CN211442677U - 一种利用风能-波浪能联合发电的浮标 - Google Patents
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Abstract
一种利用风能‑波浪能联合发电的浮标，属于海洋可再生能源利用技术领域，包括风力发电装置、基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置和系泊装置。风力发电装置安装在浮标主体上方，垂直轴风力发电机的叶片吸收各个方向的风能，带动直驱式发电机产生电流，经过整流电路处理后可作为介电弹性体薄膜发电的激活电压，其余可存储在蓄电池中。基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置位于浮标主体内部，从下至上依次有波浪入口、气室、介电弹性体薄膜，浮标随波浪上下起伏运动，且波浪由波浪入口进入浮标内部气室，产生位移差，使气室顶部介电弹性体薄膜上下膨胀或收缩，产生电流。本实用新型结构简单、适用各种水深条件；将风能与介电弹性体发电结合，综合利用风能‑波浪能，提高了整体发电功率，适合为浮标上的传感器长时间供电。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋可再生能源利用技术领域，特别是一种利用风能-波浪能联合发电的浮标。
背景技术
我国是一个海洋大国，拥有300万平方公里的海洋国土面积，海洋中蕴藏着巨大的风能和海洋能，其中海上风电和海上波浪能的利用已较为广泛，海洋能的开发与利用可以有效解决当前能源枯竭的问题，特别是风能、波浪能等清洁能源更是得到了研究者的青睐，同时，随着海上开发的进程，近海传统供能方式已经不能满足使用需求，远海设备的供能方式成为目前的研究热点。目前，远海大型风力发电装置多选用水平轴风力发电机，与垂直轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有更多的优势：对风向无要求，可接受任意方向的来风，无需偏航系统；重心位置比较低，装置受到的倾覆力矩小。介电弹性体是一种新型电活性聚合物，基于可变电容原理，具有能量密度高、响应快、可承受大变形、耐冲击等优点，在电场中可利用电能转换为机械能，产生形变，也可反向利用，通过材料变形将机械能转换为电能。但是，使用介电弹性体发电时，需要偏置电压的激励，这也是目前限制介电弹性体远海使用的原因，所以设计一种利用风能-波浪能联合发电的浮标解决远海供能及介电弹性体的使用限制十分必要。
发明内容
针对上述的不足，本实用新型提供了一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，把垂直轴风力发电机与浮标结合，实现利用垂直轴风力发电机和介电弹性体进行风能和波浪能联合发电，其中垂直轴风力发电机产生的电能可作为介电弹性体的偏置电压使用。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，包括风力发电装置、基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置和系泊装置，所述的风力发电装置安装在浮标主体上方，所述的基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置位于浮标主体内部，所述的系泊装置为锚链，锚链一端固连在浮标主体，另一端连接海床。
进一步的，所述风力发电装置是由垂直轴风力发电机、底座、立柱组成，其中垂直轴风力发电机由叶片、横撑、旋转轴和直驱式电动机组成，所述横撑与叶片和旋转轴焊接。
进一步的，所述基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置包括气室和介电弹性体薄膜，气室下方设有波浪入口，上方设有出气口，出气口处安装介电弹性体薄膜。
进一步的，浮标主体有中空气室，波浪由波浪入口进入气室内，波浪的往复运动使气室内水柱振荡，进而压缩气室内的气体，推动介电弹性体薄膜的上下运动，产生电能。
进一步的，风力发电装置的立柱与浮标主体共轴线安装。
进一步的，浮标主体下方有压载环，使装置整体在水中保持稳定。
本实用新型的有益效果：
1、充分利用现有成熟风机技术，结合基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电技术，将风能发电与波浪能发电综合，可有效提高有效工作小时数和整体发电功率。
2、选用垂直轴风力发电机，可接受任意方向来风，无需偏航系统，减小装置整体质量。
3、浮标使用压载环，同时采用锚链系泊，提高装置稳定性能。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的立体图。
图中，1-叶片，2-横撑，3-旋转轴，4-立柱，5-直驱式发电机，6-蓄电池，7-底座，8-介电弹性体薄膜，9-浮标主体，10-气室，11-波浪入口，12-压载环，13-锚链。
具体实施方式
一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，是由风力发电装置、基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置和系泊装置组成。
所述风力发电装置：位于浮标主体9上方，由垂直轴风力发电机、底座7、立柱4组成，其中垂直轴风力发电机由叶片1、横撑2、旋转轴3和直驱式发电机5组成，所述横撑2与叶片1和旋转轴3焊接。
所述基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置：位于浮标主体9内部，包括波浪入口11、气室10、介电弹性体薄膜8，介电弹性体薄膜8位于气室10的上方开口A处，波浪入口11位于气室10的下方开口B处。
所述的系泊装置为锚链13，锚链13一端固连在浮标主体9，另一端连接海床。
本实用新型的工作原理为：
风力发电装置在风力吹动作用下旋转，带动直驱式电动机产生电能，通过整流电路处理后，存储至蓄电池6中及作为介电弹性薄膜8偏置电压使用；浮标主体9内部有气室10，波浪由波浪入口11进入气室10内，波浪的往复运动使气室10内水柱振荡，进而压缩气室10内的气体，推动介电弹性体薄膜8的上下运动，产生电能，存储至蓄电池6中，供浮标传感器使用。
Claims (5)
1.一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，包括风力发电装置、基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置和系泊装置，其特征在于，所述的风力发电装置安装在浮标主体上方，所述的基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置位于浮标主体内部，所述的系泊装置为锚链，锚链一端固连在浮标主体，另一端连接海床。
2.根据权利要求1所述的一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，其特征在于，所述的风力发电装置是由垂直轴风力发电机、底座、立柱组成，其中垂直轴风力发电机由叶片、横撑、旋转轴和直驱式电动机组成，所述横撑与叶片和旋转轴焊接。
3.根据权利要求1所述的一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，其特征在于，所述的基于介电弹性体的振荡水柱式波浪能发电装置包括气室和介电弹性体薄膜，气室下方设有波浪入口，上方设有出气口，出气口处安装介电弹性体薄膜。
4.根据权利要求2所述的一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，其特征在于，所述垂直轴风力发电机的叶片可接受任意方向的风，通过直驱式发电机产生电能，经过整流电路处理后存储到蓄电池或作为介电弹性体偏置电压使用。
5.根据权利要求1所述的一种利用风能-波浪能联合发电的浮标，其特征在于，所述浮标主体下方有压载环，使装置整体在水中保持稳定。
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