CN116658353A - 一种水下发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种水下发电装置，包括：底座，底座安置在水底或水下设备上；转子，转子转动安装在底座上；至少一个浮力驱动组件，浮力驱动组件包括气囊和牵引件，牵引件的一端绕设在转子上，另一端与气囊连接；其中，气囊内能够产生气体或被通入气体使气囊受浮力作用在水中上升，并通过牵引件带动转子转动；至少一个发电机，至少一个发电机与转子连接，转子转动能够驱动至少一个发电机产生电能。本申请实施例提供的海水下发电装置利用气囊内预置物与海水反应现场产生的气体在水中上升，以带动转子转动驱动发电机进行发电，成本较低并且具有可观的发电量。

Description

一种水下发电装置

技术领域

本申请涉及水下发电技术领域，特别涉及一种水下发电装置。

背景技术

水下发电技术直接决定了水下电能源系统的能源总量与使用特性。考虑到水下能量来源途径稀少且受环境影响较大，当前水下发电技术依然存在较大的使用约束，所以，如何依靠海下资源产生电能，为相关设备供电对于水下能源开发有着重大意义。

发明内容

本申请实施例提供一种水下发电装置，包括：底座，所述底座安装在水底或水下设备上；转子，所述转子转动安装在所述底座上；至少一个浮力驱动组件，所述浮力驱动组件包括气囊和牵引件，所述牵引件的一端绕设在所述转子上，另一端与所述气囊连接；其中，所述气囊内能够产生气体或被通入气体使所述气囊受浮力作用在水中上升，并通过所述牵引件带动所述转子转动；至少一个发电机，所述至少一个发电机与所述转子连接，所述转子转动能够驱动所述至少一个发电机产生电能。

在一些实施例中，所述水下发电装置还包括储气装置，所述储气装置通过管路与所述至少一个浮力驱动组件中的气囊连接，用于向所述气囊通入气体。

在一些实施例中，所述气囊内装有产气试剂，当有水进入所述气囊内时，所述产气试剂能够与水反应产生气体。

在一些实施例中，所述产气试剂为镁、铝、锌、过氧化锂、过氧化钠、硼氢化钠、硼氢化锂、碳酸铝或硫化铝。

在一些实施例中，所述气囊内设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极通过导线连接；当有水进入所述气囊内时，所述第一电极、所述导线、所述第二电极以及所述气囊内的水构成原电池以产生电能，并且所述第一电极处有气体产生。

在一些实施例中，所述气囊上设置有入水口，所述入水口处设置有单向阀；其中，所述单向阀的入口设置有活动封板以使所述单向阀的入口关闭；当所述入口打开时，所述单向阀实现所述气囊外到所述气囊内的单向连通，水能够所述入水口进入气囊内以使所述气囊内产生所述气体；当所述气囊内的气压达到预设阈值时，所述单向阀实现所述气囊外与所述气囊内之间的不连通。

在一些实施例中，所述水下发电装置还包括控制机构，所述控制结构用于控制所述活动封板运动以将所述入口打开。

在一些实施例中，所述浮力驱动组件的数量为多个，多个所述浮力驱动组件中的气囊被配置为逐一在水里上升。

在一些实施例中，所述至少一个浮力组件包括第一浮力组件和第二浮力组件；所述第一浮力组件包括第一气囊和第一牵引件，所述第一牵引件的一端沿第一方向绕设在所述转子上，另一端与所述第一气囊连接；所述第二浮力组件包括第二气囊和第二牵引件，所述第二牵引件的一端沿第二方向绕设在所述转子上，另一端与所述第二气囊连接，所述第一方向与所述第二方向相反；其中，所述第一气囊和所述第二气囊被配置为交替在水里上升。

在一些实施例中，所述浮力驱动组件的数量为一个，所述浮力驱动组件包括多个气囊和牵引件，所述多个气囊等间距地连接于所述牵引件上，所述牵引件的一端绕设在所述转子上，另一端与所述多个气囊中的一个连接；其中，所述多个气囊被配置为逐一在水里上升。

在一些实施例中，所述发电机的数量为两个，两个所述发电机分别与所述转子的两端连接。

在一些实施例中，两个所述发电机分别与所述转子的两端通过带传动机构或链传动机构连接，所述带传动机构或所述链传动机构的传动比不小于1。

本申请实施例提供的水下发电装置利用气囊内产生气体或被通入气体而在水中上升，以带动转子转动，从而驱动发电机进行发电，可以实现持续稳定的发电，发电量可观、成本较低且具有较好的可行性，能够充分地满足水下设备的供电需求。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。

其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的水下发电装置的结构示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的水下发电装置的平面示意图；

