CN214591240U - 一种海上能量采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上能量采集装置，包括风轮、太阳能板、发电机组件、尾舵以及底座组件，发电机组件包括第一外壳和设置在第一外壳内的第一发电机，风轮和尾舵分别设置在第一外壳的两侧，太阳能板设置在第一外壳的上表面，第一外壳的下表面与底座组件转动连接，第一发电机与风轮连接，第一发电机用于在风轮的驱动下产生电能。本实用新型结构简单，通过风轮和太阳能板可以充分利用海上的风能和太阳能，大大提高了海上能量采集的效率和可靠性，通过尾舵可以保证风轮扫风面积最大化，进一步提高了海上能量采集的效率，并且十分环保，可以减少对环境的污染。本实用新型可广泛应用于能量采集技术领域。

Description

一种海上能量采集装置

技术领域

本实用新型涉及能量采集技术领域，尤其是一种海上能量采集装置。

背景技术

轮船作为最常用的交通工具之一，需要消耗大量的柴油。据资料显示，30万吨级的油轮每小时的耗油量为3600千克左右，其中有很大部分为柴油发电机所占用。风能为一种利用率高且环保的能源，如果能够通过装置进行海风的能量采集并加以利用，一方面可以极大的节约化石能源的消耗减少环境污染，另一方面还能充分合理的将环境能应用于海上航行人员的日常生活所需。

现有技术中的海上能量采集装置，基本采用单一的风能采集方式，且未考虑到轮船在行驶过程中风向的变化，因此存在能量采集效率较低、输出功率较小的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、采集效率高的海上能量采集装置。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种海上能量采集装置，包括风轮、太阳能板、发电机组件、尾舵以及底座组件，所述发电机组件包括第一外壳和设置在所述第一外壳内的第一发电机，所述风轮和所述尾舵分别设置在所述第一外壳的两侧，所述太阳能板设置在所述第一外壳的上表面，所述第一外壳的下表面与所述底座组件转动连接，所述第一发电机与所述风轮连接，所述第一发电机用于在所述风轮的驱动下产生电能。

进一步，所述海上能量采集装置还包括第一支架，所述第一支架的一端与所述底座组件固定连接，所述第一支架的另一端与所述第一外壳的下表面转动连接。

进一步，所述海上能量采集装置还包括第一支架，所述第一支架的一端与所述底座组件转动连接，所述第一支架的另一端与所述第一外壳的下表面固定连接。

进一步，所述风轮包括第一转轴，所述第一转轴穿过所述第一外壳与所述第一发电机的转子连接。

进一步，所述第一发电机还包括齿轮变速箱，所述第一转轴通过所述齿轮变速箱与所述第一发电机的转子连接。

进一步，所述尾舵与所述第一转轴位于同一平面内。

进一步，所述海上能量采集装置还包括照明灯，所述照明灯设置在所述第一外壳上，所述照明灯与所述第一发电机电连接。

进一步，所述底座组件包括可拆卸填充盒，所述可拆卸填充盒用于添加填充物。

进一步，所述海上能量采集装置还包括控制器和蓄电池，所述第一发电机和所述太阳能板均通过所述控制器与所述蓄电池电连接。

进一步，所述海上能量采集装置还包括逆变器和交流输出端，所述交流输出端依次通过所述逆变器和所述控制器连接至所述第一发电机，所述交流输出端依次通过所述逆变器和所述控制器连接至所述太阳能板。

本实用新型的有益效果是：海上能量采集装置包括风轮、太阳能板、发电机组件、尾舵以及底座组件，发电机组件包括第一外壳和第一发电机，海风产生的风荷载驱动风轮旋转产生动能，进而通过风轮驱动第一发电机将动能转化为电能；设置在第一外壳上表面的太阳能板可以将太阳能转化为电能；尾舵的设置以及第一外壳与底座组件的转动连接使得本装置可以随着风向改变风轮的朝向，保证扫风面积最大化，从而提高风能采集效率。本实用新型结构简单，通过风轮和太阳能板可以充分利用海上的风能和太阳能，大大提高了海上能量采集的效率和可靠性，通过尾舵可以保证风轮扫风面积最大化，进一步提高了海上能量采集的效率，并且十分环保，可以减少对环境的污染。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种海上能量采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种海上能量采集装置的电路连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的风轮的正视图。

附图标记：

100、风轮；101、第一转轴；102、桨叶；200、太阳能板；300、第一外壳；400、尾舵；500、底座组件；501、可拆卸填充盒；600、第一支架；700、照明灯。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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标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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，本实用新型实施例提供了一种海上能量采集装置，包括风轮100、太阳能板200、发电机组件、尾舵400以及底座组件500，发电机组件包括第一外壳300和设置在第一外壳300内的第一发电机，风轮100和尾舵400分别设置在第一外壳300的两侧，太阳能板200设置在第一外壳300的上表面，第一外壳300的下表面与底座组件500转动连接，第一发电机与风轮100连接，第一发电机用于在风轮100的驱动下产生电能。

