CN214007405U - 一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于新能源开发与利用技术领域，具体涉及一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，包括搭载浮体单元，安装在浮体内部的波浪能收集转化发电单元，以及分别与搭载浮体单元相连的竖轴风能发电单元和多路传动合并发电单元；其中载浮体单元包括上部甲板、下部支撑甲板及浮体稳定配置结构；波浪能收集转化发电单元包括波浪收集加速装置、复合叶轮和潮流流出口；竖轴风力发电装置包括固定在搭载浮体单元上部甲板的空心垂直套筒、安装在空心垂直套筒顶端的竖轴旋转叶轮及安装在空心垂直套筒内部的风能传动轴；多路传动合并发电单元安装在搭载浮体单元上部甲板，包括风能传动轴、潮流能传动轴、锥形齿轮差速器、发电机及蓄电池。

Description

一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置
技术领域
本实用新型属于新能源开发与利用技术领域，具体涉及一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置。
背景技术
随着全球经济的快速发展，对能源的需求提出了更高的要求。同时，人类主要依赖的化石能源，在世界的不断发展中开始浮现出其负面的影响。海洋中蕴藏着丰富多样的海洋能源，但海洋能源在实际发电过程中均存在发电效率低、发电单元价格高、电力并网困难等共性问题。将多种海洋能不稳定的输出电力合并为一种稳定输出电力，实现多能互补综合发电已成为了海洋能发展的新趋势。当前的海洋能互补综合发电装置大多采用多发电系统独立运行，在发电机后侧集成电能的方案。但该方式缺点明显，如设备冗余度大、系统成本高、设备安装维护不便、整体效率偏低且不利于实现能量互补，因此需要探索新的方式。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，可以有效解决上述背景技术中提出的设备冗余度大、整体发电效率低、安装维护成本高等问题，提高了海洋能互补发电装置的各项性能。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置由波浪能收集转化发电单元、竖轴风能发电单元、多路传动合并发电单元及搭载浮体单元构成；
所述波浪能收集转化发电单元设置在搭载浮体单元内部，所述竖轴风能发电单元和多路传动合并发电单元置于搭载浮体单元上部；所述搭载浮体单元包括上部甲板、下部支撑甲板及浮体稳定配置结构；
所述波浪能收集转化发电单元包括波浪收集加速装置、复合叶轮和潮流流出口，将不稳定的波浪能有效转化为稳定潮流能；
所述竖轴风能发电单元与波浪能收集转化发电单元通过多路传动合并发电单元相连通；所述竖轴风力发电装置包括固定在搭载浮体单元上部甲板的空心垂直套筒、安装在空心垂直套筒顶端的竖轴旋转叶轮及安装在空心垂直套筒内部的风能传动轴；
所述多路传动合并发电单元安装在搭载浮体单元上部甲板，包括风能传动轴、潮流能传动轴、锥形齿轮差速器及发电机。
优选的，所述搭载浮体单元上部甲板为模块化矩形甲板，为多路传动合并发电单元及风能发电装置提供安装和工作的场所；所述下部支撑甲板与浮体稳定配置结构上部连接。
优选的，所述浮体稳定配置结构的形状为长方形，数量为两个，所述浮体稳定配置结构的外表面均涂有防水保护涂层。
优选的，所述波浪收集加速装置包括波浪收集口、水流梯度导流罩和导流叶片，其中水流梯度导流罩为有梯度的空间矩形；所述叶轮设有9组对称分布导叶，360度均匀分布在叶轮上。
优选的，所述锥形齿轮差速器包括动力输入轴、动力输出轴、行星齿轮、锥形齿轮、太阳齿轮和差速器框架；所述动力输入轴包括风能传动轴和潮流能传动轴；所述行星齿轮与风能输入轴啮合设置，所述行星齿轮与潮流能输入轴上的太阳齿轮啮合，且通过差速器框架将两者连接在一起，共同带动动力输出轴转动发电。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
该海洋风浪互补发电装置，通过波浪收集口将不规则波浪转化为稳定水流，在水流梯度导流罩作用下进行加速，加速后水流推动叶轮转动，带动潮流能输入轴转动，提高了能量利用率，节省了安装时间，通过杆传动及差速器啮合将波浪能动力和风能动力合并形成合输出动力进行发电，提高了整体发电效率，降低了设备冗余度，节省了系统成本，安装维护运行简便，整个海洋风浪互补发电装置结构简单，易于操作，相对于传统方式使用效果更好。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构主视图；
图2是本实用新型的整体结构侧视图；
图3是本实用新型的波浪能收集转化发电单元的结构示意图；