图3是根据本申请一些实施例所示的气囊的内部结构示意图；

图4是根据本申请一些实施例所示的单向阀的结构示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

随着人们对水下环境的不断探索，将会有越来越多的水下设备在水下工作。目前，水下设备一般还是要依赖电能来工作，因此水下设备需要有电源对其进行供电。在实际中，利用水上电源对水下设备进行供电实施起来比较困难，会产生巨大的成本，并且可能还会无法满足水下设备的供电需求，是一个不大现实的方案，因此，对水下设备进行供电会考虑水下电源，水下电源利用水下发电技术来实现，水下发电技术的优良性会直接决定水下电源的可供电量与使用特性，从而决定水下电源是否能够满足水下设备的供电需求。然而，考虑到水下用于发电的能量来源途径较少且水下环境较为复杂等因素的限制，要想满足目前水下设备的供电需求，水下发电技术仍然还具有很大的发展空间。

本申请实施例提供一种水下发电装置，包括：底座，底座安装在水底或水下设备上；转子，转子安装在底座上；至少一个浮力驱动组件，浮力驱动组件包括气囊和牵引件，牵引件的一端绕设在转子上，另一端与气囊连接；其中，气囊内能够产生气体或被通入气体使气囊受浮力作用在水中上升，并通过牵引件带动转子转动；至少一个发电机与转子连接，转子转动能够驱动至少一个发电机产生电能。本申请实施例提供的水下发电装置，利用气囊内产生气体或被通入气体来增大自身浮力而能够在水里上升，从而通过牵引件带动转子转动，为发电机发电提供动能以进行发电。本申请实施例提供的水下发电装置能够进行持续稳定的发电，发电量可观、成本较低且具有较好的可行性，能够充分地满足水下设备的供电需求。可以理解的是，本申请实施例提供的水下发电装置可以应用于池塘、湖泊、江河、海洋等水下发电场景，即本申请实施例中的水底可以是指池底、湖底、河底、海底等。需要说明的是，当通过气囊内产生气体使气囊在水中上升时，由于气囊内产生气体需要有水进入到气囊内参与物理化学反应，当本申请实施例提供的水下发电装置所处的发电环境为淡水时，为了保证淡水进入到气囊内时气囊内能够发生物理化学反应而产生气体，水下发电装置的气囊内需要携带电解质盐，电解质盐可以溶入淡水而使得气囊内的物理化学反应可以发生。另外，本申请实施例提供的水下发电装置不仅限于为水下设备供电，其产生的电能也可以输送到水上或陆地上，为水上或陆地上的用电设备供电。

下面结合实施例和附图对本申请实施例提供的水下发电装置进行详细说明。

图1是根据本申请一些实施例所示的水下发电装置的结构示意图。图2是根据本申请一些实施例所示的水下发电装置的平面示意图。

如图1和图2所示，水下发电装置100可以包括底座110、转子120、至少一个浮力驱动组件130和至少一个发电机140。

底座110安装在水底，以将整个水下发电装置100固定在水底。在一些实施例中，底座110可以通过预埋的方式安装在水底。在一些实施例中，可以通过使底座110的质量足够大，使得其能够沉放在水底并且位置可以保持不动，从而实现将底座110安装在水底的目的。在一些实施例中，底座110也可以安装在水下设备上。

转子120转动安装在底座110上，即转子120可以相对于底座110转动。在一些实施例中，转子120可以是转轴的形式，作为示例性说明，底座110上设置有两个轴承座111，转轴的两端可以分别安装到两个轴承座上，从而实现将转子转动安装在底座110上的目的。在一些实施例中，转子110也可以是转轮和转轴的组合形式，作为示例性说明，转轮可以与转轴固定连接，转轴可以通过轴承座转动安装在底座110上。

浮力驱动组件130可以包括气囊131和牵引件132，牵引件132的一端绕设在转子120上，另一端则与气囊131连接。其中，气囊131内能够产生气体或被通入气体使气囊131受浮力作用在水中上升，并通过牵引件132带动转子120转动。具体地，当气囊131内产生气体或被通入气体时，气囊131内的气压会增大，使得气囊131发生膨胀，体积变大，从而气囊131在水中的浮力会增大，在浮力作用下气囊在水中上升，牵引件132与气囊131连接的一端也会随之上升，从而带动绕设在牵引件132的另一端从转子120上释放，使得转子120转动。需要说明的是，牵引件132绕设在转子120上的一端是指牵引件132从该端开始绕设在转子120上的部分。

在一些实施例中，气囊131的材料可以是弹性较好且耐腐蚀的材料，例如，聚氨酯、橡胶、尼龙等，良好的弹性可以保证气囊131发生膨胀体积增大时不会破损，而较好的耐腐蚀性能则可以减小水(尤其是海水)对气囊131的腐蚀，降低气囊131因被腐蚀而漏气的风险。

在一些实施例中，牵引件132可以是钢索、尼龙绳等或是其他一些强度较高且耐腐蚀的材料制成的线、绳、索、缆等，较高的强度可以保证132在水里不易断裂而影响转子120的转动，较好的耐腐蚀性能则可以减小水(尤其是海水)对牵引件132的腐蚀，降低牵引件132因被腐蚀而断裂的风险。在一些实施例中，为了方便牵引件132的一端绕设在转子120上且避免绕设在转子120上的牵引件132从转子120上脱落，转子120上可以设置有绕线槽(图中未示出)，牵引件132的一端可以绕设在绕线槽内，绕线槽的存在可以有效限制牵引件132从转子120上脱落。在一些实施例中，为了保证气囊131能够上升至水面或接近水面，牵引件132的长度应该不小于水下发电装置100所在处的水下深度，以保证牵引件132的另一端在气囊131的带动下从转子120上完全释放时，气囊131能够上升到达水面。

