CN112523921A - 一种潮流能及河流能的多体发电船 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种潮流能及河流能的多体发电船，属于发电设备领域。该潮流能及河流能的多体发电船包括：主船体、至少一个副船体、捕能装置；各个所述副船体分别通过连接装置连接在所述主船体的外侧；发电设备安装在所述连接装置的上表面上；所述捕能装置安装在所述连接装置上；所述捕能装置的上端能够与所述发电设备连接。本发明采用多船体(双船体、三船体或多船体)结构将发电设备设置在水面的上方，增加了发电平台稳定性，使得发电平台更能适应水况差，波浪大的水域，减少了水下维修养护的费用。

Description

一种潮流能及河流能的多体发电船
技术领域
本发明属于发电设备领域，具体涉及一种潮流能及河流能的多体发电船。
背景技术
海洋能及河流能具有开发潜力大、可持续利用绿色清洁等优势，开发和利用海洋能及河流能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义，利用潮流能发电已成为新能源发电技术领域活跃的分支，对缓解能源紧张、降低环境污染具有重要的现实意义。
现有的海洋能发电装置一般都是将发电设备(发电机组、变速设备)直接放在水下与捕能装置连接。捕能装置中的叶轮的轮毂主轴与发电机直接相连或者通过变速设备与发电机相连，且都放置在水下,尽管这种装置更好的实现了发电,减少了发电功率损耗。但发电设备需要长期浸渍在水中，势必会对发电设备提出更高的要求，例如要求发电机组、变速齿轮箱、轮毂主轴等必须密封，以免水对变速设备和发电机组造成腐蚀破坏，过高的设备密封要求大大增加了投入成本，另外，发电机如果进水，发电机就会无法维修，必须更换新的发电机。
而且，发电设备均在水下造成水下设备的结构巨大，只能在水下进行维护或者启用更大的吊装设备将水下设备吊出水面后进行维护，这也造成后期维护费用巨大且维修时间长。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种潮流能及河流能的多体发电船，将发电设备设置在船体上，即不再浸渍在水中，增加发电平台稳定性，并减少水下维修养护的费用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种潮流能及河流能的多体发电船，包括：主船体、至少一个副船体、捕能装置；
各个所述副船体分别通过连接装置连接在所述主船体的外侧；
发电设备安装在所述连接装置的上表面上；
所述捕能装置安装在所述连接装置上；
所述捕能装置的上端能够与所述发电设备连接。
所述捕能装置包括：叶轮、水下转动轴、水上转动轴、连接臂和柔性传动部件；
所述连接臂为壳体结构，在所述连接臂的上端和下端分别设有出口；
所述水上转动轴安装在所述连接臂的内腔的上部，其一端从连接臂上端的出口伸出后与所述发电设备连接；
所述水下转动轴安装在所述连接臂的内腔的下部，其一端从连接臂下端的出口伸出后与所述叶轮连接；
所述水上转动轴和水下转动轴平行设置，两者之间通过柔性传动部件连接；
所述柔性传动部件位于所述连接臂的内腔中。
所述捕能装置的叶轮的叶片所在的平面是铅垂面，且与主船体的中心轴线所在的铅垂面垂直。
所述柔性传动部件采用皮带、绳索或者柔性链条；
所述柔性传动部件采用一个头尾相连的整体部件，其下部螺旋缠绕在所述水下转动轴上，其上部螺旋缠绕在所述水上转动轴上；
或者，所述柔性传动部件采用N根平行的链条,N大于等于2；在所述水上转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘，在水下转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘；每根链条的上部绕过水上转动轴上的齿盘，下部绕过水下转动轴上的齿盘。
优选的，在所述捕能装置的前方设置有中部导流装置，所述中部导流装置安装在所述连接装置上；
所述中部导流装置包括多个导流板和/或阻拦网；
