CN113898531B - 一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，包括安装箱，所述安装箱的内壁固定连接有调节装置，所述安装箱的内壁滑动安装有调节板，所述调节板的上表面对称固定连接有支撑桩，且支撑桩有四个，四个所述支撑桩表面远离调节板的一端固定连接有第一能量收集装置，所述调节板的上方设置有顶板，所述顶板的下表面中心处固定连接有储能装置，所述调节板上表面中心处转动安装有第二能量收集装置，此集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置能够综合利用了波浪能、潮流能和风能来共同发电，提高了能量转化效率。

Description

一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置
技术领域
本发明涉及发电装置技术领域，具体为一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置。
背景技术
海洋能发电系统的运行环境恶劣，与其他可再生能源发电系统相比，发展相对滞后，目前，海洋波浪发电装置大致分为三种：1、由Burns提出的浮体式波浪压电发电装置；2、由Taylor设计的利用漩涡发电的压电装置；3、由Murray和Rasteger提出的二级压电发电装置。潮流能发电主要有水平轴式、垂直轴式以及振荡式等等。而这些方法仅利用了单一的海水动能，发电效率不高。为此，我们提出一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，包括安装箱，所述安装箱的内壁固定连接有调节装置，所述安装箱的内壁滑动安装有调节板，所述调节板的上表面对称固定连接有支撑桩，且支撑桩有四个，四个所述支撑桩表面远离调节板的一端固定连接有第一能量收集装置，所述调节板的上方设置有顶板，所述顶板的下表面中心处固定连接有储能装置，所述调节板上表面中心处转动安装有第二能量收集装置，所述第二能量收集装置与储能装置配合安装，所述第一能量收集装置与顶板固定连接，所述顶板的上表面固定连接有第三能量收集装置，所述第三能量收集装置与储能装置配合安装。
优选的，所述调节装置包括电机座、伺服电机、第一齿轮、第二齿轮、转动柱和升降柱，所述安装箱的内壁固定连接有电机座，所述电机座的表面固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的外侧啮合连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮均与安装箱底部上表面转动安装，所述第二齿轮的表面固定连接有转动柱，所述转动柱的内部通过螺纹连接有升降柱，所述升降柱远离转动柱的一端与调节板固定连接。
优选的，所述第一能量收集装置包括能量转换装置、压电片、液压油缸、浮子、支撑杆、平衡杆和收纳箱，所述顶板下表面对称固定连接有支撑杆，且支撑杆有十六个，四个所述支撑杆表面远离顶板的一端固定连接有收纳箱，四个所述支撑杆的表面固定连接有平衡杆，所述平衡杆的表面配合安装有浮子，且浮子有四个，所述顶板下表面对称固定连接有能量转换装置，所述能量转换装置的下方安装有压电片，所述压电片的表面配合安装有液压油缸，所述液压油缸远离压电片的一端与浮子配合安装。
优选的，四个所述支撑杆的表面位于收纳箱的上方固定连接有保护面板，所述保护面板与支撑杆和液压油缸均配合安装。
优选的，所述第二能量收集装置包括潮流能水轮机和能量采集中心轴，所述调节板上表面中心处转动安装有能量采集中心轴，所述能量采集中心轴与储能装置配合安装，所述能量采集中心轴的表面固定连接有潮流能水轮机。
优选的，所述第三能量收集装置包括方向传感器、风能叶轮和能量收集轴杆，所述顶板上表面对称转动安装有能量收集轴杆，四个所述能量收集轴杆远离顶板的一端转动安装有风能叶轮，四个所述能量收集轴杆均与储能装置配合安装，所述风能叶轮表面配合安装有方向传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明综合利用了波浪能、潮流能和风能来共同发电，提高了能量转化效率；将浮子放在压电片下面，压电片置于海面上，从而不与海水直接接触。有很好的防腐防潮的效果，在浮体与压电片间加入了一个单杆双作用活塞式液压油缸来缓解浮子的冲程给压电片造成损坏，伺服电机启动带动第一齿轮转动，进而带动第二齿轮转动，进而带动转动柱转动，进而带动升降柱和调节板上升或者下降，及时调节压电片的高度，保证其不与海水接触；风能叶轮的表面配合安装有方向传感器，能使得叶轮平面旋转调节来对准风的来向，提高发电效率；将浮子下方加入收纳箱，当海洋环境非常恶劣时，浮子通过下降到收纳箱来减少损害；风能发电模块中，降低恶劣环境的影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图之一；
图2为本发明的第一能量收集装置结构示意图；
图3为本发明的箱体内部结构示意图；
图4为本发明的整体结构示意图之二；
图5为本发明的整体结构示意图之三。