发电机140可以与转子120连接，转子120转动便能够驱动发电机140产生电能。具体地，当转子120转动时，转子120的转矩可以传递到发电机140为发电机140提供用于发电的动能，发电机140可以将动能转换为电能，从而完成发电。在一些实施例中，发电机140的数量可以为一个。在一些实施例中，如图1所示，发电机140的数量可以为两个，两个发电机140可以分别与转子120的两端连接，这样可以使得转子120转动时，可以将转矩同时传递给两个发电机140，使两个发电机140都能进行发电，以此提高水下发电装置100的发电效率。在一些实施例中，转子120可以是发电机140的一部分，例如，转子120可以是发电机140中的转子。在一些实施例中，转子120可以相对于发电机140独立设置的结构。在一些实施例中，发电机140可以直接与转子120连接。在一些实施例中，如图1所示，发电机140可以通过传动机构150与转子120连接。在一些实施例中，传动机构150可以是带传动机构或链传动机构。在一些实施例中的，传动机构150的传动比不小于1，优选地，传动机构150的传动比大于1，这样有利于提高发电机140的发电效率，从而提高整个水下发电装置100的发电效率。

在一些实施例中，本申请实施例提供的水下发电装置可以通过气囊131内产生气体的方式，使气囊131能够在浮力的作用下上升。在一些实施例中，气囊131内所产生的气体的多少(例如，物质的量)可以对发电机140的发电量有着决定性作用。进一步地，气囊131内产生的气体越多，气囊131在水中上升时所受的浮力就越大，气囊131在水中上升时浮力所做的功就越多，发电机140的发电量就会越多。

下面将结合气囊131内如何产生气体进行详细说明。

在一些实施例中，气囊131内可以装有产气试剂，当有水进入气囊131内时，产气试剂能够与水反应产生气体。在一些实施例中，产气试剂与水反应产生的气体可以为氢气，氢气无污染，密度小，与其他相同质量下的气体相比，氢气的体积更大，更容易气囊膨胀而在水中上升。在一些实施例中，产气试剂与水反应产生的气体还可以为二氧化碳。在一些实施例中，产气试剂可以是任何能够与水发生化学反应产生气体的物质。在一些实施例中，产气试剂可以是镁、铝、锌等纯金属或者是包括镁、铝、锂等的合金(例如，镁合金、铝合金、锂合金)，镁、铝、锌等纯金属或者是包括镁、铝、锂等的合金可以与水发生反应生成氢气。在一些实施例中，产气试剂可以是硼氢化钠、硼氢化锂等硼氢化物，硼氢化钠、硼氢化锂等硼氢化物可以与水发生反应生成氢气。在一些实施例中，产生试剂可以是过氧化锂、过氧化钠等过氧化物，过氧化锂、过氧化钠等过氧化物可以水反应生成氧气。在一些实施例中，产气试剂可以是碳酸铝等碳酸盐，碳酸铝等碳酸盐可以与水发生反应生成二氧化碳。在一些实施例中，产气试剂可以是硫化铝等硫化物，硫化铝等硫化物可以与水反应生成硫化氢。需要说明的是，气囊131内产生的气体不仅限于氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢，在实际中，可以根据所产生的气体类型选择合适的产气试剂，或者根据产生试剂的类型确定所产生的气体。对于本领域技术人员来说，在未背离气囊内产生气体来使气囊131上升为发电提供动能这一技术原理的情况下，对本申请做出的任何修改、改进和修正，均应在本申请的保护范围之内。

以气囊131内产生的气体是氢气为例，气囊131内的产气试剂不同，对于水下发电装置100的发电量也会有着直接影响，这主要是由于不同的产气试剂的摩尔质量不同以及不同的产气试剂与水发生化学反应生成的氢气的化学反应方程式不同，使得所生成的氢气的物质的量有所差异，而所生成的氢气的物质的量的多少则会直接影响水下发电装置100的发电量。

作为示例性说明，当产气试剂为硼氢化锂时，100摩尔的硼氢化锂能与水反应生成400摩尔的氢气，400摩尔的氢气可以使得气囊131在水中上升驱动发电机140进行发电时所产生的发电量达到590瓦时以上。因此，本申请实施例提供的水下发电装置100，利用气囊131内的产气试剂与水反应产生气体使气囊131在浮力作用下上升来驱动发电机140进行发电，具有可观的发电量，尤其是产气试剂采用诸如硼氢化钠、硼氢化锂等硼氢化物时，只需要较少质量的产生试剂，便能获得较大的发电量。

