CN117365846A - 风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置，其主要包括第一部分、第二部分、风能捕获单元、洋流能捕获单元以及发电舱，其中，第一部分作业时竖直的位于水面之上；第二部分同轴的固定于第一部分，作业时竖直的位于水面之下，风能捕获单元，配置于第一部分，第二部分的浮力能够抵消第一部分及风能捕获单元的重力；洋流能捕获单元，同轴的环绕于第二部分外侧，受洋流能推动，洋流能捕获单元能够相对于第二部分转动；发电舱，同轴转动的设置于第一部分下部，发电舱下侧固定于洋流能捕获单元，发电舱内设置有第一发电单元，用于洋流能的发电或洋流能及风能的发电；洋流能捕获单元的浮力能够抵消发电舱的重力。本申请具有能够实现风能与海洋能源的结合发电的效果。

Description

风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置

技术领域

本申请涉及海洋风电以及海洋能源发电的领域，尤其是涉及一种风能、洋流能发电装置及发电装置。

背景技术

海上风电装置主要是指利用海洋上的风能进行发电的一种设备。根据风电基础的不同形式，可以简单将海上风电装置分为固定式基础半潜式基础以及浮动式基础。但由于固定式基础与半潜式基础都主要受制于海域水深的限制，因而，在更深的海域外或在部分海床地质条件不利于安装固定式基础以及半潜式基础的海域中，主要还是以浮动式风力机应用为主。

而在深海环境中，除风能之外，还有其他丰富的海洋能源如洋流能、波浪能、潮汐能等。为了充分利用海洋能源资源，提高能源利用效率，需要开发一种能够将风能和海洋能源能结合起来的发电装置。

发明内容

为了能够实现风能与海洋能源的结合，本申请提供一种风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置。

本申请第一方面提供的一种风能、洋流能发电装置采用如下的技术方案：

一种风能、洋流能发电装置，包括：

第一部分，作业时竖直的位于水面之上；

第二部分，同轴的固定于第一部分，作业时竖直的位于水面之下；

风能捕获单元，配置于第一部分上部，所述第二部分的浮力能够抵消主轴及风能捕获单元的重力；

洋流能捕获单元，同轴的环绕于第二部分外侧，受洋流能推动，所述洋流能捕获单元能够相对于第二部分转动；

发电舱，同轴转动的设置于第一部分下部，所述发电舱下侧固定于洋流能捕获单元，所述发电舱内设置有第一发电单元，用于洋流能的发电或洋流能及风能的发电；

所述洋流能捕获单元的浮力能够抵消所述发电舱的重力。

通过采用上述技术方案，位于水面之上的风能捕获单元能够对风能捕获以便于发电，位于水面之下的洋流能捕获单元能够对洋流能以便于发电，从而同时可以实现风能与洋流能的组合发电，此外，由于洋流能捕获通过水下洋流能捕获单元排水体积产生的浮力，抵消发电舱的重力，并通过第二部分产生的浮力，抵消水面上第一部分与风能捕获单元的重力，这样第一部分与发电舱转动连接部分的垂直方向受力几乎降为零，也大大的降低了成本。

可选的，还包括：

第一齿轮，同轴的套接于第一部分，随第一部分同步转动，所述第一齿轮位于发电舱内；

第一发电机，固定于发电舱内；

第二齿轮，固定于第一发电机的驱动轴，所述第二齿轮啮合于第一齿轮。

通过采用上述技术方案，当发电舱随洋流能捕获单元同步转动时，发电舱内的第二齿轮也将同步的随沿第一齿轮的周面滚动啮合，第一发电机机则可以将第二齿轮旋转产生的机械能转换为电机发电，实现洋流能的发电。

可选的，所述风能捕获单元为垂直轴风能捕获单元，所述第一部分随所述垂直轴风能捕获单元单向旋转；

所述发电舱随所述洋流能捕获单元带动而相对于第一部分反向旋转。

通过采用上述技术方案，当风能捕获单元捕获风能带动第一部分相对于发电舱转动，第一齿轮随第一部分同步转动，可以带动第二齿轮旋转，实现第一发电机的发电；同样的，当洋流能捕获洋流能带动发电舱相对于第一部分转动，也能带动第二齿轮沿第一齿轮外周滚动啮合，使第二齿轮转动，依然可以实现第一发电机的发电；当风能捕获单元带动第一部分与洋流能捕获装置带动发电舱同步反向旋转，则可以第一齿轮与第二齿轮的相对旋转速度，也就进一步的提高了第一发电机的发电效率。

可选的，还包括：

自动抱夹机构，设置于发电舱内，用于在第一部分转速超过阈值时抱紧第一部分。

通过采用上述技术方案，在风能捕获单元的运行过程中，当风速超过最大额定风速，第一部分的转速超过阈值时，自动抱夹机构抱紧能够抱紧第一部分，而由于发电舱与第一部分转动的方向相反，因而，自动抱夹机构抱紧第一部分后，这个操作会逐渐降低第一部分的转速，利用海水阻力起到刹车的作用，从而保护发电装置。