图中：1、安装箱；2、调节装置；3、调节板；4、支撑桩；5、顶板；6、储能装置；7、第二能量收集装置；8、第三能量收集装置；9、电机座；10、伺服电机；11、第一齿轮；12、第二齿轮；13、转动柱；14、升降柱；15、能量转换装置；16、压电片；17、液压油缸；18、浮子；19、支撑杆；20、平衡杆；21、收纳箱；22、保护面板；23、潮流能水轮机；24、能量采集中心轴；25、能量收集轴杆；26、方向传感器；27、风能叶轮；28、第一能量收集装置。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，包括安装箱1，所述安装箱1的内壁固定连接有调节装置2，所述安装箱1的内壁滑动安装有调节板3，所述调节板3的上表面对称固定连接有支撑桩4，且支撑桩4有四个，四个所述支撑桩4表面远离调节板3的一端固定连接有第一能量收集装置28，所述调节板3的上方设置有顶板5，所述顶板5的下表面中心处固定连接有储能装置6，所述调节板3上表面中心处转动安装有第二能量收集装置7，所述第二能量收集装置7与储能装置6配合安装，所述第一能量收集装置28与顶板5固定连接，所述顶板5的上表面固定连接有第三能量收集装置8，所述第三能量收集装置8与储能装置6配合安装，调节板3与安装箱1接触处做密封处理，防止海水进入安装箱内部。
所述调节装置2包括电机座9、伺服电机10、第一齿轮11、第二齿轮12、转动柱13和升降柱14，所述安装箱1的内壁固定连接有电机座9，所述电机座9的表面固定连接有伺服电机10，所述伺服电机10的输出端固定连接有第一齿轮11，所述第一齿轮11的外侧啮合连接有第二齿轮12，所述第一齿轮11和第二齿轮12均与安装箱1底部上表面转动安装，所述第二齿轮12的表面固定连接有转动柱13，所述转动柱13的内部通过螺纹连接有升降柱14，所述升降柱14远离转动柱13的一端与调节板3固定连接，伺服电机10启动带动第一齿轮11转动，进而带动第二齿轮12转动，进而带动转动柱13转动，进而带动升降柱14和调节板3上升或者下降，及时调节压电片16的高度，保证其不与海水接触。
所述第一能量收集装置28包括能量转换装置15、压电片16、液压油缸17、浮子18、支撑杆19、平衡杆20和收纳箱21，所述顶板5下表面对称固定连接有支撑杆19，且支撑杆19有十六个，四个所述支撑杆19表面远离顶板5的一端固定连接有收纳箱21，四个所述支撑杆19的表面固定连接有平衡杆20，所述平衡杆20的表面配合安装有浮子18，且浮子18有四个，所述顶板5下表面对称固定连接有能量转换装置15，所述能量转换装置15的下方安装有压电片16，所述压电片16的表面配合安装有液压油缸17，所述液压油缸17远离压电片16的一端与浮子18配合安装，压电片16置于海平面以上位置，在发电时压电片16不与海水直接接触，从而减少了装置受海水腐蚀的影响，提高了装置耐用性；在浮子18与压电片16之间加入活塞式液压缸，减少了浮子18的冲程给压电片16带来的损坏。
四个所述支撑杆19的表面位于收纳箱21的上方固定连接有保护面板22，所述保护面板22与支撑杆19和液压油缸17均配合安装，保证支撑杆19和液压油缸17安装稳定。
所述第二能量收集装置7包括潮流能水轮机23和能量采集中心轴24，所述调节板3上表面中心处转动安装有能量采集中心轴24，所述能量采集中心轴24与储能装置6配合安装，所述能量采集中心轴24的表面固定连接有潮流能水轮机23，海水中的潮流能推动潮流能水轮机23转动，潮流能水轮机23在产生机械能的同时带动浮子18沿支撑桩4的上下振荡，更好的进行压电发电效果。
所述第三能量收集装置8包括方向传感器26、风能叶轮27和能量收集轴杆25，所述顶板5上表面对称转动安装有能量收集轴杆25，四个所述能量收集轴杆25远离顶板5的一端转动安装有风能叶轮27，四个所述能量收集轴杆25均与储能装置6配合安装，所述风能叶轮27表面配合安装有方向传感器26，当风的来向发生小角度变化时，风能叶轮27依靠自身机械自适应性来调节旋转平面与风向始终保持垂直，当风向发生较大角度改变时，方向传感器26获取相应的电信号，并将电信号传送给控制器，控制器控制风能叶轮27所在的平面发生相应的旋转来对准海风的来向，从而保证对风能的充分利用。
工作原理：在安装箱1的内壁位于伺服电机10旁可安装控制器，控制器由电脑或者其它控制终端精准控制，伺服电机10、储能装置6、压电片16、潮流能水轮机23、方向传感器26、能量收集轴杆25、能量转换装置15和储能装置6均与控制器通过导线连接，储能装置6与现有的风能发电系统的电力存储机构结构类似，其工作原理相同，能量采集中心轴24和能量转换装置15均与现有的海洋能发电系统的能量转换机构结构类似，其工作远离相同，能量收集轴杆25与现有的风力发电系统的能量收集转换机构结构类似，其工作原理相同，装置运行时，浮子18、风能叶轮27以及潮流能水轮机23三部分均正常工作，在波浪能发电部分，浮子18承受波浪上下振动，压电片16会随着浮子18伴随波浪上下振荡而受到拉缩，通过能量收集装置便可将机械能转化为电能并收集至储能装置6；风能发电部分，风能叶轮27在海风的作用下旋转产生机械能，通过能量收集轴杆25将机械能转换为电能传送给储能装置6；潮流能发