CN116906248A - 借助水流发电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船用辅助设备技术领域，具体涉及一种借助水流发电的装置，包括刮盘、轴流式发电单元和阻拦单元；轴流式发电单元能够上下移动，以穿过第一让位孔探出船体外或穿过第一让位孔移至船体内，且能够绕自身的轴线发生转动；阻拦单元能够上下移动，以穿过第二让位孔探出船体外预设长度或穿过第二让位孔移至船体内。阻拦单元能够沿着轴流式发电单元周向转动至轴流式发电单元的一侧，借助水流的冲击，使附着于阻挡单元上的一部分杂物从阻挡单元上脱落。而当阻拦单元向上移动，穿过第二让位孔移至船体内的过程中，刮盘迫使附着于阻挡单元上的另一部分杂物从阻挡单元上脱落。采用两种杂物去除方式相结合的形式，便捷地对阻挡单元进行清理。

Description

借助水流发电的装置

技术领域

本发明涉及船用辅助设备技术领域，具体地，涉及一种借助水流发电的装置。

背景技术

随着工业化和现代化的飞速发展，人类对能源的需求越来越大。如果不采取积极措施寻找其他能量转换方式和开发新能源，能源问题将严重威胁到人类社会的生存和发展。

通常，在船体上安装有轴流式发电机，当水流沿着轴流式发电机的轴向流经轴流式发电机时，轴流式发电机进行发电，所产电能可被储存起来，用于驱动船体行进或作为船上生活用电使用。为了防止水流中携带的杂物进入轴流式发电机内，影响轴流式发电机正常运行，通常在轴流式发电机的一端开口处设置阻挡部件，该阻挡部件用于阻止水流中携带的杂物进入轴流式发电机内。然而，如何便捷地对阻挡部件进行清理成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决阻挡部件不便于进行清理的技术问题，本发明提供一种借助水流发电的装置。

为实现本发明目的提供的一种借助水流发电的装置，包括：

刮盘，可转动地设于船体的底部，中部中空形成第一让位孔；刮盘上设有第二让位孔；

轴流式发电单元，设于刮盘的上方，能够上下移动，以穿过第一让位孔探出船体外或穿过第一让位孔移至船体内；轴流式发电单元能够绕自身的轴线发生转动；

阻拦单元，也设于刮盘的上方，能够上下移动，以穿过第二让位孔探出船体外预设长度或穿过第二让位孔移至船体内；阻拦单元能够沿着轴流式发电单元的周向转动。

在其中一些具体实施例中，阻拦单元包括：

升降环，能够上下移动；

转动环，可转动地设于升降环内，能够随升降环上下移动；

固定板，为弧形结构，固定于转动环的底部；

阻挡杆，为多个，轴线均竖直设置，沿固定板的体长方向均匀地固定于固定板的底部；

第二让位孔为多个，与多个阻挡杆一一对应设置。

在其中一些具体实施例中，固定板的弧长与转动环的周长的比值为1/4-1/2。

在其中一些具体实施例中，还包括：

第一升降机构，整体设于刮盘的上方，包括：

第一驱动电机，轴线竖直设置，且输出轴朝下设置；

丝杆，轴线竖直设置，顶端与第一驱动电机的输出轴固定连接；

丝母，套设于丝杆上，外壁与升降环的外壁固定连接；

导向杆，轴线竖直设置；

导向螺母，套设于导向杆上，外壁与升降环的外壁固定连接。

在其中一些具体实施例中，升降环的底部设有承载环；转动环的内壁沿周向设有啮合齿；

还包括：

第一方位调整机构，设置于转动环内，包括：

第二驱动电机，安装于承载环上，且输出轴朝上设置；

传动齿轮，套设于第二驱动电机的输出轴上，侧壁与转动环的内壁啮合连接。

在其中一些具体实施例中，升降环的内壁上部形成有上滚槽，内壁下部形成有下滚槽；

阻拦单元还包括：

第一上滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于转动环的相对两侧外壁的上部；两个上滚轮均可转动地设于上滚槽内；

第一下滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于转动环的相对两侧外壁的下部；两个下滚轮均可转动地设于下滚槽内。