可选的，所述风能捕获单元为水平轴风能捕获单元；

所述第二部分的周壁呈圆周阵列的固定有多根锚泊线；

所述锚泊线背离所述第二部分一端固定有锚桩，用于埋入河床。

通过采用上述技术方案，通过调整锚泊线的张力可以限制第二部分的运动范围，当海洋环境中的风力、波浪和海流等因素施加力量时，悬链线锚泊系统能够承受这些力量，并使第二部分保持相对稳定的位置。

可选的，所述风能捕获单元包括：

桅杆，同轴固定于第一部分上端；

整流罩，围绕桅杆转动的设置于桅杆一侧；

机舱，转动的连接于桅杆上端；

风轮，转动设置于机舱，用于捕获风能；

能量转换部分，连接于风轮，用于将风能转换为电能。

通过采用上述技术方案，设置的整流罩可转动的安装于桅杆上，使整流罩能够适应风向，达到减少桅杆尾随的湍流。

可选的，所述能量转换部分包括：

传动轴，转动连接于机舱，所述风轮轴心固定于传动轴；

从动轴，同轴转动于桅杆内；

换向传动机构，连接于传动轴与从动轴之间；

第三发电机，设置于机舱或主轴内，用于将从动轴的转动机械能转换为电能。

通过采用上述技术方案，风轮带动传动轴转动，通过换向传动机构换向，带动从动轴同步转动，再通过第三发电机将从动轴转动的机械能转换为电能，实现了风能与电能的转化，且将水平轴风能捕获单元的发电舱由桅杆的上端移动至发电舱或主轴部分，大大的降低了桅杆的负载重量，提高了整体发电装置运行的稳定性。

可选的，还包括：

锚环，同轴转动的连接于发电舱；

多根锚链，呈圆周阵列的连接于锚环；

多个锚浮标，分别固定于各锚链。

通过采用上述技术方案，采用的多个锚浮标的设置，可以在水体中定位和标识发电装置，并提高发电装置的稳定性。

第二方面，本申请还提供一种风能、洋流能、波浪能发电装置，采用如下的技术方案：

一种风能、洋流能、波浪能发电装置，包含上述的风能、洋流能发电装置，还包括：

滑套，同轴固定于第一部分；

滑环，同轴滑移的套接于所述滑套外侧，且所述滑环随所述滑套同步转动，所述发电舱转动连接于滑环，所述第一齿轮同轴固定于所述滑环；

波浪能发电单元，用于将发电舱相对于第一部分的竖直运动转换为电能；

浮动体，连接于所述发电舱，作业时位于水面，用于吸收波浪能，以带动所述发电舱竖直运动。

通过采用上述技术方案，作业时，通过浮动体吸收波浪能，通过滑环与滑套的配合，即可实现发电舱相对于第一部分竖直运动，再通过波浪能发电单元作业，即可将发电舱的竖直运动转换为电能，实现波浪能的发电，而同事由于第一齿轮固定于滑环，且发电舱与滑环转动连接，因此，当发电舱相对于第一部分旋转时，第一齿轮与第二齿轮依然能够啮合，以保证第一发电机的正常发电作业，达到了风能、洋流能以及波浪能的结合发电，此外的，由于浮动体同样能够产生浮力，因而在洋流能结合波浪能后，还可以降低洋流能捕获单元的整体结构，以降低其排水体积，降低成本，并通过浮动环弥补洋流能捕获单元的浮力，同样可以实现抵消发电舱的整体重力。

可选的，所述浮动体能够围绕发电舱轴线摆动的连接于发电舱。

通过采用上述技术方案，当浮动体能够围绕发电舱的轴线摆动，在达到浮动体依然能够带动发电舱竖直运动的基础上，使得浮动体能够更全面地吸收波浪能，使得第一部分几乎不随波浪而上下起伏或左右摇摆。

可选的，所述浮动体包括：

多个浮柱，呈圆周阵列的固定于发电舱外侧，各浮柱内均成型有加载室；

多根连接管，分别固定于相邻浮柱之间，连通相邻加载室；

压载阀，设置于连接管，用于改变进入压载室的水量。

通过采用上述技术方案，随水流的波动，能够推动多个浮柱竖直运动，从而带动发电舱竖直运动，实现将波浪能转换为电能，此外的，由于压载室与压载阀的设置，通过改变压载室的水量，可以抵消水平面的浮动，抵消摆动运动，以提高发电装置的稳定性。

可选的，还包括：

韦尔斯涡轮机，设置于连接管。

通过采用上述技术方案，随着波浪的移动，每个压载室内水位上升或下降发生变化时，水位浮动通过连接管将空气从一个压载室推到另一个压载室，而韦尔斯涡轮机将通过腔室之间的空气运动而转动，进一步的提高了发电效率。

可选的，波浪能发电单元包括：

第一支撑环，同轴转动的连接于滑套，位于所述发电舱内；

联动板，固定于第一支撑环；

第一齿条，沿第一部分的轴线方向固定于联动板；

第三发电机，固定于发电舱内；

第三齿轮，固定于第三发电机的驱动轴，与所述第一齿条啮合。

通过采用上述技术方案，作业时，发电舱随浮动环的带动而相对于第一部分竖直运动，能够带动第三齿轮沿第一齿条滚动，从而通过第三发电机将第三齿轮转动产生的机械能转换为电能，实现波浪能的发电。

