一种海流发电漂浮装置

摘要

本发明涉及一种海流发电漂浮装置，海流发电漂浮装置包括调向柱、平台和至少三套定位装置，海流发电装置安装固定在调向柱的底端，调向柱能够沿圆周方向做圆周旋转运动。定位装置包括定位柱、夹紧装置和抽水装置，定位柱的内部为中空的贮水腔，定位柱的顶部设有注水孔，注水孔通过管道与安装在平台上的抽水装置相连接。定位柱依次贯穿夹紧装置和平台，定位柱能够沿轴向方向做直线运动。该海流发电漂浮装置通过调节定位柱沿轴向方向的位移来调节海流发电装置的水平工作状态，定位柱通过锚链与锚墩相链接，可以使海流发电装置具有稳定的工作环境。同时通过调整调向柱使海流发电装置的叶轮的迎流面与海水流向相垂直，提高海流能源利用率。

权利要求

1.一种海流发电漂浮装置，所述海流发电漂浮装置的底部安装固定有海流发电装置(1)，所述海流发电漂浮装置包括平台(3)和至少三套定位装置，其特征在于：所述海流发电漂浮装置还包括调向柱(2)，所述海流发电装置(1)安装固定在所述调向柱(2)的底端，所述调向柱(2)能够沿圆周方向做圆周旋转运动；

所述定位装置包括定位柱(4)、夹紧装置(5)和抽水装置(6)，所述定位柱(4)的内部为中空的贮水腔，所述定位柱(4)的顶部设有注水孔，所述贮水腔通过所述注水孔(71)与外部连通；所述注水孔(71)通过管道(7)与安装在所述平台(3)上的所述抽水装置(6)相连接；所述夹紧装置(5)安装固定在所述平台(3)的上表面，所述定位柱(4)依次贯穿所述夹紧装置(5)和平台(3)，所述定位柱(4)能够沿轴向方向做直线运动。

2.按照权利要求1所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述定位柱(4)上设有套筒(8)，所述套筒(8)与所述定位柱(4)为一体式结构；所述套筒(8)的外表面沿轴线方向设有若干个外齿，所述平台(3)的内部设有与所述套筒(8)的外齿相配合的齿轮调节机构，所述齿轮调节机构能够调节所述定位柱(4)沿轴向方向移动的位移量。

3.按照权利要求2所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述平台(3)内部设有调向机构，所述调向机构能够调节所述调向柱(2)沿圆周方向做圆周运动的角位移量。

4.按照权利要求2或3所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述夹紧装置(5)包括环套(51)和调紧机构(52)，所述调紧机构(52)能够调节所述环套(51)夹紧定位柱(4)的力度。

5.按照权利要求4所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述定位柱(4)为圆柱体结构，所述定位柱(4)的下部设有挡台(41)、底部设有锥形尖端(42)。

6.按照权利要求5所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：在所述调向柱(2)上设有角位移传感器，在所述夹紧装置(5)上设有力矩传感器，在所述齿轮调节机构上设有角位移传感器。

7.按照权利要求5或6所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述调紧机构(52)为滚珠丝杠结构。

8.按照权利要求7所述的一种海流发电漂浮装置，其特征在于：所述平台(3)为长方体结构，所述定位装置的套数为四套，四套所述定位装置对称分布在所述平台(3)的四个角落。

说明书

一种海流发电漂浮装置

技术领域

[0001] 本发明属于新能源利用领域，具体涉及一种海流发电漂浮装置。

背景技术

[0002] 海流发电技术是一种类似与风力发电技术的新能源利用技术，使用海流发电装置捕获海流能并将其转换为电能，为用户提供电力资源。在使用海流发电装置时，需要将其安装在海水环境中，这就涉及到海流发电装置在海洋中的安装方式问题，安装方式的设计关系到整个海流发电装置运行的稳定性、可靠性和安全性。