图4是本实用新型的竖轴风能发电单元的结构示意图；
图5是本实用新型的多路传动合并发电单元的锥形差速器的结构示意图。
其中：1、上部甲板；2、下部支撑甲板；3、浮体稳定配置结构；4、波浪收集口；5、水流梯度导流罩；6、导流叶片；7、复合叶轮；8、潮流流出口；9、潮流能传动轴；10、旋转叶片；11、叶片支撑结构；12、空心垂直套筒；13、风能传动轴；14、空心底座；15、安装螺柱；16、三角形支撑块；17、多路传动合并发电单元外壳；18、锥形差速器框架；19、被动齿轮；20、太阳齿轮；21、行星齿轮；22、动力输出轴；23、环齿轮；24、安装板；25、发电机；26、蓄电池；27、发电机支架；28、传输电线。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、实现目的与功效简单明了，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步的详细说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此仅显示与本实用新型有关的构成。基于本实用新型中的实施例，本领域常规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，都属于本实用新型的保护范围。
如图1-5所示，一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，包括：搭载浮体单元，安装在浮体内部的波浪能收集转化发电单元，以及分别与搭载浮体单元相连的竖轴风能发电单元和多路传动合并发电单元。
搭载浮体单元的主体由上部甲板1和下部支撑甲板2构成，下部支撑甲板2的下表面设有两个长方形浮体稳定配置结构3，两个浮体稳定配置结构3分布在下部支撑甲板2的下表面两侧，可以缓解流体对浮体的冲击、引导流体进入波浪收集加速装置，搭载浮体单元的外表面均涂有防水保护涂层，起到防水防腐蚀的作用，上部甲板1的上表面设有空心底座14，空心底座14的上表面设有空心垂直套筒12，空心底座14的上表面阵列分布有四个安装螺柱15，空心底座14的上表面设有四个互为对称分布的三角形支撑块16，空心垂直套筒12的底部侧面与四个梯形支撑块16相连接，可以支撑固定空心垂直套筒12，防止空心垂直套筒底部断裂，空心垂直套筒12的顶端设有六个在圆周均匀分布的旋转叶片10和叶片支撑结构11构成的竖轴旋转叶轮，可以利用多向来风，有效提高风力发电效率，风能传动轴13设在空心垂直套管内，叶片支撑结构11将旋转叶片10和风能传动轴13连接成一个整体，起到了固定作用，风能传动轴13的一端与叶片支撑结构11的底端连接，风能传动轴13的另一端与太阳齿轮20连接，波浪能收集转化发电单元设在上部甲板1和下部支撑甲板2之间，海洋波浪由波浪收集口4收集转化为潮流后进入空间矩形结构的水流梯度导流罩5进行初次加速，上下对称分布的两个导流叶片6与水流梯度导流罩5连接，经导流叶片6二次加速的潮流推动复合叶轮7转动，复合叶轮7与潮流能传动轴9的一端连接，潮流能传动轴9的另一端与另一太阳齿轮20连接，差速器框架18设在空心垂直套筒12下部，风能传动轴13上的太阳齿轮20与锥形差速器框架18上的行星齿轮21啮合，可以将风能转化为机械能，潮流能传动轴9上的另一太阳齿轮20与锥形差速器框架18上的行星齿轮21啮合，可以将潮流能转化为机械能，推动复合叶轮转动后的潮流通过设在波浪能收集转化发电单元末尾的潮流流出口8流出，上部甲板1的上表面设有安装板24，安装板24位于空心底座14的正后方，安装板24的上表面与上部甲板1焊接固定，安装板24的上表面设有一组对称的发电机支架28，可以将发电机26进行抬高固定，动力输出轴22一侧连接有被动齿轮19，被动齿轮19与锥形差速器框架18上的环齿轮23啮合，将合并后的机械能通过动力输出轴22另一侧传递给发电机26进行发电，位于发电机支架28后侧在安装板24的上表面设有蓄电池，可以将电力有效储存。
需要说明的是，本实用新型为一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，在使用时，竖轴旋转叶轮上的旋转叶片10可以利用多向来风，有效提高了风力发电效率，同时海洋的不规则波浪和潮流会通过水流梯度导流罩5和导流叶片6进行加速，使复合叶轮7转动，同时风能传动轴13和潮流能传动轴9通过太阳齿轮20与锥形差速器框架18上的行星齿轮21啮合，将波浪能动力和风能动力合并形成合输出动力进行发电，提高了整体发电效率，降低了设备冗余度，节省了系统成本，安装维护运行简便。
以上显示和描述了本实用新型的实施例，对于本行业的技术人员来说，本实用新型不受上述实施例的限制，可以理解为在不脱离本实用新型原理和精神的前提下，本实用新型可以有各种变化和改进，这些变化和改进都应包含在本实用新型范围的保护范围内。

