CN218439599U - 一种漂浮式海洋能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮式海洋能发电装置，包括浮体平台以及安装在浮体平台外侧的波浪能捕能装置、半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置、发电机和两组双输入型差动轮组，第一组双输入型差动轮组的两个输入端分别与半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置传动连接，第二组双输入型差动轮组的两个输入端分别与波浪能捕能装置、第一组双输入型差动轮组的输出端传动连接，第二组双输入型差动轮组的输出端与发电机传动连接，将半潜式潮流能捕能装置和全浸式潮流能捕能装置通过双输入型差动轮组进行二次耦合，输出至另一组双输入型差动轮组上，并与波浪能捕能装置进行二次耦合，从而带动发电机发电，提高波浪能和海流能的综合利用效率，提高发电转化率。

Description

一种漂浮式海洋能发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别是一种漂浮式海洋能发电装置。

背景技术

随着石油、煤炭等资源的日益枯竭以及环境污染的逐步加重，寻找清洁、可再生能源越来越被人们所重视。海洋能是非常理想的可再生能源，是新一轮能源产业革命的重要方向，其以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中；对于提高海洋能综合利用率和保持装置稳定问题并没有比较成熟的技术，复杂的发电装置降低了发电效率、提高了制造成本，使得海洋能技术发展缓慢；波浪能和潮流能储量较大，具有很高的开采价值，随着近年来对海洋能的开发和研究中，尤其是对波浪能和海流能的利用方法以及装置各种各样，但目前出现的波浪能和海流能发电装置大多是利用单一能源进行发电，且发电的转化效率比较低，或者建立庞大的海上平台，造成施工困难及成本耗费较高；这就迫切需要一种如何实现提高波浪能以及海流能的综合利用效率并减少施工建造成本的装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种漂浮式海洋能发电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种漂浮式海洋能发电装置，包括浮体平台以及安装在所述浮体平台外侧的波浪能捕能装置、半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置、发电机和两组双输入型差动轮组，第一组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述波浪能捕能装置、第一组所述双输入型差动轮组的输出端传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的输出端与所述发电机传动连接，所述双输入型差动轮组包括齿轮圈、行星轮和太阳轮，所述行星轮与所述齿轮圈内侧啮合，所述太阳轮位于所述齿轮圈轴心且与所述行星轮啮合，所述齿轮圈的一侧设有支架，所述支架设有与所述齿轮圈同轴转动的驱动齿轮，所述驱动齿轮的轴心转动安装有行星架，所述行星架上设有若干支杆，所述行星轮转动安装在所述支杆上，所述行星架和驱动齿轮为输入端，所述太阳轮为输出端。

所述波浪能捕能装置包括浮台、齿条和第一输出轴，所述齿条安装在所述浮台顶部，所述浮台上设有浮台支杆，所述浮台支杆滑动安装在所述浮体平台上，所述浮体平台上设有浮台支架，所述浮台支杆与所述浮台支架之间安装有复位弹簧，所述齿条啮合安装有传动齿轮，所述传动齿轮的两端分别安装有滚柱式单向离合器，两个所述滚柱式单向离合器之间反向安装，所述第一输出轴一端安装有端面齿，所述端面齿与所述滚柱式单向离合器啮合，所述第一输出轴另一端与所述第二组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮传动连接。

所述滚柱式单向离合器包括外圈、内转轮和滚柱，所述内转轮转动安装在所述外圈内，且与所述传动齿轮同轴转动，所述内转轮外侧设有若干L型缺口，所述滚柱设于所述L型缺口内，且与所述L型缺口的短边之间安装有弹簧。

所述半潜式潮流能捕能装置包括半潜式叶轮、第二输出轴，所述半潜式叶轮与所述第二输出轴的一端传动连接，所述第二输出轴的另一端与所述第一组所述双输入型差动轮组的行星架传动连接。

所述半潜式叶轮包括轮轴以及周向分布在所述轮轴外侧的叶片，所述叶片沿所述轮轴轴向方向投的截面形状为弧形状，所述叶片的外弧面中部设有向外凸出的分水角，所述叶片外弧面的两侧设有出水口。