[0003] 根据海流发电装置的安装方式不同，可以将海流发电装置分为固定式和漂浮式两种形式。

[0004] 现有的固定式海流发电装置需要将其固定安装在海底基础上，由海底基础将海流发电装置牢固地固定在海底，使海流发电装置不会发生相对移动。当海流发电装置所处海域的海流能资源条件发生不利变化时，不能方便地将海流发电装置移动至合适的海域再次进行海流能资源的开发利用。同时，采用固定式的支撑载体时，需要考虑海流发电装置工作时所处的海底地质环境，根据不同的海底地质环境选择建造合适的海底基础，如重力基础、单桩基础和三脚架基础等。海底基础的使用和其设计建造复杂程度大大增加了开发利用海流能的成本，还会永久性地改变海底海洋环境并对其造成不利影响。

[0005] 现有的漂浮式海流发电装置是将其安装在海流发电漂浮装置上，工作时，海流发电漂浮装置漂浮在海面上，海流发电装置捕获海流能的叶轮部分浸没在海水中，海流发电漂浮装置通过锚链等链接位于海底的锚墩。虽然漂浮式海流发电装置不需要海底基础进行安装固定，海流发电漂浮装置总是会随着海水的流动在一定范围海域内漂浮移动，影响了该海域范围内的通航及其他海洋作业。在海流发电漂浮装置随着海水漂浮移动的过程中，难以保持海流发电装置的水平工作状态，使叶轮迎流面不能以最佳的工作角度与海水流向相匹配，降低了海流能能源利用率。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种海流发电漂浮装置，该海流发电漂浮装置可以连同安装在其上的海流发电装置漂浮在海面上，通过调节定位柱的直线位移适应不同海底地形，同时可以调节平台处于水平位置且海流发电装置的叶轮的迎流面与海水流动方向相垂直，提高能源利用率。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

[0008] 一种海流发电漂浮装置，所述海流发电漂浮装置的底部安装固定有海流发电装置，所述海流发电漂浮装置包括调向柱、平台和至少三套定位装置，所述海流发电装置安装固定在所述调向柱的底端，所述调向柱能够沿圆周方向做圆周旋转运动。

[0009] 所述定位装置包括定位柱、夹紧装置和抽水装置，所述定位柱的内部为中空的贮水腔，所述定位柱的顶部设有注水孔，所述贮水腔通过所述注水孔与外部连通。所述注水孔通过管道与安装在所述平台上的所述抽水装置相连接。所述夹紧装置安装固定在所述平台的上表面，所述定位柱依次贯穿所述夹紧装置和平台，所述定位柱能够沿轴向方向做直线运动。

[0010] 进一步的，所述定位柱上设有套筒，所述套筒与所述定位柱为一体式结构。所述套筒的外表面沿轴线方向设有若干个外齿，所述平台的内部设有与所述套筒的外齿相配合的齿轮调节机构，所述齿轮调节机构能够调节所述定位柱沿轴向方向移动的位移量。

[0011] 进一步的，所述平台内部设有调向机构，所述调向机构能够调节所述调向柱沿圆周方向做圆周运动的角位移量。

[0012] 进一步的，所述夹紧装置包括环套和调紧机构，所述调紧机构能够调节所述环套夹紧定位柱的力度。

[0013] 进一步的，所述定位柱为圆柱体结构，所述定位柱的下部设有挡台、底部设有锥形尖端。

[0014] 进一步的，在所述调向柱上设有角位移传感器，在所述夹紧装置上设有力矩传感器，在所述齿轮调节机构上设有角位移传感器。

[0015] 进一步的，所述调紧机构为滚珠丝杠结构。

[0016] 进一步的，所述平台为长方体结构，所述定位装置的套数为四套，四套所述定位装置对称分布在所述平台的四个角落。

[0017] 采用本发明具有如下的有益效果：

[0018] 1、在定位柱与锚墩通过锚链链接之前，本发明所述的海流发电漂浮装置可以方便地将海流发电装置移动至合适的海流能开发海域。

[0019] 2、在通过定位装置将海流发电装置定位于某一海域的过程中，本发明所述的海流发电漂浮装置通过调节定位柱的沿轴向方向的直线运动位移量，来调节平台使其处于水平位置，保证了海流发电装置的叶轮的迎流面与水平面相垂直。