可选的，波浪能发电单元包括：

两第二支撑环，同轴转动的连接于滑套上下两端，位于所述发电舱外；

连杆，沿第一部分的轴线方向固定于两第二支撑环之间，所述连杆穿过所述发电舱；

第二齿条，沿连杆的长度方向固定于连杆；

第四发电机，固定于发电舱内；

第四齿轮，固定于第四发电机的驱动轴，与所述第二齿条啮合。

通过采用上述技术方案，作业时，发电舱随浮动环的带动而相对于第一部分竖直运动，能够带动第四齿轮沿第二齿条滚动，从而通过第四发电机将第四齿轮转动产生的机械能转换为电能，实现波浪能的发电。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.位于水面之上的风能捕获单元能够对风能捕获以便于发电，位于水面之下的洋流能捕获单元能够对洋流能以便于发电，从而同时可以实现风能与洋流能的组合发电，此外，由于洋流能捕获通过水下洋流能捕获单元排水体积产生的浮力，抵消发电舱的重力，并通过水下第二部分产生的浮力，抵消水面上第一部分即风能捕获单元的重力，这样第一部分与发电舱转动连接部分的垂直方向受力几乎降为零，也大大的降低了成本；

2.当风能捕获单元捕获风能带动第一部分相对于发电舱转动，第一齿轮随第一部分同步转动，可以带动第二齿轮旋转，实现第一发电机的发电；同样的，当洋流能捕获洋流能带动发电舱相对于第一部分转动，也能带动第二齿轮沿第一齿轮外周滚动啮合，使第二齿轮转动，依然可以实现第一发电机的发电；当风能捕获单元带动第一部分与洋流能捕获装置带动发电舱同步反向旋转，则可以第一齿轮与第二齿轮的相对旋转速度，也就进一步的提高了第一发电机的发电效率。

3.在风能捕获单元的运行过程中，当风速超过最大额定风速，第一部分的转速超过阈值时，自动抱夹机构抱紧能够抱紧第一部分，而由于发电舱与第一部分转动的方向相反，因而，自动抱夹机构抱紧第一部分后，这个操作会逐渐降低第一部分的转速，利用海水阻力起到刹车的作用，从而保护发电装置。

附图说明

图1是本申请风能、洋流能发电装置的实施例1的结构示意图；

图2是本申请风能、洋流能发电装置的实施例1中采用垂直轴风能捕获单元时未设中心轴时的结构示意图；

图3是本申请风能、洋流能发电装置的实施例1中发电舱结构的剖面示意图；

图4是本申请风能、洋流能发电装置的实施例2的结构示意图；

图5是本申请风能、洋流能发电装置的实施例3的结构示意图；

图6是本申请风能、洋流能发电装置的实施例3的机舱内部结构示意图；

图7是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例1中采用垂直轴风能捕获单元时的结构示意图；

图8是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例1中采用水平轴风能捕获单元时的结构示意图；

图9是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例1中浮动环结构的示意图；

图10是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例1中体现发电舱内部波浪能发电单元的剖面示意图；

图11是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例1中体现发电舱内部第一发电单元的剖面示意图；

图12是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例2中体现发电舱内部波浪能发电单元的剖面示意图；

图13是本申请风能、洋流能、波浪能发电装置的实施例3中体现浮柱结构的示意图。

附图标记说明：1、主体部分；11、主轴；111、滑套；112、第一同步环；113、第一支撑环；114、联动板；115、第一齿条；116、第二同步环；117、第二支撑环；118、连杆；119、第二齿条；12、浮筒；121、锚泊线；122、锚桩；

2、风能捕获单元；21、中心轴；22、第一叶片；23、连接杆；24、桅杆；241、从动轴；25、机舱；251、传动轴；252、换向传动机构；26、风轮；27、整流罩；271、固定环；

3、洋流能捕获单元；31、第二叶片；32、连接环；33、支架；34、传动环；35、浮柱；351、梁架；36、连接管；361、压载阀；362、韦尔斯涡轮机；

4、发电舱；41、第一发电单元；411、第一齿轮；412、第二齿轮；413、第一发电机；42、滑环；43、滑轴；44、第四发电机；45、第三齿轮；46、套筒；461、容置盒；47、第五发电机；471、第四齿轮；

5、锚浮标；51、锚环；52、锚链；

6、浮动环；

7、第一转轴；71、第一摆环；72、第二转轴；73、第二摆环。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请第一方面公开一种风能、洋流能发电装置，主要应用于海洋环境，实现对风能以及洋流能的捕捉，完成风能与洋流能的综合发电。

主要采用的思路为：

参照图1，一种风能、洋流能发电装置，包括长柱形的主体部分1，主体部分1由上至下分为第一部分以及第二部分，第一部分与第二部分同轴设置。第一部分可以与第二部分一体成型，第一部分与第二部分也可以采用分体成型后再通过螺栓等紧固件固定。作业时，第一部分被竖直的配置于水面之上作为主轴11，第二部分被竖直的配置于水面之下作为浮筒12。