图3是根据本申请一些实施例所示的气囊的内部结构示意图。

如图3所示，气囊131内可以设置有第一电极161和第二电极162，第一电极161和第二电极162可以通过导线163实现对外供电。进一步地，导线163可以外接有负载164，即用电设备，第一电极161和第二电极162可以通过导线163实现对负载164的供电。当有水进入气囊131内时，第一电极161、第二电极162、导线163以及进入气囊131内的水165可以构成原电池160以产生电能，电能可以传递给负载164，从而对负载164进行供电。其中，第一电极161和第二电极162分别作为原电池160的负极和正极，而在第一电极161处则会有气体产生。其中，原电池160所产生的电能可以作为水下发电装置100发电的一部分，而第一电极161处所产生的气体则会使得气囊131膨胀，体积变大，从而所受到的浮力增大而在水中上升，通过牵引件132带动转子120转动，从而驱动发电机140进行发电。通过在气囊131内形成原电池160的方式，原电池自身不仅可以产生电能，还能产生气体使得气囊131上升以保证发电机140的正常发电，从而可以提高水下发电装置100的发电效率，使得水下发电装置100具有更大的发电量。在一些实施例中，第一电极161的材料可以是锌、镉、镁、锂等活泼金属，第二电极162的材料可以是与第一电极161的材料相比，相对不活泼的材料，例如，铜、镍、石墨、活性炭、碳纤维等，其中，第一电极161处产生的气体为氢气。

需要说明的是，在本申请中，气囊131内通过产气试剂与水反应产生气体的方式和气囊131内形成原电池160产生电能和气体的方式可以被单独应用在水下发电装置在100中，两者也可以组合应用到水下发电装置在100中。进一步地，在一些实施例中，气囊131内可以仅装有产气试剂，通过产生试剂与水反应产生气体，使得气囊131上升驱动发电机进行发电。在一些实施例中，气囊131内也可以仅设置第一电极161、第二电极162以及连接第一电极161、第二电极162的导线163，通过第一电极161、第二电极162、导线163以及气囊131内的水形成原电池160产生电能的同时，并产生气体以使得气囊131上升驱动发电机进行发电、在一些实施例中，气囊131内不仅可以设置第一电极161、第二电极162来与水形成原电池160，以在产生电能的同时并产生气体，而且还可以装有产气试剂来与水反应产生气体，两种方式产生的气体可以共同使气囊131上升以驱动发电机140进行发电。

由上可以得出，无论是气囊131内通过产气试剂与水反应产生气体的方式，还是气囊131内形成原电池160产生电能和气体的方式，都需要有水进入到气囊131内，因此，气囊131上可以设置有供水进入气囊131内的入水口(图中未示出)，而入水口的打开或关闭则需要根据水下发电装置100所处的场景来确定。进一步地，当水下发电装置100所处的场景为需要某个浮力驱动组件130来驱动发电机140进行发电时，即该浮力驱动组件130的气囊131内有气体产生以使得气囊131能够上升而驱动发电机140进行发电时，该气囊131上的入水口打开，由于气囊131处于水里，水可以通过入水口进入到气囊131内与产气试剂发生反应产生气体和/或与第一电极161、第二电极162和导线163形成原电池产生电能和气体，而当气囊131内产生的气体体积可以使气囊131在浮力作用下开始在水里上升时，入水口则需要关闭，使得气囊131内形成密闭空间，以避免气囊131漏气而导致浮力不足而无法上升。另外，当水下发电装置100所处的场景为在将水下发电装置100(气囊131)安装到水底的过程中或者有的浮力驱动组件130还未轮到驱动发电机140进行发电时，所涉及到的气囊131(包括安装过程中的所有浮力驱动组件130中的气囊131以及未轮到驱动发电机140进行发电的浮力驱动组件130中的气囊131)上的入水口也应保持关闭，以避免在安装过程中水进入到气囊131内提前消耗掉气囊131内的产气试剂和/或第一电极161，以及避免水进入到未轮到驱动发电机140进行发电的浮力驱动组件130中的气囊131内，而导致气囊131内提前产生气体而上升，当水下发电装置100包括多个浮力驱动组件130时，这样会避免造成多个浮力驱动组件130中的气囊131同时上升而共同代替转子120转动以驱动发电机140进行发电，从而避免浮力驱动组件130的浪费，保证每个浮力驱动组件130都能单独驱动发电机140进行发电，以增加水下发电装置100的发电量。

在一些实施例中，为了使气囊131上的入水口的打开和关闭能够满足水下发电装置100处于上述场景下的需求，入水口处可以设置有单向阀(未在图1-图3中示出)，单向阀可以用于实现入水口在水下发电装置100处于上述场景下的打开或关闭，具体请参见图4所示的单向阀400。

图4是根据本申请一些实施例所示的单向阀的结构示意图。

在一些实施例中，如图4所示，单向阀400可以包括阀体410、阀芯420以及弹簧430。其中，阀体410的两端分别设有单向阀400的入口411和出口412，阀芯420位于阀体410内，阀芯420的头部与弹簧430连接，在弹簧430的作用力下，阀芯420的头部可与阀体410内的阀座413抵接，阀芯420上开设径向孔421和轴向孔422。进一步地，单向阀400的入口411可以设置有活动封板440以使入口411关闭。进一步地，活动封板440可以封闭入口411以使得入口411关闭，而当需要将入口411打开时，活动封板440可以相对于入口411运动，以将入口411露出。