各个导流板的中心轴线位于同一个平面内，该平面与所述捕能装置的叶片所在的平面平行；每个导流板所在的平面为铅垂面，且与捕能装置的叶片所在的平面垂直；
所述阻拦网所在的平面与捕能装置的叶片所在的平面平行，并且位于叶片的前面。
优选的，所述导流板采用直角梯形结构，所述直角梯形的上底位于下方，下底位于上方，形成向下的角度，该向下的角度为迎流位置，即水流先经过导流板的向下的角度，然后往导流板的后方流；
所述阻拦网采用刚性过滤网，所述刚性过滤网的网眼的尺寸大于等于5cm*5cm。
所述捕能装置、中部导流装置分别通过可升降结构安装在所述连接装置上；
所述可升降结构采用液压升降杆或者气动升降杆；
或者，所述可升降结构包括内支撑杆和外筒；在所述连接装置上安装所述内支撑杆和外筒，两者同轴线设置；所述内支撑杆的下端固定连接在连接装置的上端面上，所述内支撑杆与所述连接装置的上端面垂直；所述外筒套在所述内支撑杆上，并能够沿内支撑杆的长度方向往复移动；在所述外筒上开有螺纹孔，在螺纹孔内安装有紧固螺栓，在所述内支撑杆上沿长度方向开有多个螺纹孔，所述捕能装置或者中部导流装置的上端与所述外筒连接；
或者，所述可升降结构采用定位铰链；在所述连接装置上开有槽，所述捕能装置或者中部导流装置的上端通过安装在所述槽两侧的定位铰链与连接装置连接；
或者，所述可升降结构采用翻折架和定位铰链，所述翻折架为框架结构，其上端通过定位铰链连接在连接装置上，下端与捕能装置或者中部导流装置连接。
在所述主船体的后部安装有尾部导流装置；
所述尾部导流装置包括两个尾部导流板；
两个尾部导流板对称设置在所述主船体的尾部的两侧。
所述连接装置采用平板或者桁架，其一端与主船体连接，另一端与副船体的上表面连接；
在所述连接装置的上表面上安装有发电壳体；
所述发电设备安装在所述发电壳体的内腔中；
所述发电设备包括发电机组或者包括变速设备和发电机组；
所述捕能装置的水上转动轴穿过发电壳体后与发电设备连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用多船体(双船体、三船体或多船体)结构将发电设备设置在水面的上方，增加了发电平台稳定性，使得发电平台更能适应水况差，波浪大的水域，减少了水下维修养护的费用。
附图说明
图1本发明潮流能及河流能的多体发电船的前视立体图；
图2本发明潮流能及河流能的多体发电船的后视立体图；
图3本发明潮流能及河流能的多体发电船中的捕能装置的立体图；
图4本发明潮流能及河流能的多体发电船中的多个中部导流板组合的立体图；
图5本发明潮流能及河流能的多体发电船中的单个中部导流板的主视图；
图6本发明潮流能及河流能的多体发电船中的尾部导流板的立体图；
图7本发明潮流能及河流能的多体发电船中的捕能装置的传动装置结构示意图；
图8本发明潮流能及河流能的多体发电船中的中部导流板和捕能装置向上翻折后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1和图2所示，本发明潮流能及河流能的多体发电船包括主船体2、至少一个副船体1、中部导流装置3、尾部导流装置4和捕能装置5。
各个副船体1分别通过连接装置6连接在主船体2的外侧，如果采用两个副船体，则可以如图1所示，将两个副船体1对称设置在主船体2的两侧。
各个所述连接装置6采用平板或者桁架，各个所述连接装置的一端与主船体2连接，另一端与副船体1的上表面连接。主船体和副船体能够使连接装置位于水面上，进而使整个发电设备漂浮在水上，且便于在水中移动。
在所述连接装置的上表面上安装有发电壳体，在所述发电壳体的内腔中安装有发电设备，所述发电设备包括发电机组或者包括变速设备和发电机组等。所述捕能装置的上端穿过发电壳体后与发电设备连接，具体的，捕能装置的上端通过变速设备与发电机组连接，或者直接与发电机组连接。变速设备、发电机组采用现有的装置即可，捕能装置与发电设备的连接方式采用现有的方式即可，在此不再赘述。发电时，中部导流装置3和捕能装置5均位于连接装置的下方。