其中，主轴11上部用于配置风能捕获单元2，浮筒12采用单柱式的浮体结构，浮筒12外侧被配置有洋流能捕获单元3，用于捕获洋流能。

在主轴11的下端位置处，即浮筒12的上方，配置有发电舱4，发电舱4整体呈圆筒状结构，且发电舱4同轴的套设于主轴11，用于实现将风能和洋流转换为电能。

如此，通过风能捕获单元2对风能进行捕获，配合洋流能捕获单元3对洋流能进行捕获，并配合发电舱4实现电能的转换，即可完成风能与洋流能的混合发电。

此外，为降低主体部分1承受垂直方向的受力，还可以调整洋流能捕获单元3，以使洋流能捕获单元3的排水体积产生的浮力，抵消发电舱4的重量。此时，浮筒12的浮力只需用于抵消水面上风能捕获单元2的重力，即可使主轴11与发电舱4转动部分承垂直方向受力几乎降为零，大大降低成本。

而由于风能捕获单元2又可以具体分为垂直轴风能捕获单元和水平轴风能捕获单元，因此，以下结合具体实施例分别对采用两种风能捕获单元2时的发电装置结构做具体描述：

实施例1，

参照图1，本实施例以风能捕获单元2采用垂直轴风能捕获单元时，对发电装置具体描述。

垂直轴风能捕获单元2单元包括中心轴21以及呈圆周阵列的布设于中心轴21外侧的多个第一叶片22，多个第一叶片22均可以呈竖直设置或保持与中心轴21呈预设角度设置，多个叶片与中心轴21之间固定有连接杆23，用于保证多个第一叶片22与中心轴21的连接。中心轴21的下端同轴固定于主轴11，也可以再加工过程中将主轴11与中心轴21一体成型。

作业状态时，通过第一叶片22对风能的捕获，带动主轴11自转，实现将风能转换为机械能。

而为了能够抵抗强风暴天气的对发电装置带来的损伤，在本申请的其他实施例中可以改变第一叶片22或连接杆23的形式，以使第一叶片22能够被折叠或趋向主轴11方向收缩，达到在遭遇强风暴天气时，可以减少风阻，提高风能捕获单元2的结构稳定性，以提高发电装置整体的抗台风能力。

参照图2，在本申请的其他实施例中，也可以取消中心轴21的设置，直接通连接杆23将多个第一叶片22的上下两端相互固定，并将主轴11上端与位于第一叶片22下侧的连接杆23固定。采用此种结构，同样可以通过多个第一叶片22的转动而带动主轴11转动，实现将风能转换为机械能。

参照图1和图2，洋流能捕获单元3包括多个第二叶片31，多个第二叶片31呈圆周阵列的竖直布设于浮筒12外周，多个第二叶片31之间设置有连接结构，用于保持各第二叶片31的相对位置，本实施例中连接结构采用多个连接环32，多个连接环32沿浮筒12的轴线方向排列并与浮筒12同轴设置，各第二叶片31均固定于连接环32。多个第二叶片31的上端连接有一支架33，支架33上固定有传动环34，传动环34同轴的套设于浮筒12外侧，传动环34的上端固定于发电舱4。

发电舱4通过轴承转动的连接于主轴11，如此，通过第二叶片31对洋流能的捕获，即可带动发电舱4实现转动，实现将洋流能转换为机械能。

参照图3，发电舱4内设置有第一发电单元41，用于将风能和洋流能转换为电能。具体的，第一发电单元41包括第一齿轮411、第一发电机413以及第二齿轮412，其中，第一齿轮411同轴的固定于主轴11，第一发电机413竖直的固定于发电舱4内，第二齿轮412固定于第一发电机413的驱动轴，且第二齿轮412啮合于第一齿轮411。

采用的此种设置，当风能捕获单元2捕获风能带动主轴11相对于发电舱4转动，第一齿轮411随主轴11同步转动，可以带动第二齿轮412旋转，实现第一发电机413的发电，同样的，当洋流能捕获洋流能带动发电舱4相对于主轴11转动，也能带动第二齿轮412沿第一齿轮411外周滚动啮合，使第二齿轮412转动，依然可以实现第一发电机413的发电，从而达到风能与洋流能的混合发电。

进一步的，为提高发电效率，可以通过调整第一叶片22与第二叶片31的角度，以使第一叶片22捕获风能时带动主轴11的旋转方向与第二叶片31捕获洋流能时带动发电舱4的旋转方向相反。采用的此种设计，即可增加作业过程中第一齿轮411与第二齿轮412的相对转速，从而提高第一发电机413的发电效率。

进一步的，第一发电机413与第二齿轮412的组合还可以围绕第一齿轮411设置多组，用于与第一齿轮411配合，从而进一步的提高发电效率。

此外，当风速超过垂直轴风力捕获装置的最大额定风速时，这可能导致主轴11旋转过快而引发失控，造成飞车现象，因此，为避免飞车现象的产生，还可以在发电舱4内设置刹车装置。

刹车装置可以采用自动抱夹机构（图中未示出），即当风速超出安全范围时，主轴11旋转过快超出阈值，自动抱夹机构可以逐渐抱紧主轴11，且由于发电舱4随第二叶片31捕获洋能而转动，也就是发电舱4与主轴11转动的方向相反，因而，当自动抱夹机构抱紧主轴11后，这个操作会逐渐降低主轴11的转速，利用海水阻力起到刹车的作用，从而保护设备。