进一步地，当入口411打开时，单向阀400实现从气囊131外到气囊131内单向连通，水能够通过气囊131上的入水口进入到气囊131内以使气囊131内产生气体。具体地，当入口411打开时，水从入口411进入到阀体410内并作用在阀芯420的头部，克服弹簧430的弹力(即压缩弹簧430)后，将阀芯420的头部从阀座413上顶开，水便可经轴向径向孔421和轴向孔422从出口412流出，流入到气囊131内，使得气囊131内产生气体，与此同时，气囊131内的气体无法通过单向阀400泄露到气囊131外，因为当气体有泄露的趋势时，气体和弹簧的弹力会将阀芯420的头部压紧在阀座423上，使得气体无法通过单向阀400泄露到气囊131外。

随着气囊131内有气体产生，气囊131内的气压在升高，当气囊131内的气压达到预设阈值时，单向阀400可以实现气囊131外与气囊131内之间的不连通。具体地，当气囊131内的气压达到预设阈值时，气囊131内的气压以及弹簧430的弹力便会主动推动阀芯420的头部压紧在阀座413上，此时气囊131内形成密闭体系，水不再能够通过入水口进入到气囊131内。在一些实施例中，预设阈值可以根据水下发电装置100所在处的水下压强来确定。进一步地，预设阈值至少要大于水下发电装置100所在处的水下压强，以保证阀芯420的头部能够在气囊131内外的压强差的作用下被推动与阀座413抵接，而随着气囊131在水中上升，气囊131外部的压强越来越小，气囊131内外的压强差只会越来越大，阀芯420的头部抵接在阀座413上会越来越紧。需要说明的是，单向阀400的结构形式不仅限于图4所示出的管式，在一些实施例中，单向阀400的结构形式还可以是叠加式、插装式、板式等。

在一些实施例中，水下发电装置100还可以包括控制机构(图中未示出)。控制机构可以用于控制活动封板440运动以将入口打开。进一步地，控制机构可以包括与活动封板440连接的驱动装置。在一些实施例中，驱动装置可以是能够实现远程控制来提供动力的装置。例如，电机，这样便于使得入水口的打开或关闭能够满足水下发电装置100处于相关场景下的需求。具体地，在将水下发电装置100安装到水底的过程中，活动封板440位于入口411处使得入口411处于关闭状态，当需要浮力驱动组件130中的气囊131上升以驱动发电机140进行发电时，通过远程控制驱动装置驱动活动封板440相对于入口411运动以将入口411打开，使得水能够通过入水口进入到气囊131内，从而使得气囊131内能够产生气体而在水中上升以驱动发电机140进行发电。在一些实施例中，控制机构还可以包括控制器，控制器可以实现远程发送控制信号到驱动装置，以控制驱动装置驱动活动封板440相对于入口411运动以将入口411打开。其中，控制器发送控制信号可以由工作人员主动触发，也可以由程序来自动触发。

在一些实施例中，水下发电装置100中的浮力驱动组件130的数量可以为多个，例如，两个、三个、四个、五个等。在一些实施例中，多个浮力驱动组件中的气囊131逐一在水里上升，即一个浮力驱动组件130中的气囊131在水里上升完成后，下一个浮力驱动组件130中的气囊131再开始在水里上升，这样可以使得每个浮力驱动组件130能够在不同的时间段驱动发电机140进行发电，有利于最大化水下发电装置100的发电量，并且浮力驱动组件130的数量越多，水下发电装置100的发电量就越多。

在一些实施例中，可以通过控制器控制多个浮力驱动组件中的气囊131上的单向阀的入口在不同时间打开，来使得多个浮力驱动组件130中的气囊131逐一在水里上升。其中，对于完成上升的气囊131，可以进行回收。作为示例性说明，当一个浮力驱动组件130中的气囊131在水里上升完成或即将完成时，在工作人员的主动触发或程序的自动触发下，控制器可以立即或间隔一端时间向下一个浮力驱动组件130中的气囊131上的单向阀上的活动封板对应的驱动装置发送控制信号，以将该浮力驱动组件130中的气囊131上的单向阀的入口打开，使得水能够进入到该浮力驱动组件130中的气囊131内以使得气囊131内产生气体而在水里上升，从而驱动发电机140进行发电。优选地，一个浮力驱动组件130中的气囊131在水里上升完成或即将完成时，在工作人员的主动触发或程序的自动触发下，控制器可以立即向下一个浮力驱动组件130中的气囊131上的单向阀上的活动封板对应的驱动装置发送控制信号，以将该浮力驱动组件130中的气囊131上的单向阀的入口打开，使得该浮力驱动组件130中的气囊131在上一个浮力驱动组件130中的气囊131上升完成后可以马上上升，这样可以保证转子120能够持续转动，从而持续为发电机140发电提供动能，使得水下发电装置100能够进行持续稳定的发电。

