一种自动适应海浪海流能发电装置

摘要

一种自动适应海浪海流能发电装置，包括平台、移动浮体、传动机构、水轮机、动力轴、重力动力增速装置、变速齿轮箱、发电机、链锚装置。该装置利用内、外移动浮体分级采集波浪动能，用水轮机采集海流动能，通过串、并联动力机构聚集能量，运用重力动力增速装置储存增加动能，用变速齿轮箱实施动力增速驱动发电机发电，并采用潜入式机舱避开台风及海水对机械的侵袭，从而实现高效、稳定、低成本利用海浪海流能。该装置结构简单、易安装维护，并可搭载不同的水上和水下载物，尤其适宜在海上建造大型平台，实施海上项目的综合开发。

权利要求

1.一种自动适应海浪海流能发电装置，包括平台(1)、移动浮体(12)、传动机构(13)、水轮机(104)、动力轴(52)、重力动力增速装置(14)、变速齿轮箱(15)、发电机(16)、链锚(103)，其特征在于：平台(1)由平台架(11)、机舱(17)构成，封闭式机舱(17)的上方设有舱口和舱盖(18)，机舱(17)内装有传动机构(13)、动力轴(52)、重力动力增速装置(14)、变速齿轮箱(15)、发电机(16)，机舱(17)四个角各设有一个固于海底的链锚(103)，机舱(17)下端设有配重舱(19)，配重舱(19)内装有水泵(101)、配重阀(102)；由横、纵向钢管连接而成的平台架(11)固定在机舱(17)顶部，平台架(11)下端设有多组导轨，每组导轨与一个移动浮体(12)相连，移动浮体(12)下端与机舱(17)内的传动机构(13)连接，传动机构(13)装在动力轴(52)上，动力轴(52)一端穿过机舱(17)与固定在机舱外侧的水轮机(104)连接，另一端穿过机舱(17)与固定在机舱外侧的另一个水轮机连接，动力轴(52)上装有多个重力动力增速装置(14)，变速齿轮箱(15)其输入轴与动力轴(52)连接，输出轴与发电机(16)输入轴连接；

所述移动浮体(12)，由外移动浮体(7)、内移动浮体(6)构成，圆台形外移动浮体(7)上端设有三根滑杆A(71)，与平台架(11)下端一组导轨的三个筒状导轨A(72)相配合，中间设有凸圆台形内孔(73)并装有三个管状导轨B(62)，下端与传动管(74)一端的三根连扳(75)连接；陀螺形内移动浮体(6)装在外移动浮体凸圆台形内孔(73)中，其上端设有三根滑杆B(61)，与外移动浮体凸圆台形内孔(73)中的三个导轨B(62)相配合，下端设有传动杆(63)装在外移动浮体传动管(74)中；

所述水轮机(104)，包括超越离合器(8)、锥齿轮传动箱A(81)、锥齿轮传动箱B(82)、竖轴(83)、竖轴架(84)、导向翼(85)、套管(86)、圆凸台(87)、推力轴承B(88)、连接管(89)、叶片(801)，超越离合器(8)的一端与锥齿轮传动箱A(81)的横向轴连接，锥齿轮传动箱A(81)的竖向轴与竖轴(83)连接，竖轴(83)的下端与锥齿轮传动箱B(82)的竖向轴连接，锥齿轮传动箱B(82)的横向轴装有叶片(801)；设有圆凸台的套管(86)套在竖轴(83)上，上端与固定在机舱(17)上的竖轴架(84)连接，下端装有导向翼(85)，导向翼(85)与套管圆凸台(87)之间装有推力轴承B(88)，与锥齿轮传动箱B(82)之间装有连接管(89)；

所述传动机构(13)，外移动浮体(7)的传动机构设在传动管(74)的一侧，其传动管(74)与曲柄A(5)的一端连接，曲柄A(5)的另一端与棘轮A(51)连接，棘轮A(51)装在动力轴(52)上；内移动浮体(6)的传动机构设在传动管(74)的另一侧，此侧传动管(74)的下端设有槽口(76)，内移动浮体的传动杆(63)与曲柄B(53)的一端连接，其两者之间的连接轴可在传动管槽口(76)中上下运动，曲柄B(53)的另一端与棘轮B(54)连接，棘轮B(54)装在动力轴(52)上。

2.根据权利要求1所述的一种自动适应海浪海流能发电装置，其特征在于：所述外移动浮体(7)、内移动浮体(6)均为空心结构。

3.根据权利要求1所述的一种自动适应海浪海流能发电装置，其特征在于：所述外移动浮体的三根滑杆A(71)、三个筒状导轨A(72)和内移动浮体的三根滑杆B(61)、三个管状导轨B(62)均各自呈正三角形排列，其滑杆A(71)在筒状导轨A(72)中、滑杆B(61)在管状导轨B(62)中均可上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种自动适应海浪海流能发电装置，其特征在于：所述舱口与机舱(17)之间设有扶梯。

