所述轴套上的叶轮主体，在所述轴套和叶轮主体之间设有可实现单向锁定所述轴套和叶轮主体的棘轮结构。
5.根据权利要求4所述的发电消波堤，其特征在于，所述棘轮结构具有开设在所述叶轮主体内侧的多个周向设置的棘轮槽、铰接设置在所述轴套上的且与所述棘轮槽相匹配的棘轮爪。
6.根据权利要求1或2所述的发电消波堤，其特征在于，在所述消波堤主体的顶面上设有太阳能发电板。
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