进一步的，为便于在水体中对发电装置进行定位以及提高发电装置的稳定性，可以在对发电装置增设锚浮标5。

参照图2和图3，具体的，发电舱4的外周壁同轴转动设置有锚环51，锚环51上呈圆周阵列的连接有多根锚链52，本实施例中锚链52采用三根，但并不限于三根，也可以采用四根、五根等。各根锚链52背离锚环51的一端均连接有锚浮标5。如此，通过多个锚浮标5的设置，即可在水体中定位和标识发电装置并提高发电装置的稳定性。

本实施例的整体工作原理为：

多个第一叶片22在水面之上捕获风能，带动主轴11旋转，从而带动第一齿轮411同步转动，而多个第二叶片31在水面之下捕获洋流能，带动发电舱4相对于主轴11反向旋转，从而带动多个第二齿轮412以第一齿轮411旋转方向相反的方向滚动啮合，最终实现第一发电机413的发电，完成风能与洋流能的混合发电。

实施例2，

参照图4，本实施例以风能捕获单元2采用水平轴风能捕获单元时，对发电装置配置中与实施例1的区别具体描述。

水平轴风能捕获单元2包括：桅杆24、设置于桅杆24上的机舱25以及设置于机舱25前端的风轮26，其中，桅杆24竖直设置，同轴固定于主轴11上端，在本申请的其他实施例中，也可以将桅杆24与主轴11一体成型。机舱25水平设置，且转动的连接于桅杆24的上端，机舱25内固定有第二发电机（图中未示出），第二发电机的输出轴延伸出机舱25的一端。风轮26由多个呈圆周阵列的叶片构成，风轮26的轴心位置处固定于第二发电机延伸出机舱25的一端。作业时，风轮26捕获外界风力，带动风轮26旋转，然后第二发电机将风轮26旋转产生的机械能转换为电能。

为便于机舱25的转动，使风轮26始终迎风，机舱25与桅杆24之间可以设置偏航装置，用于控制机舱25转动。

而为提高发电装置的抗台风能力，风轮26的叶片也可以配置为能够折叠的形式，即在遭遇强台风天气时，能够对风轮26的叶片进行折叠，以调节叶片角度，降低风阻，提高风力机的结构稳定性，以提高抗台风能力。

此外，为了减少了桅杆24引起的湍流，还可以在桅杆24上设置有整流罩27，整流罩27沿桅杆24的轴线方向设置于桅杆24的一侧，整流罩27主体由沿桅杆24的切向趋向桅杆24一侧延伸至相互交接的两个侧板以及固定于两侧板上下两端的封板组成，从而使整流罩27截面呈类三角形。整流罩27朝向桅杆24的一侧沿其长度方向设置有若干固定环271，各固定环271均套接于桅杆24并与桅杆24转动，从而实现整流罩27能够围绕桅杆24转动为减少整流罩27与桅杆24的摩擦。

进一步的，也可以将固定环271替换为环形轴承。如此，整流罩27安装在环形轴承或固定环271上，使整流罩27能够适应风向，达到减少桅杆24尾随的湍流。

进一步的，为提高采用主体部分1的稳定性，避免主体部分1旋转，还增加有悬链线锚泊系统，即围绕浮筒12呈圆周阵列的固定多根锚泊线121，本实施例中锚泊线121采用三根，但并不限于三根，也可以采用四根、五根等。锚泊线121的末端均固定有锚桩122，锚桩122埋入海床内。

如此，通过调整锚泊线121的张力来限制浮筒12的运动范围。当海洋环境中的风力、波浪和海流等因素施加力量时，悬链线锚泊系统能够承受这些力量，并使浮筒12保持相对稳定的位置。

本实施例的实施原理为：

风轮26对风能捕获带动风轮26旋转轴转动，实现将风能转换为机械能，再通过与风轮26旋转轴连接的第二发电机实现将机械能转换为电能，完成风力发电；同时，第二叶片31依然对洋流能进行捕获带动发电舱4旋转，而此时主轴11相对静止，第二齿轮412沿第一齿轮411滚动啮合，则第一发电机413运转发电，实现将洋流能转换为电能。

实施例3：本实施例提供了另外的一种水平轴风能捕获单元2，与上述实施例2的差异在于：

参照图6，机舱25内转动连接有沿机舱25长度方向设置的传动轴251，传动轴251的一端延伸出机舱25，风轮26的轴心位置处固定于传动轴251延伸出机舱25的一端，桅杆24内转动连接有竖直设置的从动轴241，从动轴241的上端延伸至机舱25内，机舱25内还设有换向传动机构252，如锥齿轮换向机构、蜗轮换向机构等，即能够通过传动轴251的转动带动从动轴241同步转动即可，为提高从动轴241的转速，也可以在换向传动机构252的基础上增加变速功能，如可以直接采用换向变速箱连接于从动轴241与传动轴251之间。