在其中一些具体实施例中，轴流式发电单元包括：

上支撑座，能够上下移动，且能够绕自身的轴线转动，与第一让位孔相适配；

轴流式发电机，固定于上支撑座的底端面；

下支撑座，固定于轴流式发电机的底端，与第一让位孔相适配。

在其中一些具体实施例中，还包括：

第二升降机构，整体设于刮盘的上方，包括：

支架，固定于船体内的底部；

升降旋转驱动器，安装于支架上，输出轴与上支撑座的中部固定连接。

在其中一些具体实施例中，还包括：

第二上滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于刮盘的相对两侧外壁的上部；

第二下滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于刮盘的相对两侧外壁的下部。

在其中一些具体实施例中，第一让位孔的内壁固定有第一密封囊；

第二让位孔的内壁固定有第二密封囊。

本发明的有益效果：本发明的借助水流发电的装置通过设置阻拦单元，在轴流式发电单元探入水中之前，先形成保护，预防杂物进入轴流式发电机内。之后。轴流式发电单元向下移动，以穿过第一让位孔探出船体外，能够借助船体下方的水流发电。而且，轴流式发电单元能够绕自身的轴线发生转动，可以根据水流的流向调成轴流式发电单元的迎水角度，从而实现对水流的最大利用率，保障了发电效率。一方面，当轴流式发电单元根据水流的流向调成迎水角度后，阻拦单元能够沿着轴流式发电单元的周向转动至轴流式发电单元的一端，以阻止水流中携带的杂物进入轴流式发电机内。另一方面，当水流中杂物极少或没有杂物时，阻拦单元能够沿着轴流式发电单元周向转动至轴流式发电单元的一侧，借助水流的冲击，使附着于阻挡单元上的一部分杂物从阻挡单元上脱落。而当借助水流发电的装置从第二种工作模式转换为闲置状态的过程中，阻拦单元向上移动，穿过第二让位孔移至船体内的过程中，刮盘迫使附着于阻挡单元上的另一部分杂物从阻挡单元上脱落。采用两种杂物去除方式相结合的形式，便捷地对阻挡单元进行清理，且保障了清理效果，降低了清理难度。

附图说明

图1是本发明一种借助水流发电的装置处于闲置状态时的结构示意图；

图2是阻拦单元探出船体外时的结构示意图；

图3是轴流式发电单元和阻拦单元均探出船体外时的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图4所示的借助水流发电的装置沿A-A的剖视图；

图6是图5中B区域的局部放大图；

图7是图5中C区域的局部放大图；

图8是阻挡杆位于轴流式发电单元的一端时的结构示意图；

图9是阻挡杆位于轴流式发电单元的一侧时的结构示意图。

附图中，110、刮盘；111、第一让位孔；112、第二让位孔；120、轴流式发电单元；121、上支撑座；122、轴流式发电机；123、下支撑座；130、阻拦单元；131、升降环；1311、承载环；132、转动环；133、固定板；134、阻挡杆；135、第一上滚轮；136、第一下滚轮；141、第一驱动电机；142、丝杆；143、丝母；144、导向杆；145、导向螺母；150、第一方位调整机构；151、第二驱动电机；152、传动齿轮；160、第二升降机构；161、支架；162、升降旋转驱动器；171、第二上滚轮；172、第二下滚轮；180、第一密封囊；190、制动器；200、船体。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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”、“衔接”、“铰接”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；可以是直接连接，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。

如背景技术，通常在轴流式发电机的一端开口处设置阻挡部件，该阻挡部件用于阻止水流中携带的杂物进入轴流式发电机内。然而，如何便捷地对阻挡部件进行清理成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

为改善上述问题，参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，提供了一种借助水流发电的装置，包括刮盘110、轴流式发电单元120和阻拦单元130。刮盘110可转动地设于船体200的底部，中部中空形成供轴流式发电单元120穿过的第一让位孔111。刮盘110上设有供阻拦单元130的下部穿过的第二让位孔112。轴流式发电单元120设于刮盘110的上方，能够上下移动，以穿过第一让位孔111探出船体200外或穿过第一让位孔111移至船体200内。轴流式发电单元120能够绕自身的轴线发生转动。阻拦单元130也设于刮盘110的上方，能够上下移动，以穿过第二让位孔112探出船体200外预设长度或穿过第二让位孔112移至船体200内。阻拦单元130能够沿着轴流式发电单元120的周向转动。

需要指出的是，借助水流发电的装置整体安装于船体200的底部的内部。当借助水流发电的装置处于闲置状态时，如图1所示，轴流式发电单元120和阻拦单元130均位于刮盘110的上方。