如图8所示，所述捕能装置5通过可升降结构安装在连接装置6上，便于安装及施工，尽可能避免水下维修及养护，便于平台移动及放置。所述可升降结构可以采用现有的多种可升降结构，具体实施例如下：
实施例一：
所述可升降结构包括液压升降杆(或者气动升降杆)，具体的，在连接装置6上安装液压升降杆(或者气动升降杆)，所述捕能装置与液压升降杆(或者气动升降杆)连接，当捕能装置与发电设备断开连接后，使用液压升降杆(或者气动升降杆)将捕能装置从水下提出，维修完毕后或者移动到位后，使用液压升降杆(或者气动升降杆)将捕能装置放入水下。
实施例二：
所述可升降结构包括内支撑杆和外筒。具体的，在所述连接装置上安装所述内支撑杆和外筒，两者同轴线设置，所述内支撑杆的下端固定连接在连接装置的上端面上，所述内支撑杆与所述连接装置的上端面垂直，所述外筒套在所述内支撑杆上，并能够沿内支撑杆的长度方向往复移动，在所述外筒上开有螺纹孔，在螺纹孔内安装有紧固螺栓，在所述内支撑杆上沿长度方向开有多个螺纹孔，所述捕能装置的上端与所述外筒连接(例如可以通过螺纹连接或者其它连接方式连接)，当将外筒沿内支撑杆的长度方向向上移动时，能够将捕能装置提出水面，提升到位后，拧紧紧固螺栓到内支撑杆上的螺纹孔内即可将捕能装置固定住，当松开紧固螺栓，将外筒沿内支撑杆的长度方向向下移动时，能够将捕能装置放入到水下，放入到位后，拧紧紧固螺栓到内支撑杆上的另一个螺纹孔内即可将捕能装置固定。
实施例三：
如图8所示，所述可升降结构采用定位铰链，定位铰链采用现有的多种能够实现0-180度定位的定位铰链即可。具体的，在所述连接装置上开有槽，所述捕能装置的上端通过安装在所述槽两侧的定位铰链与连接装置连接(例如可以在捕能装置的连接臂的两侧设置吊耳，将吊耳通过定位铰链与连接装置连接)，当将捕能装置翻折时，位于连接装置上方的捕能装置的上端穿过所述槽后到达连接装置的下方，而位于连接装置下方的捕能装置的其它部分被翻折到连接装置的上方，就相当于将捕能装置提升出水面，反向翻折时相当于将捕能装置放入到水下。
实施例四：
所述可升降结构采用翻折架和定位铰链，所述翻折架为框架结构，其上端通过定位铰链连接在连接装置上，下端与捕能装置连接，当将翻折架的下端翻折到连接装置的上方时，连接在翻折架上的捕能装置也随之位于连接装置的上方，当将翻折架的下端翻折到连接装置的下方时，连接在翻折架上的捕能装置也随之位于连接装置的下方，这样可以避免如实施例三那样需要在连接装置上开槽。
具体的，所述捕能装置的结构如图3和图7所示，包括叶轮、水下转动轴、水上转动轴、连接臂和柔性传动部件；所述连接臂为壳体结构，在所述连接臂的上端和下端分别设有出口，所述水上转动轴安装在所述连接臂的内腔的上部(轴与壳体的连接方式采用现有的多种方式即可，例如轴承等)，其一端从连接臂上端的出口伸出后穿过所述发电壳体与发电壳体内腔中的发电设备连接，所述水下转动轴安装在所述连接臂的内腔的下部(轴与壳体的连接方式采用现有的多种方式即可，例如轴承等)，其一端从连接臂下端的出口伸出后与叶轮连接。所述水上转动轴和水下转动轴平行设置；两者之间通过柔性传动部件连接。所述柔性传动部件位于所述连接臂的内腔中。所述柔性传动部件采用皮带，绳索，金属柔性链条及其他等同的柔性传动部件。为了增加密封效果，可以在水下转动轴与连接臂的下端出口之间采用油封。
具体的，所述柔性传动部件是一个整体，且分别在两个转动轴上进行螺旋缠绕，以绳索为例，将一根头尾相连的绳索的下部螺旋缠绕在水下转动轴上，上部螺旋缠绕在水上转动轴上，与水上转动轴形成张紧力，水下转动轴旋转时，带动柔性传动部件在水下转动轴进行螺旋缠绕，同时柔性传动部件在水上转动轴进行螺旋缠绕，带动水上转动轴旋转，将捕能装置中的水下转动轴的扭矩传动到水上转动轴上，带动发电设备发电。实际安装时，可以将柔性传动部件的尾端留下，然后将柔性传动部件的首端螺旋缠绕在水上转动轴上，首端从水上转动轴缠绕出来后向下螺旋缠绕在水下转动轴上，从水下转动轴缠绕出来后与柔性传动部件的尾端连成一体，形成一个整体。