同时，发电舱4内另设置有第二发电单元，即，第三发电机(图中未示出），第三发电机固定于发电舱4内，从动轴241的下端延伸至发电舱4的位置，第三发电机的驱动轴与从动轴241的下端之间同样连接有诸如齿轮传动构成的换向机构，用于实现将从动轴241的转动传递至第三发电机的驱动轴，从而通过第三发电机实现发电。

此外的，在本申请的其他方案中，也可以将第三发电单元置于主轴11内，即桅杆24的下部，再通过换向机构连接主轴11与第三发电机的驱动轴，同样可以实现第三发电机的作业。

采用的这种方案，将水平轴风能捕获单元2的发电舱4由桅杆24的上端移动至发电舱4或主轴11部分，大大的降低了桅杆24的负载重量，提高了整体发电装置运行的稳定性。

本申请的第二方面还提供了风能、洋流能、波浪能发电装置，其主要在上述实施例中的风能、洋流发电装置的基础上进一步的组合波浪能发电装置形成。以下进一步描述：

实施例1，

参照图7和图8，一种风能、洋流能、波浪能发电装置，需要说明的是本实施例中涉及到的与上述风能、洋流发电装置相同的部分不再作重复赘述。

本实施例中与上述风能、洋流发电装置的区别在于：

参照图9和图10，主轴11对应发电舱4的安装位置处同轴固定有滑套111，滑套111的两端均凸出成型抵挡环，发电舱4的内侧同轴转动设置有多个滑环42，且多个滑环42均沿主轴11的轴线方向排列，滑环42同轴套设于滑套111的外侧。滑套111的周壁竖直成型有若干滑条，滑环42对应滑条的位置均成型有滑槽，通过滑槽与滑条的适配，即可实现滑环42既能够随滑套111同步转动，又能够实现滑环42竖直滑移于滑套111。

发电舱4的外侧或传动环34的外侧同轴设置有浮动环6，浮动环6能够吸收波浪能带动发电舱4竖直运动。

通过此种设置，浮动环6一方面能够对发电舱4进一步的支撑，另一方面，浮动环6吸收波浪能，带动发电舱4能够沿主轴11往复滑移，且由于抵挡环对滑环42的限制，可以保证发电舱4能够仅能在滑套111的长度范围内往复竖直滑移，避免发电舱4脱离滑套111。

发电舱4内还设置有波浪能发电单元，用于将发电舱4相对于主轴11的竖直运动转换为电能，具体的：

滑套111的外侧同轴套接有第一同步环112，第一同步环112位于发电舱4内，第一同步环112的外侧同轴转动连接有第一支撑环113，第一支撑环113的外侧固定至少一联动板114，发电舱4内对应联动板114的位置竖直固定有滑轴43，联动板114背离第一支撑环113的一端套接于滑轴43并能够沿滑轴43滑移。当电机舱25竖直运动时，由于联动板114一端固定于第一支撑环113且另一端滑移于滑轴43，使得联动板114能够相对于电机舱25竖直运动。联动板114上竖直固定第一齿条115，电机舱25内还固定有第四发电机44，第四发电机44可以采用垂直齿轮箱发电机。第四发电机44的驱动轴固定有第三齿轮45，第三齿轮45啮合于第一齿条115。

作业时，浮动环6带动电机舱25竖直运动，而电机舱25的竖直运动则同步带动滑轴43竖直运动，相同的，由于主轴11并未随电机舱25浮动，因此，通过第一同步环112与第一支撑环113配合连接的联动板114，将相对于竖直运动的滑轴43静止，即固定联动板114的第一齿条115静止，而第四发电机44连接的第三齿轮45沿第一齿条115滚动，实现第四发电机44的发电作业。

此外的，为保证在发电舱4竖直运动过程中第一发电机413能够正常作业，实现在采用垂直轴风能捕获单元捕获风能时风能与洋流能的正常发电作业，以及采用水平轴风能捕获单元时，洋流能的正常发电作业，还进行了如下改变：

参照图11，第一齿轮411由同轴固定于主轴11更改为同轴固定于滑环42。如此，主轴11的转动，通过滑套111与滑环42的配合，依然能够带动第一齿轮411同步转动，从而第一齿轮411与第二齿轮412的正常作业，实现第一发电机413的发电作业。

综上，采用垂直轴风能捕获单元作为风力发电单元的风能、洋流能、波浪能综合发电装置的作业原理为：

第一叶片22在水面之上捕获风能，可以带动主轴11旋转，通过滑套111以及竖直滑移于滑套111的滑环42配合，实现第一齿轮411随主轴11同步旋转；第二叶片31在水下捕获洋流能，可以通过传动环34带动发电舱4与主轴11反向旋转，使第二齿轮412随发电舱4同步围绕第一齿轮411滚动啮合，而第一发电机413则实现将第二齿轮412的旋转转化为电能；与此同时，浮动环6吸收波浪能带动发电舱4相对于主轴11竖直运动，即可带动随电机舱25升降的第三齿轮45沿固定于联动板114的第一齿条115滚动啮合，而第四发电机44则可以将第三齿轮45的转动转换为电能，整体实现了风能、洋流能、以及波浪能的综合发电。