在一些实施例中，水下发电装置100中的浮力驱动组件的数量可以仅为一个，该浮力驱动组件可以包括多个气囊和牵引件，多个气囊等间距地连接于牵引件上，牵引件的一端绕设在转子上，另一端与多个气囊中的一个连接。其中，多个气囊能够逐一在水里上升，即一个气囊在水里上升完成后，下一个气囊再开始在水里上升，这样可以使得每个气囊能够在不同的时间段上升来驱动发电机140进行发电，有利于最大化水下发电装置100的发电量，并且气囊的数量越多，水下发电装置100的发电量就越多。在一些实施例中，相邻两个气囊在牵引件上的间距大于或等于气囊完全上升的高度，这样可以保证在气囊完全上升时与之相邻的下一个气囊仍位于水底，从而保证每个气囊都能完全上升到对应的高度。本实施例中的气囊可以参考气囊131的相关描述，在此不再赘述。

在一些实施例中，可以通过控制器控制多个气囊上的单向阀的入口在不同时间打开，来使得多个气囊逐一在水里上升。其中，对于完成上升的气囊，可以进行回收。作为示例性说明，水下发电装置100还可以包括与控制器连接的切割机构，当一个气囊在水里上升完成或即将完成时，在工作人员的主动触发或程序的自动触发下，控制器可以立即或间隔一端时间向切割机构发送控制信号以将牵引件中完成上升的一段切断，同时向气囊上的单向阀上的活动封板对应的驱动装置发送控制信号，以将气囊上的单向阀的入口打开，使得水能够进入到气囊内以使得气囊内产生气体而在水里上升，从而驱动发电机140进行发电。优选地，气囊在水里上升完成或即将完成时，在工作人员的主动触发或程序的自动触发下，控制器可以立即控制切割机构将牵引件中完成上升的一段切断，并控制下一个气囊上的单向阀的入口打开，使得该气囊在上一个气囊上升完成后可以马上上升，这样可以保证转子120能够持续转动，从而持续为发电机140发电提供动能，使得水下发电装置100能够进行持续稳定的发电。

在一些实施例中，水下发电装置100可以包括第一浮力驱动组件和第二浮力驱动组件，第一浮力组件包括第一气囊和第一牵引件，第一牵引件的一端沿第一方向绕设在转子上，另一端与第一气囊连接；第二浮力组件包括第二气囊和第二牵引件，第二牵引件的一端沿第二方向绕设在转子120上，另一端与第二气囊连接。其中，关于本实施例中的第一浮力驱动组件和第二浮力驱动组件、第一气囊和第二气囊、第一牵引件和第二牵引件以及转子可以参考图1中的浮力驱动组件130、气囊131、牵引件132以及转子120的相关描述，在此不再赘述。可以理解的是，第一方向和第二方向可以是指以绕转子的轴线转动的方向，并且第一方向和第二方向相反。

在本实施例中，第一气囊和第二气囊可以交替在水里上升。作为示例性说明，在水下发电装置100进行发电时，首先使第一气囊上升，第一牵引件的一端从转子上释放，带动转子沿第一方向转动驱动发电机进行发电，当第一气囊上升完成后，工作人员可以释放掉第一气囊内的气体，并且对第一气囊的内部进行清理，例如，清理掉产气试剂与水反应所生成的气体以外的副产物，然而重新在第一气囊内补充产气试剂和/或第一电极，之后便可以使第二气囊上升，第二牵引件的一端从转子上释放，带动转子沿第二方向转动驱动发电机进行发电，与此同时转子沿第二方向转动会带动第一牵引件的一端沿第一方向绕设在转子上，使得第一气囊下沉，当第二气囊上升完成后，第一气囊重新回到水底，工作人员可以释放掉第二气囊内的气体，并且对第二气囊的内部进行清理，例如，清理掉产气试剂与水反应所生成的气体以外的副产物，然而重新在第二气囊内补充产气试剂和/或第一电极，然后再次使第一气囊上升，同时第二气囊下沉。重复上述操作，便能使得第一气囊和第二气囊交替在水里上升。通过使第一气囊和第二气囊交替在水里上升，可以使得第一浮力驱动组件和第二浮力驱动组件交替驱动发电机进行发电，第一气囊和第二气囊可以循环使用，使得水下发电装置100能够进行持续稳定的发电量，并且具有可观的发电量。

在一些实施例中，第一气囊和第二气囊可以是消耗品。进一步地，水下发电装置100还可以包括多个备用气囊，多个备用气囊设置在水底，以充当第一气囊和第二气囊。作为示例性说明，第一牵引件和第二牵引件的另一端可以设置粘扣带结构(例如，魔术贴、卡扣等)以用于分别连接第一气囊和第二气囊，当第一气囊完全上升时，第一气囊内部的气压恰好能够使第一气囊爆开，此时控制第二气囊上升以带动转子沿第二方向转动，转子沿第二方向转动则会带动第一牵引件的一端沿第一方向绕设在转子上，第一牵引件的另一端则会下沉，当第二气囊完全上升后，第二气囊内的气压恰好时第二气囊爆开，此时第一牵引件的另一端则可以在水底通过粘扣带结构与多个备用气囊中的一个连接，以重新作为第一气囊，随即控制第一气囊上升以带动转子沿第一方向转动，转子沿第一方向转动则会带动第二牵引件的一端绕设在转子上，第二牵引件的另一端则会下沉，当第一气囊完全上升后，第一气囊爆开，此时第二牵引件的另一端则可以在水底通过粘扣带结构与多个备用气囊中的一个连接，以重新作为第二气囊。重复上述操作，可以使得第一气囊和第二气囊交替在水里上升，当第一气囊或第二气囊上升完成而爆开时，水底的备用气囊可以重新作为第一气囊或第二气囊在下一次交替在水里上升过程中上升。