或者，所述柔性传动部件采用N根平行的链条9,N大于等于2，具体的，如图7所示(图7中采用了3根链条)，在水上转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘(齿盘与轴采用现有的连接方式即可。)，在水下转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘(齿盘与轴采用现有的连接方式即可。)；设置N条平行的链条，每根链条的上部绕过水上转动轴上的齿盘，下部绕过水下转动轴上的齿盘，水下转动轴旋转时，带动N根链条同时旋转，链条带动水上转动轴转动。这样将捕能装置的水下转动轴的扭矩传动到水上转动轴上，带动变速齿轮箱或发电机组发电。
进一步的，为了阻挡水中异物或将水中异物引导到捕能装置下面滑出，减少水中异物对捕能装置的叶轮叶片造成损害及缠绕，在所述捕能装置5的前方设置有中部导流装置3(以水流方向为参考，水流从中部导流装置3流向捕能装置5)。如图4所示，所述中部导流装置3包括多个导流板或阻拦网，导流板和阻拦网所起的作用相同，根据需求使用其中一种即可，或者两者同时使用也可以。
所述捕能装置的叶轮的叶片所在的平面是铅垂面，且与主船体的中心轴线所在的铅垂面垂直，所有导流板的中心轴线所在的平面(各个导流板的中心轴线位于同一个平面内)与捕能装置的叶片所在的平面平行，每个导流板所在的平面为铅垂面，且与捕能装置的叶片所在的平面垂直，导流板间形成集流效应增加水的流速，从而提高发电效率；同时如图5所示，导流板的迎流位置有向下的角度，即采用直角梯形结构，梯形的上底位于下方，下底位于上方，这样形成向下的角度。可以阻挡水中异物或将水中异物引导到捕能装置下面滑出，减少水中异物对捕能装置的叶片造成损害及缠绕。
所述阻拦网起到阻挡水中异物的作用，所述阻拦网所在的平面与捕能装置的叶片所在的平面平行，并且位于叶片的前面，水流先经过阻拦网，再经过叶片。阻拦网可以采用刚性过滤网，根据需要选择过滤网的型号即可，优选的，所述过滤网的网眼的尺寸大于等于5cm*5cm。
为了更好地起到阻挡水中异物的作用，所述导流板或者阻拦网的最低位置与捕能装置的最低位置平齐或者低于捕能装置的最低位置。
所述导流板、阻拦网均通过可升降结构安装在所述连接装置6上。每个导流板可以单独升降，也可以将所有导流板作为一个整体进行升降，可升降结构采用与上述捕能装置连接的可升降结构相同的结构即可，例如如上述实施例一到四所示的结构。当可升降结构采用定位铰链时，也相应的在连接装置上开槽。在发电时将导流板、阻拦网置于水下，当需要移动或者维护时，将它们置于水面上上，这样就避免了水下作业。
如图6所示，在所述主船体的后部安装有尾部导流装置4，所述尾部导流装置4包括两个尾部导流板，分别对称设置在主船体的尾部的两侧，两个尾部导流板使船体与水流方向保持一致。两个尾部导流板所在的两个平面的夹角如果太大，会造成在风浪大的情况下导流板离水面太近，导流板受波浪影响大，夹角如果过小，导流作用不明显，因此可以将夹角设计为60度到120度。
利用本发明将发电设备设置在水面上方，避免了密封不严等问题造成变速齿轮箱和发电机组损坏；同时可以做到低流速启动。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述潮流能及河流能的多体发电船包括：主船体、至少一个副船体、捕能装置；
各个所述副船体分别通过连接装置连接在所述主船体的外侧；
发电设备安装在所述连接装置的上表面上；
所述捕能装置安装在所述连接装置上；
所述捕能装置的上端能够与所述发电设备连接。
2.根据权利要求1所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述捕能装置包括：叶轮、水下转动轴、水上转动轴、连接臂和柔性传动部件；
所述连接臂为壳体结构，在所述连接臂的上端和下端分别设有出口；
所述水上转动轴安装在所述连接臂的内腔的上部，其一端从连接臂上端的出口伸出后与所述发电设备连接；
所述水下转动轴安装在所述连接臂的内腔的下部，其一端从连接臂下端的出口伸出后与所述叶轮连接；
所述水上转动轴和水下转动轴平行设置，两者之间通过柔性传动部件连接；