Claims (7)

1.一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，包括搭载浮体单元上部甲板(1)，其特征在于：所述上部甲板(1)上表面设有空心底座(14)，空心底座(14)的上表面设有空心垂直套筒(12)，空心垂直套筒(12)内部设有风能传动轴(13)，所述风能传动轴(13)的顶端通过叶片支撑结构(11)连接有旋转叶片(10)，位于空心垂直套筒(12)内部下方在空心底座(14)的上方设有锥形差速器框架(18)，所述锥形差速器框架(18)分别与风能传动轴(13)和潮流能传动轴(9)啮合，所述风能传动轴(13)的另一端与叶片支撑结构(11)的底端连接，所述上部甲板(1)与下部支撑甲板(2)的矩形空间前端设有波浪收集口(4)，波浪收集口(4)后侧连接有水流梯度导流罩(5)，所述水流梯度导流罩(5)连接有上下对称分布的导流叶片(6)，所述潮流能传动轴(9)一端与复合叶轮(7)连接，所述空心底座(14)的后方在上部甲板(1)的上表面设有安装板(24)，安装板(24)的上表面设有发电机(26)，所述发电机(26)的输入端与动力输出轴(22)连接，位于发电机(26)后侧在安装板(24)的上表面设有蓄电池(27)，所述蓄电池(27)的输入端与发电机(26)的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述下部支撑甲板(2)的下表面设有两个长方形浮体稳定配置结构(3)，两个浮体稳定配置结构(3)等距离分布在下部支撑甲板(2)的下表面两侧，所述长方形浮体稳定配置结构(3)涂有防腐蚀保护涂层。
3.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述空心底座(14)的上表面阵列分布有四个安装螺柱(15)，所述空心底座(14)的上表面设有四个三角形支撑块(16)，四个互为对称分布的三角形支撑块(16)与空心垂直套筒(12)的底部侧面连接。
4.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述叶片支撑结构(11)连接有六组旋转叶片(10)，旋转叶片(10)呈圆周均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述空心垂直套筒(12)内部下方设有锥形差速器框架(18)，所述锥形差速器框架(18)上设有与风能传动轴(13)和潮流能传动轴(9)上的太阳齿轮(20)啮合的两个行星齿轮(21)。
6.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述动力输出轴(22)一侧连接有被动齿轮(19)，被动齿轮(19)与锥形差速器框架(18)上的环齿轮(23)啮合。
7.根据权利要求1所述的一种提高发电效率的海洋风浪流互补发电装置，其特征在于：所述安装板(24)的上表面设有一组发电机支架(28)，发电机支架(28)对称分布将发电机(26)支撑。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113819004A (zh) * 2021-11-09 2021-12-21 陈根 一种海上风力发电用可根据风力大小调整发电机转速的设备
CN114294150A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 西南石油大学 一种新型海洋潮流能发电装置
CN115352581A (zh) * 2022-08-19 2022-11-18 大连海事大学 一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台

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