当借助水流发电的装置处于工作状态时，有以下几种工作模式：

第一种工作模式，轴流式发电单元120向下移动，以穿过第一让位孔111探出船体200外，之后，轴流式发电单元120能够借助船体200下方的水流发电。而且，轴流式发电单元120能够绕自身的轴线发生转动，可以根据水流的流向调整轴流式发电单元120的迎水角度，从而实现对水流的最大利用率，保障了发电效率。此处需要说明的是，对于河流，其水流流向单一，为固定方向。对于海洋，其水流流向较为多样化。

第二种工作模式，首先，如图2所示，阻拦单元130向下移动，以穿过第二让位孔112探出船体200外预设长度。预设长度为10-30cm，以保障阻挡单元的底端面在竖直方向上不高于轴流式发电单元120的底端面。如此，在轴流式发电单元120探入水中之前，先形成保护，预防杂物进入轴流式发电机122内。之后，如图3所示，轴流式发电单元120向下移动，以穿过第一让位孔111探出船体200外。轴流式发电单元120能够借助船体200下方的水流发电。而且，轴流式发电单元120能够绕自身的轴线发生转动，可以根据水流的流向调成轴流式发电单元120的迎水角度，从而实现对水流的最大利用率，保障了发电效率。一方面，当轴流式发电单元120根据水流的流向调成迎水角度后，如图8所示，图中箭头方向为水流方向，阻拦单元130能够沿着轴流式发电单元120的周向转动至轴流式发电单元120的一端，以阻止水流中携带的杂物进入轴流式发电机122内。另一方面，当水流中杂物极少或没有杂物时，如图9所示，图中箭头方向为水流方向，阻拦单元130能够沿着轴流式发电单元120周向转动至轴流式发电单元120的一侧，借助水流的冲击，使附着于阻挡单元上的一部分杂物从阻挡单元上脱落。而当借助水流发电的装置从第二种工作模式转换为闲置状态的过程中，阻拦单元130向上移动，穿过第二让位孔112移至船体200内的过程中，刮盘110迫使附着于阻挡单元上的另一部分杂物从阻挡单元上脱落。采用两种杂物去除方式相结合的形式，便捷地对阻挡单元进行清理，且保障了清理效果，降低了清理难度。

需要说明的是，由于刮盘110可转动地设于船体200的底部，在阻拦单元130沿着轴流式发电单元120周向转动过程中，刮盘110随阻挡单元进行转动。而当阻挡单元向上移动过程中，对刮盘110进行制动，能够有效地保障杂物清理的顺畅性，保障杂物清理的效果。

具体地，在示范例中，参照图3、图4、图5、图6和图7，阻拦单元130包括圆环结构的升降环131、圆环结构的转动环132、弧形结构的固定板133和多个阻挡杆134。升降环131能够上下移动。转动环132可转动地设于升降环131内，能够随升降环131上下移动。固定板133固定于转动环132的底部。多个阻挡杆134的轴线均竖直设置，沿固定板133的体长方向均匀地固定于固定板133的底部。多个阻挡杆134相互配合形成阻挡格栅，能够有效地阻挡水流中携带的杂物。阻挡格栅和固定板133能够随转动环132转动。阻挡格栅相对于实体结构的阻挡部件，实现了轻量化设计，位置更易于被控制，降低了制造成本。多个第二让位孔112与多个阻挡杆134一一对应设置。每个第二让位孔112供一个阻挡杆134穿过。

优选地，固定板133的弧长与转动环132的周长的比值为1/4-1/2，既保障了阻挡格栅对杂物的阻挡效果，又降低了制造成本。

优选地，参照图1和图4，借助水流发电的装置还包括第一升降机构，第一升降机构整体设于刮盘110的上方，包括第一驱动电机141、丝杆142、丝母143、导向杆144和导向螺母145。第一驱动电机141的轴线竖直设置，且输出轴朝下设置。第一驱动电机141的机壳通过安装板固定于第二升降机构160的支架161上。丝杆142的轴线竖直设置，顶端与第一驱动电机141的输出轴固定连接。丝母143套设于丝杆142上，外壁与升降环131的外壁固定连接。导向杆144为两个，轴线均竖直设置。导向螺母145为两个，与两个导向杆144一一对应地套设于导向杆144上，外壁分别与升降环131的外壁固定连接。两个导向杆144的轴心与丝杆142的轴心成“品”字型排列。第一驱动电机141能够驱使丝杆142转动，进而带动丝母143沿着丝杆142轴向进行上下移动，从而带动阻拦单元130的升降环131、转动环132、固定板133和阻挡杆134进行上下移动。