电部分，海水的潮流能推动水轮机转动产生旋转机械能，通过能量中心轴将机械能转换成电能传送给储能装置6，压电片16置于海平面以上位置，在发电时压电片16不与海水直接接触，从而减少了装置受海水腐蚀的影响，提高了装置耐用性；在浮子18与压电片16之间加入活塞式液压缸，减少了浮子18的冲程给压电片16带来的损坏；当遇到极端海况时，传感器检测到来流较强，浮子18内部设置有压载水舱可装入压载水，通过泵装置将海水注入到水舱空体内部，从而控制浮子18的吃水深度，在装置的底部安装一个收纳箱21，浮子18可下降到收纳箱21内部来达到自我保护的效果，当风的来向发生小角度变化时，风能叶轮27依靠自身机械自适应性来调节旋转平面与风向始终保持垂直，当风向发生较大角度改变时，方向传感器26获取相应的电信号，并将电信号传送给控制器，控制器控制风能叶轮27所在的平面发生相应的旋转来对准海风的来向，从而保证对风能的充分利用，海水中的潮流能推动水轮机转动，水轮机在产生机械能的同时带动浮子18沿支撑桩4的上下振荡，更好的进行压电发电效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，包括安装箱(1)，其特征在于：所述安装箱(1)的内壁固定连接有调节装置(2)，所述安装箱(1)的内壁滑动安装有调节板(3)，所述调节板(3)的上表面对称固定连接有支撑桩(4)，且支撑桩(4)有四个，四个所述支撑桩(4)表面远离调节板(3)的一端固定连接有第一能量收集装置(28)，所述调节板(3)的上方设置有顶板(5)，所述顶板(5)的下表面中心处固定连接有储能装置(6)，所述调节板(3)上表面中心处转动安装有第二能量收集装置(7)，所述第二能量收集装置(7)与储能装置(6)配合安装，所述第一能量收集装置(28)与顶板(5)固定连接，所述顶板(5)的上表面固定连接有第三能量收集装置(8)，所述第三能量收集装置(8)与储能装置(6)配合安装；
所述调节装置(2)包括电机座(9)、伺服电机(10)、第一齿轮(11)、第二齿轮(12)、转动柱(13)和升降柱(14)，所述安装箱(1)的内壁固定连接有电机座(9)，所述电机座(9)的表面固定连接有伺服电机(10)，所述伺服电机(10)的输出端固定连接有第一齿轮(11)，所述第一齿轮(11)的外侧啮合连接有第二齿轮(12)，所述第一齿轮(11)和第二齿轮(12)均与安装箱(1)底部上表面转动安装，所述第二齿轮(12)的表面固定连接有转动柱(13)，所述转动柱(13)的内部通过螺纹连接有升降柱(14)，所述升降柱(14)远离转动柱(13)的一端与调节板(3)固定连接；
所述第一能量收集装置(28)包括能量转换装置(15)、压电片(16)、液压油缸(17)、浮子(18)、支撑杆(19)、平衡杆(20)和收纳箱(21)，所述顶板(5)下表面对称固定连接有支撑杆(19)，且支撑杆(19)有十六个，四个所述支撑杆(19)表面远离顶板(5)的一端固定连接有收纳箱(21)，四个所述支撑杆(19)的表面固定连接有平衡杆(20)，所述平衡杆(20)的表面配合安装有浮子(18)，且浮子(18)有四个，所述顶板(5)下表面对称固定连接有能量转换装置(15)，所述能量转换装置(15)的下方安装有压电片(16)，所述压电片(16)的表面配合安装有液压油缸(17)，所述液压油缸(17)远离压电片(16)的一端与浮子(18)配合安装。
2.根据权利要求1所述的一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，其特征在于：四个所述支撑杆(19)的表面位于收纳箱(21)的上方固定连接有保护面板(22)，所述保护面板(22)与支撑杆(19)和液压油缸(17)均配合安装。
3.根据权利要求1所述的一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，其特征在于：所述第二能量收集装置(7)包括潮流能水轮机(23)和能量采集中心轴(24)，所述调节板(3)上表面中心处转动安装有能量采集中心轴(24)，所述能量采集中心轴(24)与储能装置(6)配合安装，所述能量采集中心轴(24)的表面固定连接有潮流能水轮机(23)。
4.根据权利要求1所述的一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，其特征在于：所述第三能量收集装置(8)包括方向传感器(26)、风能叶轮(27)和能量收集轴杆(25)，所述顶板(5)上表面对称转动安装有能量收集轴杆(25)。
5.根据权利要求4所述的一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，其特征在于：四个所述能量收集轴杆(25)远离顶板(5)的一端转动安装有风能叶轮(27)，四个所述能量收集轴杆(25)均与储能装置(6)配合安装。
6.根据权利要求5所述的一种集成风能、波浪能和潮流能的海洋平台发电装置，其特征在于：所述风能叶轮(27)表面配合安装有方向传感器(26)。
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