在一些实施例中，可以通过控制器控制第一气囊和第二气囊上的单向阀的入口在不同时间打开，来使得第一气囊和第二气囊可以交替在水里上升。作为示例性说明，当第一气囊上升完成或即将完成时，在工作人员的主动触发或程序的自动触发下，控制器可以立即或间隔一端时间向第二气囊上的单向阀上的活动封板对应的驱动装置发送控制信号，以将第二气囊上的单向阀的入口打开，使得水能够进入到第二气囊内以使得第二气囊内产生气体而在水里上升，从而驱动发电机进行发电，同时第一气囊下沉，而在第二气囊上升完成或即将完成时，则可以通过类似方式来使第一气囊上升，同时第二气囊下沉。

在一些实施例中，水下发电装置100还可以包括转速传感器(图中未示出)，转速传感器可以设置在转子120上，转速传感器可以用于检测转子120的转速，在水下发电装置100的发电过程中，如果转速传感器检测到转子120转动停止(即转速为0)时，则表示当前用于驱动发电机140进行发电的浮力驱动组件130(例如，第一浮力驱动组件)中的气囊131(例如，第一气囊)已经上升完成，工作人员或者程序则可以基于转速传感器的检测结果立即或间隔一段时间触发控制器发送控制信号到其他浮力驱动组件130(例如，第二浮力驱动组件)中的气囊131(例如，第二气囊)上的单向阀的活动封板对应的驱动装置，以将该浮力驱动组件130(例如，第二浮力驱动组件)中的气囊131(例如，第二气囊)上的单向阀的入口打开，使得该浮力驱动组件130能够驱动发电机140进行发电。

考虑到由于随着气囊131的上升，气囊131外的水下压强会越来越小，气囊131的体积也会越来越大，浮力也会越来越大，气囊131上升的速度则会越来越快，转子120的转速就会越来越快，这样并不利于发电机140进行持续稳定的发电，因此，在一些实施例中，转子120上还可以设置有电磁制动器，电磁制动器可以基于转速传感器的检测结果限制转子120的转速，避免转子120的转速过大，而导致发电机无法进行持续稳定的发电。

在一些实施例中，本申请实施例提供的水下发电装置100可以通过向气囊131内通入气体的方式，使气囊131能够在浮力的作用下上升。在一些实施例中，水下发电装置100还可以包括储气装置(图中未示出)，储气装置通过管路与至少一个浮力驱动组件120中的气囊131连接，用于向气囊131内通入气体，使得气囊131发生膨胀，体积增大，在水中的浮力增大而在浮力的作用下在水中上升，进而通过牵引件132带动转子120转动，驱动发电机140进行发电。在一些实施例中，当水下发电装置100中的浮力驱动组件120的数量为多个时，水下发电装置100可以包括多个储气装置，多个储气装置分别通过管路与多个浮力驱动组件120中的气囊131连接，用于分别向每个浮力驱动组件120中的气囊131通入气体。在一些实施例中，当水下发电装置100中的浮力驱动组件120的数量为多个时，水下发电装置100可以仅包括一个储气装置，该储气装置可以通过多个管路分别与多个浮力驱动组件120中的气囊131连接，以分别向每个浮力驱动组件120中的气囊131通入气体。