[0020] 3、将定位柱与锚墩通过锚链链接之后，定位柱与锚墩可以同时保证海流发电装置在垂直方向和水平方向均不会有较大的位移，可以调节定位柱的位移量来适应不同海底地形。

[0021] 4、通过调向机构调节调向柱的圆周角位移，可以使海流发电装置的叶轮的迎流面与海水流动方向相垂直，提高海流能能源利用率。

附图说明

[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0023] 图1为本发明实施例的一种海流发电漂浮装置的结构示意图；

[0024] 图2为本发明实施例的一种海流发电漂浮装置的俯视结构示意图；

[0025] 图3为本发明实施例的一种海流发电漂浮装置的定位起始阶段示意图；

[0026] 图4为本发明实施例的一种海流发电漂浮装置的定位中间阶段示意图；

[0027] 图5为本发明实施例的一种海流发电漂浮装置的定位结束阶段示意图。

具体实施方式

[0028] 参照图1和图2。一种海流发电漂浮装置，包括调向柱2、平台3和四套定位装置，所述平台3为长方体结构，四套所述定位装置对称分布在所述平台3的四个角落。所述调向柱2位于所述平台3的中心位置，所述调向柱2的底端安装固定有海流发电装置1，所述调向柱2连同所述海流发电装置1一起能够以轴线为中心线、沿圆周方向做圆周旋转运动。

[0029] 所述定位装置包括定位柱4、夹紧装置5和抽水装置6，所述夹紧装置5和所述抽水装置6安装在所述平台3的上表面，所述定位柱4依次贯穿所述夹紧装置5和所述平台3，所述定位柱4能够沿轴向方向做直线运动。

[0030] 所述夹紧装置5包括环套51和调紧机构52，在所述夹紧装置5上设有力矩传感器，所述调紧机构52根据所述力矩传感器检测到的力矩值，调节所述环套51夹紧定位柱4的力度。在所述定位装置定位过程中，所述调紧机构52将所述环套51松开，使得所述定位柱4可以沿轴线方向自由移动；在所述定位装置定位之后，所述调紧机构52将所述环套51调紧，使得所述环套51夹紧所述定位柱4并将其固定住。

[0031] 所述定位柱4的内部为中空的贮水腔，所述定位柱4的顶部设有注水孔71，所述贮水腔通过所述注水孔71与外部相连通。所述注水孔通过管道7与安装在所述平台3上的所述抽水装置6相连接，所述抽水装置6启动后可以将海水从外部环境注入所述定位柱4的贮水腔中或者将海水从所述定位柱4的贮水腔中抽出至外部环境。采用所述贮水腔的作用是，在所述海流发电漂浮装置定位之前，所述贮水腔中尚未注入海水，增加所述海流发电漂浮装置自身的浮力；在所述贮水腔中注入海水之后，使所述定位柱4能够在自身的重力作用下下降到海底。

[0032] 所述定位柱4上设有套筒8，所述套筒8与所述定位柱4可以为一体式结构；所述套筒8与所述定位柱4也可以为分体式结构，所述套筒8与所述定位柱4通过焊接等手段固定在一起。所述套筒8的外表面可以沿轴线方向设有若干个外齿，所述平台3的内部设有与所述套筒8的外齿相配合的齿轮调节机构；在所述齿轮调节机构上设有角位移传感器，所述齿轮调节机构根据角位移传感器检测的角位移值，调节所述定位柱4沿轴向方向移动的位移量。所述套筒8的外表面也可以为光滑的表面，此时，所述定位柱4沿轴向方向的移动需要通过人工作业来实现。