说明书

一种自动适应海浪海流能发电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及海洋能发电技术领域，特别涉及一种自动适应海浪海流能发电装置。

背景技术

[0002] 海洋中蕴含巨大的能量，把海洋能转换为电能是人们长期的愿望。近几年，国内外海浪海流能开发技术不断创新，但仍面临着较大的技术难度，其海浪能开发：一是将波浪能低速往复运动转换成高速机械运动，二是波浪时大时小非定常，效率低下，三是环境恶劣，台风、海水腐蚀导致机械损坏；其海流能开发：海流在流速变动的同时，流向随时间也有很大变动，海流能量密度低，存在分散。这些因素，严重制约海浪海流能开发的实际应用，导致现市场上缺乏成熟的海浪海流能发电装置，需要加以解决。

发明内容

[0003] 为解决以上问题，本发明的目的在于提供了一种自动适应海浪海流能发电装置。

[0004] 该装置利用内、外移动浮体分级采集波浪动能，用水轮机采集海流动能，通过串、并联动力机构聚集能量，运用重力动力增速装置储存增加动能，用变速齿轮箱实施动力增速驱动发电机发电，并采用潜入式机舱避开台风及海水对机械的侵袭，从而实现高效、稳定、低成本利用海浪海流能。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种自动适应海浪海流能发电装置，包括平台、移动浮体、传动机构、水轮机、动力轴、重力动力增速装置、变速齿轮箱、发电机、链锚。平台由平台架、机舱构成，封闭式机舱的上方设有舱口和舱盖，机舱内装有传动机构、动力轴、重力动力增速装置、变速齿轮箱、发电机，机舱四个角各设有一个固于海底的链锚，机舱下端设有配重舱，配重舱内装有水泵、配重阀；由横、纵向钢管连接而成的平台架固定在机舱顶部，平台架下端设有多组导轨，每组导轨与一个移动浮体相连，移动浮体下端与机舱内的传动机构连接，传动机构装在动力轴上，动力轴一端穿过机舱与固定在机舱外侧的水轮机连接，另一端穿过机舱与固定在机舱外侧的另一个水轮机连接，动力轴上装有多个重力动力增速装置，变速齿轮箱其输入轴与动力轴连接，输出轴与发电机输入轴连接。

[0006] 所述移动浮体，由外移动浮体、内移动浮体构成，圆台形外移动浮体上端设有三根滑杆A，与平台架下端一组导轨的三个筒状导轨A相配合，中间设有凸圆台形内孔并装有三个管状导轨B，下端与传动管一端的三根连扳连接；陀螺形内移动浮体装在外移动浮体凸圆台形内孔中，其上端设有三根滑杆B，与外移动浮体凸圆台形内孔中的三个导轨B相配合，下端设有传动杆装在外移动浮体传动管中。

[0007] 所述水轮机，包括超越离合器、锥齿轮传动箱A、锥齿轮传动箱B、竖轴、竖轴架、导向翼、套管、圆凸台、推力轴承B、连接管、叶片，超越离合器的一端与锥齿轮传动箱A的横向轴连接，锥齿轮传动箱A的竖向轴与竖轴连接，竖轴的下端与锥齿轮传动箱B的竖向轴连接，锥齿轮传动箱B的横向轴装有叶片，设有圆凸台的套管套在竖轴上，上端与固定在机舱上的竖轴架连接，下端装有导向翼，导向翼与套管圆凸台之间装有推力轴承B，与锥齿轮传动箱B之间装有连接管。

[0008] 所述传动机构，外移动浮体的传动机构设在传动管的一侧，其传动管与曲柄A的一端连接，曲柄A的另一端与棘轮A连接，棘轮A装在动力轴上；内移动浮体的传动机构设在传动管的另一侧，此侧传动管的下端设有槽口，内移动浮体的传动杆与曲柄B的一端连接，其两者之间的连接轴可在传动管槽口中上下运动，曲柄B的另一端与棘轮B连接，棘轮B装在动力轴上。

[0009] 所述外移动浮体、内移动浮体均为空心结构。

[0010] 所述外移动浮体的三根滑杆A、三个筒状导轨A和内移动浮体的三根滑杆B、三个管状导轨B均各自呈正三角形排列，其滑杆A在筒状导轨A中、滑杆B在管状导轨B中均可上下运动。