具体地，本实用新型实施例可以设置在船体上的空旷区域，用于采集海上的风能和太阳能：一方面通过风轮100、第一发电机将风能转换为电能，另一方面通过太阳能板200将太阳能转为为电能。且本实用新型实施例将太阳能板200直接设置在第一外壳300的上表面，结构简单、减小了占用空间。尾舵400的设置及第一外壳300的下表面与底座组件500转动连接，使得风轮100可以根据实时的风向自动调节角度，以保证最大的扫风面积。

本实用新型实施例风能采集功率的计算公式为：P＝1/2A*V³*Cp*D*η，其中，P表示风能采集功率，A表示扫风面积,即A＝1/2π*R²(π＝3.14159，R为半径，即桨叶102长度),V表示风速，Cp表示风能转化率值，D表示空气密度，随海拔升高而降低,η为系数。

本实用新型实施例通过海风产生的风荷载驱动风轮100旋转产生动能，进而通过风轮100驱动第一发电机将动能转化为电能；设置在第一外壳300上表面的太阳能板200可以将太阳能转化为电能；尾舵400的设置以及第一外壳300与底座组件500的转动连接使得本装置可以随着风向改变风轮100的朝向，保证扫风面积最大化，从而提高风能采集效率。本本实用新型结构简单，通过风轮100和太阳能板200可以充分利用海上的风能和太阳能，大大提高了海上能量采集的效率和可靠性，通过尾舵400可以保证风轮100扫风面积最大化，进一步提高了海上能量采集的效率，并且十分环保，可以减少对环境的污染。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，海上能量采集装置还包括第一支架600，第一支架600的一端与底座组件500固定连接，第一支架600的另一端与第一外壳300的下表面转动连接。

具体地，本实用新型实施例采用第一支架600实现第一外壳300与底座组件500的转动连接，其中第一支架600的底端与底座组件500固定连接，顶端与第一外壳300的下表面转动连接。本实用新型实施例通过第一支架600的设置，一方面实现了第一外壳300与底座组件500的转动连接，配合尾舵400的设置即可实现风轮100的自动角度调节，保证扫风面积最大化，另一方面增加的风轮100和太阳能板200的高度，提高了驱动风轮100的风速的同时避免了太阳能板200被船体其他部分遮挡光线，从而进一步提高了海上能量采集的效果。

进一步作为可选的实施方式，海上能量采集装置还包括第一支架600，第一支架600的一端与底座组件500转动连接，第一支架600的另一端与第一外壳300的下表面固定连接。

具体地，本实用新型实施例将第一支架600的顶端与第一外壳300的下表面固定连接，底端与底座组件500转动连接，同样可实现上述实施例中同样的技术效果。

参照图1和3，进一步作为可选的实施方式，风轮100包括第一转轴101，第一转轴101穿过第一外壳300与第一发电机的转子连接。

具体地，第一发电机内包含转子和定子绕组，该转子是永磁体，在第一转轴101的带动下转动，定子绕组切割转子的磁力线从而产生电能。

进一步作为可选的实施方式，第一发电机还包括齿轮变速箱，第一转轴101通过齿轮变速箱与第一发电机的转子连接。

具体地，齿轮变速用用于把转轴转速提高到第一发电机转子的额定转速，从而使得第一发电机可以稳定发电，提高了海上能量采集装置的稳定性。

进一步作为可选的实施方式，尾舵400与第一转轴101位于同一平面内。

具体地，将尾舵400与第一转轴101设置在同一竖直平面，从而可以使得风轮100始终正对风向，进一步保证了最大扫风面积，提高了海上能量采集的效率。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，海上能量采集装置还包括照明灯700，照明灯700设置在第一外壳300上，照明灯700与第一发电机电连接。

具体地,照明灯700用于夜晚照明使用，一方面可以用于指示海上能量采集装置的位置，另一方面可直接用于船体的照明，十分方便。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，底座组件500包括可拆卸填充盒501，可拆卸填充盒501用于添加填充物。

具体地，本实用新型实施例的底座组件500两端各设置了一个可拆卸填充盒501，该可拆卸填充盒501可以填充水、泥沙等填充物以稳定整个海上能量采集装置，当本装置需要移动时可以直接拆卸填充盒或去掉填充物，从而减小了本装置的重量，便于在船体上移动。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，海上能量采集装置还包括控制器和蓄电池，第一发电机和太阳能板200均通过控制器与蓄电池电连接。