采用水平轴风能捕获单元作为风力发电单元的风能、洋流能、波浪能综合发电装置的作业原理为：

风轮26在水面之上捕获风能，通过机舱25内的第二发电机将风轮26轴的旋转转换为电能；第二叶片31在水下捕获洋流能，可以通过传动环34带动发电舱4旋转，使第二齿轮412随发电舱4同步围绕第一齿轮411滚动啮合，而第一发电机413则实现将第二齿轮412的旋转转化为电能；与此同时，浮动环6吸收波浪能带动发电舱4相对于主轴11竖直运动，即可带动随电机舱25升降的第三齿轮45沿固定于联动板114的第一齿条115滚动啮合，而第四发电机44则可以将第三齿轮45的转动转换为电能，整体实现了风能、洋流能、以及波浪能的综合发电。

进一步的，为提高浮动环6对波浪能的吸收能力，增加主轴11的稳定性，在本申请的另一实施方案中还可以对浮动环6作以下改进。

发电舱4外周壁下部的相对侧或传动环34外周壁的相对侧，分别固定有第一转轴7，两第一转轴7同轴设置，发电舱4或传动环34的外侧还同轴设置有第一摆环71，第一摆环71的相对侧均转动连接于第一转轴7，以实现第一摆环71能够沿第一转轴7的轴线摆动；第一摆环71的外周壁相对侧均固定有第二转轴72，第二转轴72的轴线方向垂直于第一转轴7的轴线方向，浮动环6套设于第一摆环71外侧，且浮动环6的内侧同轴固定有第二摆环73，第二摆环73的相对侧均转动连接于第二转轴72，以实现第二摆环73能够沿第二转轴72的轴线摆动，进而实现浮动环6在水面上能够360度摆动。

采用的此种浮动环6与发电舱4或传动环34的连接结构，一方面能够吸收波浪实现带动发电舱4竖直运动，另一方面，由于浮动环6的360度摆动，能够全面的接收各个方向的波浪能，使得主轴11几乎不随波浪而上下起伏或左右摇摆，进一步的增加发电装置的稳定性。

实施例2，

一种风能、洋流能、波浪能发电装置，与实施例1的不同之处在于，本申请另外提供了另一中形式的波浪能发电单元，用于替换实施例1中的波浪能发电单元，以下做详细描述：

参照图12，滑套111的上端与下端均同轴固定有第二同步环116，第一同步环112的外侧均同轴转动连接有第二支撑环117，两第二支撑环117之间竖直的连接有至少一连杆118，连杆118竖直穿过发电舱4，发电舱4内对应连杆118的位置竖直固定有套筒46，连杆118穿过套筒46，且连杆118沿其轴线方向固定有第二齿条119，套筒46位于发电舱4内的周壁上固定有第五发电机47，套筒46一侧成型有容置盒461，第五发电机47的驱动轴延伸至容置盒461内转动连接有第四齿轮471，第四齿轮471啮合于第二齿条119。

当发电舱4随浮动环6吸收波浪能而相对于主轴11竖直运动时，第四齿轮471则将沿第二齿条119滚动，然后通过第五发电机47即可将第四齿轮471的转动转换为电能，实现波浪能的发电。

此外的，本实施例中，当采用水平轴风能捕获单元时，还可以将锚浮标5的锚链固定于浮动环6周壁上，从而进一步的提高发电装置的稳定性。

实施例3,

一种风能、洋流能、波浪能发电装置，与上述实施例1和2的差异在于:

参照图13，采用浮柱35替换浮动环6，具体的，发电舱4的外侧呈圆周阵列的竖直设置有多个浮柱35，各浮柱35内均成型有压载室，本实施例中，浮柱35的数量采用三个，但不仅限于三个，也可以采用四个、五个等。

相邻浮柱35之间均固定有连接管36，连接管36能够保持相邻浮柱35的相对位置，且连接管36能够连通相邻浮柱35的压载室，各浮柱35与发电舱4之间还均固定有梁架351，用于保持浮柱35与发电舱4的相对位置。

连接管36的中部还均固定有压载阀361，当多个浮柱35在水面之上浮动，带动发电舱4竖直运动时， 压载阀361可以开启或关闭，以改变进入压载室的水量。 从而抵消摇摆运动，提高发电装置的稳定性。

本实施例的原理在于：采用上述的技术方案，随水流的波动，能够推动多个浮柱35竖直运动，从而带动发电舱4竖直运动，实现将波浪能转换为电能，此外的，由于压载室与压载阀361的设置，通过改变压载室的水量，可以抵消水平面的浮动，抵消摆动运动，以提高发电装置的稳定性。

实施例4，

一种风能、洋流能、波浪能发电装置，与实施例3的差异在于：

连接管36的中部还均固定有韦尔斯涡轮机362， 随着波浪的移动，每个压载室内水位上升或下降发生变化时，水位浮动通过连接管36将空气从一个压载室推到另一个压载室，而韦尔斯涡轮机362将通过腔室之间的空气运动而转动，从而发电，进一步的提高了发电效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种风能、洋流能发电装置，其特征在于，包括：