在一些实施例中，当水下发电装置100是通过向气囊131内通入气体的方式使气囊131在水中上升时，水下发电装置100还可以包括与储气装置连接的控制器，该控制器可以用于控制储气装置可以用于控制储气装置向对应的气囊131内通入气体。在一些实施例中，储气装置也可以直接设置在气囊131内，通过将储气装置打开，储气装置内的气体会进入到气囊131内，使得气囊131在水里上升。在一些实施例中，储气装置的开关可以由机械手控制。作为示例性说明，储气装置还包括有机械手，储气装置的出气口设置有阀门，通过控制机械手可以控制阀门的打开或关闭，从而控制储气装置向气囊131内通气。在一些实施例中，水下发电装置100中的控制器可以与机械手进行无线通信连接，从而对机械手进行远程控制，从而控制储气装置打开向对应的气囊131内通入气体。通过控制器控制储气装置向气囊131内通气，可以实现多个浮力驱动组件130中的气囊131逐一在水里上升，或者第一浮力驱动组件中的第一气囊和第二浮力驱动组件的第二气囊交替在水里上升，又或者一个浮力驱动组件中的多个气囊逐一在水里上升。关于如何通过向气囊131内通入气体的方式实现多个浮力驱动组件130中的气囊131逐一在水里上升、第一浮力驱动组件中的第一气囊和第二浮力驱动组件的第二气囊交替在水里上升以及一个浮力驱动组件中的多个气囊逐一在水里上升的更多描述，可以参考通过气囊131内产生气体的方式实现多个浮力驱动组件130中的气囊131逐一在水里上升、第一浮力驱动组件中的第一气囊和第二浮力驱动组件的第二气囊交替在水里上升以及一个浮力驱动组件中的多个气囊逐一在水里上升的相关描述，在此不再赘述。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本申请实施例提供的水下发电装置，利用气囊内的产气试剂与水反应产生气体或向气囊内通入气体，使得气囊在水里上升为发电机提供动能以驱动发电机进行发电，成本较低，发电量可观；(2)通过在气囊内形成原电池，不仅能产生气体使气囊上升驱动发电机发电，同时还能够产生电能以增加水下发电装置的发电量；(3)水下发电装置包括多个浮力驱动组件，多个浮力驱动组件可以分别在不同时间段驱动发电机进行发电，大大提高了水下发电装置的发电量；(4)水下发电装置包括第一浮力驱动组件和第二浮力驱动组件，第一浮力驱动组件和第二浮力驱动组件能够交替驱动发电机进行发电，发电量可观，且第一浮力驱动组件中的第一气囊和第二浮力驱动组件中的第二气囊可循环利用；(5)转子上设置有电磁制动器，电磁制动器可以限制转子的转速，有利于使发电机进行持续稳定的发电。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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；可以是转动连接，也可以是滑动连接；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，可以结合具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，当本申请说明书中使用了“第一”、“第二”、“第三”等术语描述各种特征时，这些术语仅用于对这些特征进行区分，而不能理解为指示或暗示特征之间的关联性、相对重要性或者隐含指明所指示的特征数量。

除此之外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (12)

1.一种水下发电装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座安置在水底或水下设备上；

转子，所述转子转动安装在所述底座上；

至少一个浮力驱动组件，所述浮力驱动组件包括气囊和牵引件，所述牵引件的一端绕设在所述转子上，另一端与所述气囊连接；其中，所述气囊内能够产生气体或被通入气体使所述气囊受浮力作用在水中上升，并通过所述牵引件带动所述转子转动；

至少一个发电机，所述至少一个发电机与所述转子连接，所述转子转动能够驱动所述至少一个发电机产生电能。

2.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述水下发电装置还包括储气装置，所述储气装置通过管路与所述至少一个浮力驱动组件中的气囊连接，用于向所述气囊通入气体。

3.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述气囊内装有产气试剂，当有水进入所述气囊内时，所述产气试剂能够与水反应产生气体。

4.根据权利要求3所述的水下发电装置，其特征在于，所述产气试剂为镁、铝、锌、过氧化锂、过氧化钠、硼氢化钠、硼氢化锂、碳酸铝或硫化铝。

5.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述气囊内设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极通过导线形成正负极输出；

当有水进入所述气囊内时，所述第一电极、所述第二电极以及所述气囊内的海水构成原电池以产生电能，并且所述第一电极处有气体产生。

6.根据权利要求3至5任一项所述的水下发电装置，其特征在于，所述气囊上设置有入水口，所述入水口处设置有单向阀；其中，所述单向阀的入口设置有活动封板以使所述单向阀的入口关闭；

当所述入口打开时，所述单向阀实现所述气囊外到所述气囊内的单向连通，水能够所述入水口进入气囊内以使所述气囊内产生所述气体；当所述气囊内的气压达到预设阈值时，所述单向阀实现所述气囊外与所述气囊内之间的不连通。

7.根据权利要求6所述的水下发电装置，其特征在于，还包括控制机构，所述控制结构用于控制所述活动封板运动以将所述入口打开。

8.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述浮力驱动组件的数量为多个，多个所述浮力驱动组件中的气囊被配置为逐一在水里上升。

9.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述至少一个浮力组件包括第一浮力组件和第二浮力组件；

所述第一浮力组件包括第一气囊和第一牵引件，所述第一牵引件的一端沿第一方向绕设在所述转子上，另一端与所述第一气囊连接；

所述第二浮力组件包括第二气囊和第二牵引件，所述第二牵引件的一端沿第二方向绕设在所述转子上，另一端与所述第二气囊连接，所述第一方向与所述第二方向相反；其中，

所述第一气囊和所述第二气囊被配置为交替在水里上升。

10.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述浮力驱动组件的数量为一个，所述浮力驱动组件包括多个气囊和牵引件，所述多个气囊等间距地连接于所述牵引件上，所述牵引件的一端绕设在所述转子上，另一端与所述多个气囊中的一个连接；其中，所述多个气囊被配置为逐一在水里上升。

11.根据权利要求1所述的水下发电装置，其特征在于，所述发电机的数量为两个，两个所述发电机分别与所述转子的两端连接。

12.根据权利要求11所述的水下发电装置，其特征在于，两个所述发电机分别与所述转子的两端通过带传动机构或链传动机构连接，所述带传动机构或所述链传动机构的传动比不小于1。