优选地，参照图6，在升降环131的底部设有承载环1311。在转动环132的内壁沿周向设有啮合齿。借助水流发电的装置还包括第一方位调整机构150，第一方位调整机构150设置于转动环132内，包括第二驱动电机151和传动齿轮152。第二驱动电机151安装于承载环1311上，且输出轴朝上设置。传动齿轮152套设于第二驱动电机151的输出轴上，侧壁与转动环132的内壁啮合连接。第二驱动电机151能够驱使传动齿轮152转动，进而带动转动环132进行转动，从而带动阻挡杆134转动。

为了保障转动环132转动的顺畅性，进而保障阻挡杆134方位调整的顺畅性。在升降环131的内壁中部沿升降环131的周向设置有导向环，以在升降环131的内壁上部形成上滚槽，在升降环131的内壁下部形成下滚槽。阻拦单元130还包括两个第一上滚轮135和两个第一下滚轮136。两个第一上滚轮135的轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于转动环132的相对两侧外壁的上部。两个上滚轮均可转动地设于上滚槽内。两个第一下滚轮136的轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于转动环132的相对两侧外壁的下部。两个下滚轮均可转动地设于下滚槽内。为了使转动环132更好地随升降环131进行上下移动。在导向环的内壁上沿导向环的周向设置有限位环，相应的，在转动环132的外壁上沿转动环132的周向设置有限位槽。该限位槽与限位环相适配，能够供限位环插入。

具体地，在示范例中，轴流式发电单元120包括上支撑座121、轴流式发电机122和下支撑座123。上支撑座121能够上下移动，且能够绕自身的轴线转动，与第一让位孔111相适配。轴流式发电机122固定于上支撑座121的底端面，能够随上支撑座121进行上下移动，且能够随上支撑座121绕自身的轴线转动。下支撑座123固定于轴流式发电机122的底端，与第一让位孔111相适配。当借助水流发电的装置处于闲置状态时，下支撑座123能够减小轴流式发电单元120与第一让位孔111内壁之间的间隙，防止水灌入船体200内。当借助水流发电的装置处于第一种工作模式或第二工作模式时，位于水中的轴流式发电机122能够借助水流发电，上支撑座121能够减小轴流式发电单元120与第一让位孔111内壁之间的间隙，防止水灌入船体200内。

优选地，轴流式发电单元120还包括第二升降机构160，第二升降机构160整体设于刮盘110的上方，包括支架161和升降旋转驱动器162。支架161固定于船体200内的底部。升降旋转驱动器162安装于支架161上，输出轴与上支撑座121的中部固定连接。升降旋转驱动器162相当于电动推杆与驱动电机的组合体，能够先驱使上支撑座121下降，再驱使上支撑座121绕自身的轴线转动。因此，可以理解的是，可使用电动推杆与驱动电机代替升降旋转驱动器162。将电动推杆安装于支架161上，且使其输出轴朝下。将驱动电机安装于电动推杆的输出轴上，且使其输出轴朝下。驱动电机的输出轴与上支撑座121的中部固定连接。

优选地，借助水流发电的装置还包括两个第二上滚轮171和两个第二下滚轮172。两个第二上滚轮171的轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于刮盘110的相对两侧外壁的上部。两个第二下滚轮172的轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于刮盘110的相对两侧外壁的下部。在船体200的内底面上形成有上滚槽，在船体200的外底面上形成有下滚槽。两个第二上滚轮171均可转动地设于船体200的上滚槽内。两个第二下滚轮172均可转动地设于船体200的下滚槽内。

优选地，在第一让位孔111的内壁固定有第一密封囊180，在第二让位孔112的内壁固定有第二密封囊。在刮盘110的外壁与船体200之间固定有第三密封囊。第一密封囊180、第二密封囊和第三密封囊的材质为橡胶或乳胶等柔性材质。在第一密封囊180、第二密封囊和第三密封囊上分别设有进气嘴和出气嘴。通过进气嘴能够向第一密封囊180、第二密封囊和第三密封囊内鼓入空气或水，以使第一密封囊180、第二密封囊和第三密封囊发生膨胀，进而能够有效地防止水从第一让位孔111、第二让位孔112以及刮盘110与船体200的连接处灌入船体200内。通过出气嘴能够排走第一密封囊180、第二密封囊和第三密封囊内的空气或水。