具体地，控制器用于将第一发电机与太阳能板200产生的电能传输至蓄电池存储。

可选地，控制器可设置于第一外壳300内，也可以通过电线外接；蓄电池通过电线外接。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，海上能量采集装置还包括逆变器和交流输出端，交流输出端依次通过逆变器和控制器连接至第一发电机，交流输出端依次通过逆变器和控制器连接至太阳能板200。

具体地，逆变器用于将第一发电机与太阳能板200产生的电能转换为交流电通过交流输出端输出，该交流电可直接用于为船体上的设备进行供电。

应该认识到，图2中箭头所示为电能的流向，并不构成对输出端和输出端的限定。

可选地，本实用新型实施例的第一外壳300及太阳能板200均采用密闭防水材料，避免在船体上使用时由于海浪导致进水而损坏。

以上对本实用新型实施例的结构进行了说明，下面结合一具体实施例对本实用新型的工作原理和优点进行说明。

本实用新型实施例包括风荷载驱动的风轮100，转化风能的第一发电机，第一外壳300上表面的太阳能板200，第一外壳300上的尾舵400和照明灯700，第一外壳300与底座组件500通过支架转动连接，第一外壳300可以随不同的风向发生360度的旋转，底座组件500两端为填充盒，可以填充水或者泥沙以稳定整个装置，第一发电机与太阳能板200的输出电线穿过第一支架600内部，从底座组件500引出，可以外接蓄电池收集电能，也可以通过逆变器直接输出交流电。

本实用新型实施例的原理是将海风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，进行发电；利用风力带动风轮100的桨叶102旋转，再透过发电机机箱内增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风轮100是把风的动能转变为机械能的重要部件，如图3所示，它由若干只桨叶102和第一转轴101组成。当风吹向浆叶时，桨叶102上产生气动力驱动风轮100转动。由于风轮100的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着；所以，本装置巧妙的添加了一个可转动的转轴，并且在带动发电机之前，还设置了一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮100始终对准风向以获得最大的功率，在风轮100的后面装一个类似风向标的尾舵400。发电机机箱内还包含转子，该转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。发电机机箱内所产生的电能以及太阳能可以直接供应给照明灯700，或者通过电路存储至外置的蓄电池当中，也可以通过逆变器转换为交流电为船体上的设备直接供电。

与现有技术相比，本实用新型还具有如下有益效果：

1)充分利用了海上丰富的风能，驱动采集装置的风轮旋转发电，发电机将产生的风能能转化为电能，输出至照明或充电电池，提供再生能源以利用。

2)所述的能量采集装置具有风能采集和太阳能采集的双重作用，保证阴晴天有风无风的时候都能采集能量，最大限度地将环境能加以采集利用。

3)本装置发电机与底座组件之间支架的转动设置，可以极大的提高随风致旋转所产生的风能转化为电能的效率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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”、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实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种海上能量采集装置，其特征在于：包括风轮、太阳能板、发电机组件、尾舵以及底座组件，所述发电机组件包括第一外壳和设置在所述第一外壳内的第一发电机，所述风轮和所述尾舵分别设置在所述第一外壳的两侧，所述太阳能板设置在所述第一外壳的上表面，所述第一外壳的下表面与所述底座组件转动连接，所述第一发电机与所述风轮连接，所述第一发电机用于在所述风轮的驱动下产生电能，所述海上能量采集装置还包括照明灯，所述照明灯设置在所述第一外壳上，所述照明灯与所述第一发电机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述海上能量采集装置还包括第一支架，所述第一支架的一端与所述底座组件固定连接，所述第一支架的另一端与所述第一外壳的下表面转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述海上能量采集装置还包括第一支架，所述第一支架的一端与所述底座组件转动连接，所述第一支架的另一端与所述第一外壳的下表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述风轮包括第一转轴，所述第一转轴穿过所述第一外壳与所述第一发电机的转子连接。

5.根据权利要求4所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述第一发电机还包括齿轮变速箱，所述第一转轴通过所述齿轮变速箱与所述第一发电机的转子连接。

6.根据权利要求4所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述尾舵与所述第一转轴位于同一平面内。

7.根据权利要求1所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述底座组件包括可拆卸填充盒，所述可拆卸填充盒用于添加填充物。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述海上能量采集装置还包括控制器和蓄电池，所述第一发电机和所述太阳能板均通过所述控制器与所述蓄电池电连接。

9.根据权利要求8所述的一种海上能量采集装置，其特征在于：所述海上能量采集装置还包括逆变器和交流输出端，所述交流输出端依次通过所述逆变器和所述控制器连接至所述第一发电机，所述交流输出端依次通过所述逆变器和所述控制器连接至所述太阳能板。

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