所述柔性传动部件位于所述连接臂的内腔中。
3.根据权利要求2所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述捕能装置的叶轮的叶片所在的平面是铅垂面，且与主船体的中心轴线所在的铅垂面垂直。
4.根据权利要求2所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述柔性传动部件采用皮带、绳索或者柔性链条；
所述柔性传动部件采用一个头尾相连的整体部件，其下部螺旋缠绕在所述水下转动轴上，其上部螺旋缠绕在所述水上转动轴上；
或者，所述柔性传动部件采用N根平行的链条,N大于等于2；在所述水上转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘，在水下转动轴上安装有N个与其同轴线的齿盘；每根链条的上部绕过水上转动轴上的齿盘，下部绕过水下转动轴上的齿盘。
5.根据权利要求1所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：在所述捕能装置的前方设置有中部导流装置，所述中部导流装置安装在所述连接装置上；
所述中部导流装置包括多个导流板和/或阻拦网；
各个导流板的中心轴线位于同一个平面内，该平面与所述捕能装置的叶片所在的平面平行；每个导流板所在的平面为铅垂面，且与捕能装置的叶片所在的平面垂直；
所述阻拦网所在的平面与捕能装置的叶片所在的平面平行，并且位于叶片的前面。
6.根据权利要求1所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述导流板采用直角梯形结构，所述直角梯形的上底位于下方，下底位于上方，形成向下的角度，该向下的角度为迎流位置，即水流先经过导流板的向下的角度，然后往导流板的后方流。
7.根据权利要求5所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：
所述阻拦网采用刚性过滤网，所述刚性过滤网的网眼的尺寸大于等于5cm*5cm。
8.根据权利要求5所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述捕能装置、中部导流装置分别通过可升降结构安装在所述连接装置上；
所述可升降结构采用液压升降杆或者气动升降杆；
或者，所述可升降结构包括内支撑杆和外筒；在所述连接装置上安装所述内支撑杆和外筒，两者同轴线设置；所述内支撑杆的下端固定连接在连接装置的上端面上，所述内支撑杆与所述连接装置的上端面垂直；所述外筒套在所述内支撑杆上，并能够沿内支撑杆的长度方向往复移动；在所述外筒上开有螺纹孔，在螺纹孔内安装有紧固螺栓，在所述内支撑杆上沿长度方向开有多个螺纹孔，所述捕能装置或者中部导流装置的上端与所述外筒连接；
或者，所述可升降结构采用定位铰链；在所述连接装置上开有槽，所述捕能装置或者中部导流装置的上端通过安装在所述槽两侧的定位铰链与连接装置连接；
或者，所述可升降结构采用翻折架和定位铰链，所述翻折架为框架结构，其上端通过定位铰链连接在连接装置上，下端与捕能装置或者中部导流装置连接。
9.根据权利要求1所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：在所述主船体的后部安装有尾部导流装置；
所述尾部导流装置包括两个尾部导流板；
两个尾部导流板对称设置在所述主船体的尾部的两侧。
10.根据权利要求1-9任一项所述的潮流能及河流能的多体发电船，其特征在于：所述连接装置采用平板或者桁架，其一端与主船体连接，另一端与副船体的上表面连接；
在所述连接装置的上表面上安装有发电壳体；
所述发电设备安装在所述发电壳体的内腔中；
所述发电设备包括发电机组或者包括变速设备和发电机组；
所述捕能装置的水上转动轴穿过发电壳体后与发电设备连接。
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