所述分水角的夹角为60°。

所述叶片内弧面两侧设有挡水板，所述挡水板与所述叶片外弧面侧边之间形成所述出水口。

所述半潜式叶轮的两侧设有外轮毂，所述挡水板设于所述外轮毂内侧，所述外轮毂由内至外向所述半潜式叶轮外侧倾斜。

所述全浸式潮流能捕能装置包括全浸式叶轮、第三输出轴，所述全浸式叶轮与所述第三输出轴的一端传动连接，所述第三输出轴的另一端与第一组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮传动连接。

第一组所述双输入型差动轮组的太阳轮通过第四输出轴与第二组所述双输入型差动轮组的行星架传动连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将捕能装置安装在浮体平台上，无需建立庞大的海上平台，有效降低制造成本；采用波浪能捕能装置吸收了海水中的波浪能，利用齿条和滚柱式单向离合器组成的机械结构，将齿条随浮体所做的上下往复运动转化为转向保持不变的圆周运动，使得潮流能更加平稳，采集效率更稳定；将波浪能捕能装置、半潜式潮流能捕能装置和全浸式潮流能捕能装置通过双输入型差动轮组进行二次耦合，带动发电机发电；半潜式潮流能捕能装置的叶轮增加了分水角，使得叶片入水时受的水流冲击不存在垂直冲击情况，能起到较好的分流作用，有效减小负功，相对于普通半潜式叶轮可获得更高的捕能效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是海洋能发电装置的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是双输入型差动轮组的结构示意图；

图4是双输入型差动轮组的分解示意图；

图5是波浪能捕能装置的传动分解示意图；

图6是传动齿轮与滚柱式单向离合器的分解示意图；

图7是滚柱式单向离合器的正视图；

图8是半潜式叶轮的结构示意图；

图9是半潜式叶轮的侧视图；

图10是现有技术中半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图；

图11是本实用新型中半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。

参照图1至图9，一种漂浮式海洋能发电装置，包括浮体平台1以及安装在所述浮体平台1外侧的波浪能捕能装置、半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置、发电机31和两组双输入型差动轮组，第一组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述波浪能捕能装置、第一组所述双输入型差动轮组的输出端传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的输出端与所述发电机31传动连接，所述双输入型差动轮组包括齿轮圈2、行星轮3和太阳轮4，所述行星轮3与所述齿轮圈2内侧啮合，所述太阳轮4位于所述齿轮圈2轴心且与所述行星轮3啮合，所述齿轮圈2的一侧设有支架5，所述支架5设有与所述齿轮圈2同轴转动的驱动齿轮6，所述驱动齿轮6的轴心转动安装有行星架7，所述行星架7上设有若干支杆8，所述行星轮3转动安装在所述支杆8上，所述行星架7和驱动齿轮6为输入端，所述太阳轮4为输出端；将捕能装置安装在浮体平台上，无需建立庞大的海上平台，有效降低制造成本；将半潜式潮流能捕能装置和全浸式潮流能捕能装置通过双输入型差动轮组进行二次耦合，输出至另一组双输入型差动轮组上，并与波浪能捕能装置进行二次耦合，从而带动发电机发电，提高波浪能和海流能的综合利用效率，提高发电转化率。

所述波浪能捕能装置包括浮台9、齿条10和第一输出轴14，所述齿条10安装在所述浮台9顶部，所述浮台9上设有浮台支杆11，所述浮台支杆11滑动安装在所述浮体平台1上，所述浮体平台1上设有浮台支架12，所述浮台支杆11与所述浮台支架12之间安装有复位弹簧13，所述齿条10啮合安装有传动齿轮15，所述传动齿轮15的两端分别安装有滚柱式单向离合器16，两个所述滚柱式单向离合器16之间反向安装，所述第一输出轴14一端安装有端面齿，所述端面齿与所述滚柱式单向离合器16啮合，所述第一输出轴14另一端与所述第二组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮6传动连接，在本实施例中，所述第一输出轴14另一端与所述第二组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮6采用齿轮皮带传动连接；采用波浪能捕能装置吸收了海水中的波浪能，利用齿条和滚柱式单向离合器组成的机械结构，将齿条随浮体所做的上下往复运动转化为转向保持不变的圆周运动，使得潮流能更加平稳，采集效率更稳定。