[0033] 所述定位柱4可以加工成圆柱体结构或者长方体结构，所述定位柱4的下部设有挡台41、底部设有锥形尖端42。所述挡台41在所述定位柱4执行上移动作的过程中起限位作用，在所述定位柱4执行上移动作结束后，将所述定位柱4限制在某个具体的位置。所述锥形尖端42的作用是，在所述定位柱4下降至海底之后，便于所述定位柱4通过锥形尖端42定位在海底上。

[0034] 所述平台3设有调向机构，在所述调向柱2上设有角位移传感器。所述调向机构根据所述角位移传感器检测到的当前角位移值，调节所述调向柱2沿圆周方向做圆周旋转运动的角位移量。所述调向机构调节所述调向柱2沿自身轴线方向旋转运动的作用是，将所述海流发电装置的迎流面调节至与海水流动方向垂直的方向，提高海流能能源利用率。

[0035] 参照图3至图5。本发明所述的海流发电漂浮装置的定位过程具体阐述如下：

[0036] 1）定位起始阶段

[0037] 将海流发电漂浮装置拖拽至目标海域之后，所述夹紧装置5的调紧机构52将环套51松开，环套51释放定位柱4，所述定位柱4在自身重力作用下下降一段距离。此时，所述定位柱4的锥形尖端42尚未接触到海底。

[0038] 2）定位中间阶段

[0039] 所述抽水装置6通过注水孔71将海水注入定位柱4内部的贮水腔中，注入贮水腔的海水加重了定位柱4的重量，使得定位柱4继续下降直至所述定位柱4的锥形尖端42接触到海底。

[0040] 当四个定位柱4的锥形尖端42不能同时接触到海底，或者海流发电漂浮装置和海流发电装置整体的重心偏移，均会使得海流发电漂浮装置产生倾斜。

[0041] 3）定位结束阶段

[0042] 在此阶段，可以采用人工调节的方式，调整每个所述定位柱4下移的位移量，保证海流发电漂浮装置保持水平状态。也可以采用平台3的内部设有的齿轮调节机构，调整每个所述定位柱4下移的位移量，同样可以保证海流发电漂浮装置的水平状态。海流发电漂浮装置调整水平之后，所述夹紧装置5的调紧机构52将环套51夹紧定位柱4，使得定位柱4不再沿轴向方向发生位移；然后将定位柱4上的锚链91固定在海底的锚墩92上，完成海流发电漂浮装置的定位过程。

[0043] 当需要将已经处于工作状态的移动至其他海域时，执行如下工作流程：将锚链91与锚墩92松开；使用抽水装置6将定位柱4内部的贮水腔中的海水抽出至外部环境；采用人工方式或齿轮调节机构将定位柱4上移至初始状态；最后，将海流发电漂浮装置迁移至其他海域。

[0044] 对于不同的海底地形条件，均可以通过调整每个所述定位柱4的轴向方向直线位移量，使得海流发电漂浮装置保证水平状态。同时，在海流发电装置1捕获海流能的过程中，根据海水流向的变化，调整所述调向柱2的圆周角位移量，使得海流发电装置1的叶轮的迎流面与海水流向垂直，叶轮以最大的能量系数捕获海流能，提高能源利用率。

[0045] 首先，本发明所述的海流发电漂浮装置，在定位柱4的锥形尖端42插入海底土壤中、锚链91链接在锚墩92上之后，就可以保证海流发电装置1在纵向和横向两个方向上均不会发生较大的位移，有利于海流发电装置1拥有稳定的工作状态。其次，本发明所述的海流发电漂浮装置，在将锚链91从锚墩92上解开、收回定位柱4之后，就可以方便地将海流发电装置1拖拽至其他目标海域。这就使得本发明所述的海流发电漂浮装置，同时拥有了现有的固定式海流发电装置的稳定的工作环境特点及现有的漂浮式海流发电装置便于移动拖拽至根据海流能资源状况选择的合适海域的特点。