[0011] 所述舱口与机舱之间设有扶梯。

[0012] 有益效果：本发明所述的一种自动适应海浪海流能发电装置，具有以下优点：一是运用内移动浮体采集海浪余波动能，同时串联多个内移动浮体、并联自动导向的水轮机聚集能量，利用重力动力增速装置增加动能，使低波浪小的海浪能实现转换发电。二是当海浪大时其外移动浮体、内移动浮体、水轮机、重力动力增速装置一并做功，可获取较大的动能实施发电。三是采用潜入式机舱，可避免海水、台风对设备的侵袭。四是平台结构简单、易安装维护，海浪海流能转换效果明显，并可搭载不同的水上和水下载物，尤其适宜在海上建造大型平台，实施海上项目的综合开发。

附图说明

[0013] 图1是一种自动适应海浪海流能发电装置结构示意图。

[0014] 图2是重力动力增速装置侧面剖面示意图。

[0015] 图3是重力动力增速装置定位盘凸圆圈形轨道示意图。

[0016] 图4是重力动力增速装置转盘长弧形轨道示意图。

[0017] 图5是传动机构结构示意图。

[0018] 图6是内移动浮体结构示意图。

[0019] 图7是外移动浮体结构示意图。

[0020] 图8是移动浮体结构剖面示意图。

[0021] 图9是水轮机结构示意图。

[0022] 图中所示：

[0023] 1、平台，11、平台架，12、移动浮体，13、传动机构，14、动力重力增速装置,15、变速齿轮箱,16、发电机，17、机舱，18、舱盖，19、配重舱，101、水泵，102、配重阀,103、链锚，104、水轮机；

[0024] 2、定位盘，21、转盘，22、重力球，23、轴承，24、推力轴承A，25、油箱，26、转盘盖；

[0025] 3、A-B-C定位盘深凹圆弧形承重轨道，31、C-D-A定位盘浅凹圆弧形辅助轨道；

[0026] 4、E-F转盘深凹圆弧形承重轨道，41、F-G转盘浅凹圆弧形辅助轨道；

[0027] 5、曲柄A，51、棘轮A，52、动力轴,53、曲柄B，54、棘轮B；

[0028] 6、内移动浮体，61、滑杆B，62、导轨B，63、传动杆；

[0029] 7、外移动浮体，71、滑杆A，72、导轨A，73、凸圆台形内孔，74、传动管，75、连扳，76、槽口；

[0030] 8、超越离合器，81、锥齿轮传动箱A,82、锥齿轮传动箱B,83、竖轴,84、竖轴架，85、导向翼，86、套管，87、圆凸台，88、推力轴承B，89、连接管，801、叶片，802、导向翼尾。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和实施例对本发明进一步说明。一种自动适应海浪海流能发电装置，包括平台1、移动浮体12、传动机构13、水轮机104、动力轴52、重力动力增速装置14、变速齿轮箱15、发电机16、链锚103。平台1由平台架11、机舱17构成，封闭式机舱17的上方设有舱口和舱盖18，机舱17内装有传动机构13、动力轴52、重力动力增速装置14、变速齿轮箱15、发电机16，机舱17四个角各设有一个固于海底的链锚103，机舱17下端设有配重舱19，配重舱19内装有水泵101、配重阀102；由横、纵向钢管连接而成的平台架11固定在机舱17顶部，平台架11下端设有多组导轨，每组导轨与一个移动浮体12相连，移动浮体12下端与机舱17内的传动机构13连接，传动机构13装在动力轴52上，动力轴52一端穿过机舱17与固定在机舱外侧的水轮机104连接，另一端穿过机舱17与固定在机舱外侧的另一个水轮机104连接，动力轴52上装有多个重力动力增速装置14，变速齿轮箱
15其输入轴与动力轴52连接，输出轴与发电机16输入轴连接。

[0032] 所述移动浮体12，由外移动浮体7、内移动浮体6构成，圆台形外移动浮体7上端设有三根滑杆A71，与平台架11下端一组导轨的三个筒状导轨A72相配合，中间设有凸圆台形内孔73并装有三个管状导轨B62，下端与传动管74一端的三根连扳75连接；陀螺形内移动浮体6装在外移动浮体凸圆台形内孔73中，其上端设有三根滑杆B61，与外移动浮体凸圆台形内孔73中的三个导轨B62相配合，下端设有传动杆63装在外移动浮体传动管74中。