在本实施例中，所述滚柱式单向离合器16可分为第一滚柱式单向离合器和第二滚柱式单向离合器；所述滚柱式单向离合器16包括外圈17、内转轮18和滚柱19，所述内转轮18转动安装在所述外圈17内，且与所述传动齿轮15同轴转动，所述内转轮18外侧设有若干L型缺口，所述滚柱19设于所述L型缺口内，且与所述L型缺口的短边之间安装有弹簧；内转轮18正转时，滚柱19在弹簧作用下卡在L型缺口的窄端，从而带动外圈17同向转动，当内转轮18反转时，滚柱19在内转轮18转动下移动至L型缺口的宽端，外圈17和内转轮18空转；当齿条往上运动时，带动啮合的传动齿轮转动，此时第一滚柱式单向离合器内转轮带动外圈同向转动传递机械能，第二滚柱式单向离合器空转，内外圈反向转动；当齿条往下运动时，带动啮合的传动齿轮转动，此时第二滚柱式单向离合器滚柱式超越离合器内转轮带动外圈同向转动传递机械能，第一滚柱式单向离合器空转，内外圈反向转动，不管是第一滚柱式单向离合器还是第二滚柱式单向离合器，均带动与之啮合的端面齿朝一个方向转动，实现将垂直齿条的上下往复运动转化为单向圆周运动。

所述波浪能捕能装置安装在海流能捕能装置前方，吸收海水中的纵向波，为海流能捕能装置提供相对平稳的潮流能，方便半潜式潮流能捕能装置保持在最佳的潜水深度进行捕能操作。

所述半潜式潮流能捕能装置捕获浅水位的潮流能，所述全浸式潮流能捕能装置捕获深水位的潮流能。

所述半潜式潮流能捕能装置包括半潜式叶轮20、第二输出轴21，所述半潜式叶轮20与所述第二输出轴21的一端传动连接，在本实施例中，所述半潜式叶轮20与所述第二输出轴21的一端采用端面齿和齿轮啮合传动；所述第二输出轴21的另一端与所述第一组所述双输入型差动轮组的行星架7传动连接，在本实施例中，所述第二输出轴21的另一端与所述第一组所述双输入型差动轮组的行星架7同轴连接。

所述半潜式叶轮20包括轮轴22以及周向分布在所述轮轴22外侧的叶片23，所述叶片23沿所述轮轴22轴向方向投的截面形状为弧形状，所述叶片23的外弧面中部设有向外凸出的分水角24，所述叶片23外弧面的两侧设有出水口25；所述分水角24的夹角为60°，使得叶片入水时受的水流冲击不存在垂直冲击情况，对助力水流能起到较好的分流作用，有效减小负功，相对于普通半潜式叶轮可获得更高的捕能效果。

所述叶片23内弧面两侧设有挡水板26，所述叶片23内弧面和挡水板26之间形成凹腔，使做功水流能集中作用在凹腔内，防止做正功的水流向两侧散失，提高水流的利用效率，提高发电转化率

所述挡水板26与所述叶片23外弧面侧边之间形成所述出水口25，阻力水流经分水角分散后，由叶片凸面的出水口流出，起到减小阻力的效果。

所述半潜式叶轮20的两侧设有外轮毂27，所述挡水板26设于所述外轮毂27内侧，所述外轮毂27由内至外向所述半潜式叶轮20外侧倾斜，使做功水流能集中作用在凹腔内，防止做正功的水流向两侧散失，提高水流的利用效率，提高发电转化率。

所述全浸式潮流能捕能装置包括全浸式叶轮28、第三输出轴29，所述全浸式叶轮28与所述第三输出轴29的一端传动连接，在本实施例中，所述全浸式叶轮28与所述第三输出轴29的一端采用端面齿和齿轮传动连接；所述第三输出轴29的另一端与第一组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮6传动连接；在本实施例中，所述第三输出轴29的另一端与第一组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮6采用齿轮啮合传动。

第一组所述双输入型差动轮组的太阳轮4通过第四输出轴30与第二组所述双输入型差动轮组的行星架7传动连接，在本实施例中，所述第四输出轴30与第二组所述双输入型差动轮组的行星架7同轴连接。

参照图10为半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图，采用4片弧形状的叶片，便于水流顺利进入叶片冲击叶片做功；叶片在水下行程捕获水流能量，回程部分置于空气之中；常态下，水的密度为1g/cm^3，即1kg/L；空气的密度为1.295g/L，水与空气的密度比为1000／1.295=772.4倍，使得叶片回程阻力大大减小；虽然叶片在水中捕获能量，但叶片入水时的阻力较大，图10可以看出，水流作用力均为分布与叶片宽度范围内，数值较大。