优选地，如图7所示，在船体200内预埋有制动器190，相应的，在刮盘110的外壁上沿刮盘110的周向均匀地设置有多个限位盲孔。制动器190的活塞杆能够插入任意一个限位盲孔内，以限制刮盘110继续转动。当制动器190的活塞杆脱离刮盘110时，刮盘110能够随阻挡杆134转动。相应的，第三密封囊对应制动器190的位置也应该开设有让位孔，以供制动器190的活塞杆穿过。制动器可为电动推杆或气缸。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种借助水流发电的装置，其特征在于，包括：

刮盘，可转动地设于船体的底部，中部中空形成第一让位孔；所述刮盘上设有第二让位孔；

轴流式发电单元，设于所述刮盘的上方，能够上下移动，以穿过所述第一让位孔探出船体外或穿过所述第一让位孔移至船体内；所述轴流式发电单元能够绕自身的轴线发生转动；

阻拦单元，也设于所述刮盘的上方，能够上下移动，以穿过所述第二让位孔探出船体外预设长度或穿过所述第二让位孔移至船体内；所述阻拦单元能够沿着所述轴流式发电单元的周向转动。

2.根据权利要求1所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述阻拦单元包括：

升降环，能够上下移动；

转动环，可转动地设于所述升降环内，能够随所述升降环上下移动；

固定板，为弧形结构，固定于所述转动环的底部；

阻挡杆，为多个，轴线均竖直设置，沿所述固定板的体长方向均匀地固定于所述固定板的底部；

所述第二让位孔为多个，与多个所述阻挡杆一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述固定板的弧长与所述转动环的周长的比值为1/4-1/2。

4.根据权利要求2所述的借助水流发电的装置，其特征在于，还包括：

第一升降机构，整体设于所述刮盘的上方，包括：

第一驱动电机，轴线竖直设置，且输出轴朝下设置；

丝杆，轴线竖直设置，顶端与所述第一驱动电机的输出轴固定连接；

丝母，套设于所述丝杆上，外壁与所述升降环的外壁固定连接；

导向杆，轴线竖直设置；

导向螺母，套设于所述导向杆上，外壁与所述升降环的外壁固定连接。

5.根据权利要求2所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述升降环的底部设有承载环；所述转动环的内壁沿周向设有啮合齿；

还包括：

第一方位调整机构，设置于所述转动环内，包括：

第二驱动电机，安装于所述承载环上，且输出轴朝上设置；

传动齿轮，套设于所述第二驱动电机的输出轴上，侧壁与所述转动环的内壁啮合连接。

6.根据权利要求5所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述升降环的内壁上部形成有上滚槽，内壁下部形成有下滚槽；

所述阻拦单元还包括：

第一上滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于所述转动环的相对两侧外壁的上部；两个所述上滚轮均可转动地设于所述上滚槽内；

第一下滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过所述转轴可转动地安装于所述转动环的相对两侧外壁的下部；两个所述下滚轮均可转动地设于所述下滚槽内。

7.根据权利要求1所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述轴流式发电单元包括：

上支撑座，能够上下移动，且能够绕自身的轴线转动，与所述第一让位孔相适配；

轴流式发电机，固定于所述上支撑座的底端面；

下支撑座，固定于所述轴流式发电机的底端，与所述第一让位孔相适配。

8.根据权利要求7所述的借助水流发电的装置，其特征在于，还包括：

第二升降机构，整体设于所述刮盘的上方，包括：

支架，固定于船体内的底部；

升降旋转驱动器，安装于所述支架上，输出轴与所述上支撑座的中部固定连接。

9.根据权利要求1所述的借助水流发电的装置，其特征在于，还包括：

第二上滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过转轴可转动地安装于所述刮盘的相对两侧外壁的上部；

第二下滚轮，为两个，轴线分别倾斜设置，中部分别通过所述转轴可转动地安装于所述刮盘的相对两侧外壁的下部。

10.根据权利要求1所述的借助水流发电的装置，其特征在于，所述第一让位孔的内壁固定有第一密封囊；

所述第二让位孔的内壁固定有第二密封囊。