第一部分，作业时竖直的位于水面之上；

第二部分，同轴的固定于第一部分，作业时竖直的位于水面之下；

风能捕获单元(2)，配置于第一部分上部，所述第二部分的浮力能够抵消第一部分及风能捕获单元(2)的重力；

洋流能捕获单元(3)，同轴的环绕于第二部分外侧，受洋流能推动，所述洋流能捕获单元(3)能够相对于第二部分转动；

发电舱(4)，同轴转动的设置于第一部分下部，所述发电舱(4)下侧固定于洋流能捕获单元(3)，所述发电舱(4)内设置有第一发电单元(41)，用于洋流能的发电或洋流能及风能的发电；

所述洋流能捕获单元(3)的浮力能够抵消所述发电舱(4)的重力。

2.根据权利要求1所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于，还包括：

第一齿轮(411)，同轴的套接于第一部分，随第一部分同步转动，所述第一齿轮(411)位于发电舱(4)内；

第一发电机(413)，固定于发电舱(4)内；

第二齿轮(412)，固定于第一发电机(413)的驱动轴，所述第二齿轮(412)啮合于第一齿轮(411)。

3.根据权利要求2所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于：所述风能捕获单元(2)为垂直轴风能捕获单元(2)，所述第一部分随所述垂直轴风能捕获单元(2)同步旋转；

所述发电舱(4)随所述洋流能捕获单元(3)带动而相对于第一部分反向旋转。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于，还包括：

自动抱夹机构，设置于发电舱(4)内，用于在主轴(11)转速超过阈值时抱紧主轴(11)。

5.根据权利要求1所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于：所述风能捕获单元(2)为水平轴风能捕获单元(2)；

所述第二部分的周壁呈圆周阵列的固定有多根锚泊线(121)；

所述锚泊线(121)背离所述第二部分一端固定有锚桩(122)，用于埋入河床。

6.根据权利要求1所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于，所述风能捕获单元(2)包括：

桅杆(24)，同轴固定于第一部分上端；

整流罩(27)，围绕桅杆(24)转动的设置于桅杆(24)一侧；

机舱(25)，转动的连接于桅杆(24)上端；

风轮(26)，转动设置于机舱(25)，用于捕获风能；

能量转换部分，连接于风轮(26)，用于将风能转换为电能。

7.根据权利要求6所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于，所述能量转换部分包括：

传动轴(251)，转动连接于机舱(25)，所述风轮(26)轴心固定于传动轴(251)；

从动轴(241)，同轴转动于桅杆(24)内；

换向传动机构(252)，连接于传动轴(251)与从动轴(241)之间；

第三发电机，设置于机舱(25)或主轴(11)内，用于将从动轴(241)的转动机械能转换为电能。

8.根据权利要求1所述的风能、洋流能发电装置，其特征在于，还包括：

锚环(51)，同轴转动的连接于发电舱(4)；

多根锚链(52)，呈圆周阵列的连接于锚环(51)；

多个锚浮标(5)，分别固定于各锚链(52)。

9.一种风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于：包括权利要求2所述的风能、洋流能发电装置，还包括：

滑套(111)，同轴固定于第一部分；

滑环(42)，同轴滑移的套接于所述滑套(111)外侧，且所述滑环(42)随所述滑套(111)同步转动，所述发电舱(4)转动连接于滑环(42)，所述第一齿轮(411)同轴固定于所述滑环(42)；

波浪能发电单元，用于将发电舱(4)相对于主轴(11)的竖直运动转换为电能；

浮动体，连接于所述发电舱，作业时位于水面，用于吸收波浪能，以带动所述发电舱(4)竖直运动。

10.根据权利要求9所述的风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于：所述浮动体能够围绕发电舱(4)轴线摆动的连接于发电舱(4)。

11.根据权利要求9所述的风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于：所述浮动体包括：

多个浮柱(35)，呈圆周阵列的固定于发电舱(4)外侧，各浮柱(35)内均成型有加载室；

多根连接管(36)，分别固定于相邻浮柱(35)之间，连通相邻加载室；

压载阀(361)，设置于连接管(36)，用于改变进入压载室的水量。

12.根据权利要求11所述的风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于，还包括：

韦尔斯涡轮机(362)，设置于连接管(36)。

13.根据权利要求9所述的风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于，波浪能发电单元包括：

第一支撑环(113)，同轴转动的连接于滑套(111)，位于所述发电舱(4)内；

联动板(114)，固定于第一支撑环(113)；

第一齿条(115)，沿第一部分的轴线方向固定于联动板(114)；

第四发电机(44)，固定于发电舱(4)内；

第三齿轮(45)，固定于第四发电机(44)的驱动轴，与所述第一齿条(115)啮合。

14.根据权利要求9所述的风能、洋流能、波浪能发电装置，其特征在于：

波浪能发电单元包括：

两第二支撑环(117)，同轴转动的连接于滑套(111)上下两端，位于所述发电舱(4)外；

连杆(118)，沿第一部分的轴线方向固定于两第二支撑环(117)之间，所述连杆(118)穿过所述发电舱(4)；

第二齿条(119)，沿连杆(118)的长度方向固定于连杆(118)；

第五发电机(47)，固定于发电舱(4)内；

第四齿轮(471)，固定于第五发电机(47)的驱动轴，与所述第二齿条(119)啮合。