参照图11为带分水角的半潜式叶轮工作时的液相分布压力云图，增加了分水角，使得叶片入水时受的的水流冲击不存在垂直冲击情况，使得做负功的水流被分散；图11中的最大压力小于图10，且分布区域也远小于图10，可见分水角能起到较好的分流作用，有效减小负功。

在本实用新型中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。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。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种漂浮式海洋能发电装置，其特征在于包括浮体平台（1）以及安装在所述浮体平台（1）外侧的波浪能捕能装置、半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置、发电机（31）和两组双输入型差动轮组，第一组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述半潜式潮流能捕能装置、全浸式潮流能捕能装置传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的两个输入端分别与所述波浪能捕能装置、第一组所述双输入型差动轮组的输出端传动连接，第二组所述双输入型差动轮组的输出端与所述发电机（31）传动连接，所述双输入型差动轮组包括齿轮圈（2）、行星轮（3）和太阳轮（4），所述行星轮（3）与所述齿轮圈（2）内侧啮合，所述太阳轮（4）位于所述齿轮圈（2）轴心且与所述行星轮（3）啮合，所述齿轮圈（2）的一侧设有支架（5），所述支架（5）设有与所述齿轮圈（2）同轴转动的驱动齿轮（6），所述驱动齿轮（6）的轴心转动安装有行星架（7），所述行星架（7）上设有若干支杆（8），所述行星轮（3）转动安装在所述支杆（8）上，所述行星架（7）和驱动齿轮（6）为输入端，所述太阳轮（4）为输出端。

2.根据权利要求1所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述波浪能捕能装置包括浮台（9）、齿条（10）和第一输出轴（14），所述齿条（10）安装在所述浮台（9）顶部，所述浮台（9）上设有浮台支杆（11），所述浮台支杆（11）滑动安装在所述浮体平台（1）上，所述浮体平台（1）上设有浮台支架（12），所述浮台支杆（11）与所述浮台支架（12）之间安装有复位弹簧（13），所述齿条（10）啮合安装有传动齿轮（15），所述传动齿轮（15）的两端分别安装有滚柱式单向离合器（16），两个所述滚柱式单向离合器（16）之间反向安装，所述第一输出轴（14）一端安装有端面齿，所述端面齿与所述滚柱式单向离合器（16）啮合，所述第一输出轴（14）另一端与所述第二组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮（6）传动连接。

3.根据权利要求2所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述滚柱式单向离合器（16）包括外圈（17）、内转轮（18）和滚柱（19），所述内转轮（18）转动安装在所述外圈（17）内，且与所述传动齿轮（15）同轴转动，所述内转轮（18）外侧设有若干L型缺口，所述滚柱（19）设于所述L型缺口内，且与所述L型缺口的短边之间安装有弹簧。

4.根据权利要求1所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述半潜式潮流能捕能装置包括半潜式叶轮（20）、第二输出轴（21），所述半潜式叶轮（20）与所述第二输出轴（21）的一端传动连接，所述第二输出轴（21）的另一端与所述第一组所述双输入型差动轮组的行星架（7）传动连接。

5.根据权利要求4所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述半潜式叶轮（20）包括轮轴（22）以及周向分布在所述轮轴（22）外侧的叶片（23），所述叶片（23）沿所述轮轴（22）轴向方向投的截面形状为弧形状，所述叶片（23）的外弧面中部设有向外凸出的分水角（24），所述叶片（23）外弧面的两侧设有出水口（25）。

6.根据权利要求5所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述分水角（24）的夹角为60°。

7.根据权利要求5所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述叶片（23）内弧面两侧设有挡水板（26），所述挡水板（26）与所述叶片（23）外弧面侧边之间形成所述出水口（25）。

8.根据权利要求7所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述半潜式叶轮（20）的两侧设有外轮毂（27），所述挡水板（26）设于所述外轮毂（27）内侧，所述外轮毂（27）由内至外向所述半潜式叶轮（20）外侧倾斜。

9.根据权利要求1所述的漂浮式海洋能发电装置，其特征在于所述全浸式潮流能捕能装置包括全浸式叶轮（28）、第三输出轴（29），所述全浸式叶轮（28）与所述第三输出轴（29）的一端传动连接，所述第三输出轴（29）的另一端与第一组所述双输入型差动轮组的驱动齿轮（6）传动连接。

Images