[0033] 所述水轮机104，包括超越离合器8、锥齿轮传动箱A81、锥齿轮传动箱B82、竖轴83、竖轴架84、导向翼85、套管86、圆凸台87、推力轴承B88、连接管89、叶片801，超越离合器8的一端与锥齿轮传动箱A81的横向轴连接，锥齿轮传动箱A81的竖向轴与竖轴83连接，竖轴83的下端与锥齿轮传动箱B82的竖向轴连接，锥齿轮传动箱B82的横向轴装有叶片801，设有圆凸台87的套管86套在竖轴83上，上端与固定在机舱17上的竖轴架84连接，下端装有导向翼85，导向翼85与套管圆凸台87之间装有推力轴承B88，与锥齿轮传动箱B82之间装有连接管
89，使导向翼85、锥齿轮传动箱B82连为一体，可绕套管86自由转动，遇到海流时，导向翼85在海流的作用下自动摆动翼尾802与海流保持顺向，即时叶片801面迎海流，采集的海流能最大化。

[0034] 所述传动机构13，外移动浮体7的传动机构设在传动管74的一侧，其传动管74与曲柄A5的一端连接，曲柄A5的另一端与棘轮A51连接，棘轮A51装在动力轴52上；内移动浮体6的传动机构设在传动管74的另一侧，此侧传动管74的下端设有槽口76，内移动浮体的传动杆63与曲柄B53的一端连接，其两者之间的连接轴可在传动管槽口76中上下运动，曲柄B53的另一端与棘轮B54连接，棘轮B54装在动力轴52上。

[0035] 所述外移动浮体7、内移动浮体6均为空心结构。

[0036] 所述外移动浮体7的三根滑杆A71、三个筒状导轨A72和内移动浮体的三根滑杆B61、三个管状导轨B62均各自呈正三角形排列，其滑杆A71在筒状导轨A72中、滑杆B61在管状导轨B62中均可上下运动。该设计使外移动浮体7、内移动浮体6受到不同方向海浪拍打时，均可保持均衡运动。

[0037] 所述舱口与机舱17之间设有扶梯。

[0038] 所述重力动力增速装置(系本人另一发明的组件，专利号：ZL201320167800.3)包括定位盘2、转盘21、重力球22、动力轴52、轴承23、推力轴承A24、油箱25、转盘盖26，定位盘2固定在机座上，定位盘2、转盘盖26与动力轴52之间装有轴承23，定位盘2与转盘21、转盘21与转盘盖26之间装有推力轴承A24，转盘21固定在动力轴52上，定位盘2与转盘21设有重力球22轨道，两盘之间设有间隔空隙减少相互的摩擦，重力球22装在轨道内，转盘盖26固定在定位盘2上。

[0039] 重力球22轨道截面为空心圆，由定位盘2和转盘21的凹圆弧两部分构成，其定位盘2重力球上升段承重轨道3呈深凹圆弧形，重力球下落段辅助轨道31呈浅凹圆弧形；转盘21重力球上升段辅助轨道41呈浅凹圆弧形，重力球下落段承重轨道4呈深凹圆弧形。两盘相配合通过深、浅凹圆弧形轨道的变化，使重力球上升时，其重心处在定位盘2承重轨道段3，减轻转盘21的承重，减少转盘21的动能损耗；当重力球22下落时，其重心处在转盘承重轨道段
4，使转盘21的势能加大，增加了转盘21的动能。

[0040] 定位盘2轨道为凸圆圈形，转盘21轨道为长弧形，两盘轨道相配合作用重力球22上升时，重力球22处在离动力轴52较近的位置，当重力球22下落时处在离动力轴52较远的位置，根据杠杆原理的力效应，此时转盘21处于最佳能量输出状态，产生的动能最大。转盘21设有四条轨道，其每条轨道内装有一个重力球22，四个重力球22在旋转转盘21作用下，沿定位盘2凸圆圈形轨道斜向运行，连续不断产生惯性重力动能，为旋转动力装置增速。

[0041] 油箱25设在定位盘2上，与转盘21相配合，转盘21旋转时通过溅传润滑重力动力增速装置的部件。

[0042] 上述实施例具体安装时，对一种自动适应海浪海流能发电装置的表层涂防腐漆或糊制玻璃钢，以防止被海水侵袭。装置投放海中后，将链锚103沉入海底，相对固定平台1，再据空心机舱17浮力状况，利用海水通过配重阀102调整机舱17配重，使机舱17沉至水面以下一定深度，其内移动浮体6、外移动浮体7与海平面完全接触，当海浪处于浪峰时，海浪推动移动浮体12向上运动，当海浪处于峰谷时，其移动浮体12靠自身及传动管74、传动杆63自重而下行。

[0043] 该装置工作时，通过内移动浮体6、外移动浮体7分级采集波浪动能并与水轮机104、重力动力增速装置14配合做功，实现自动适应海浪海流能发电。当海浪变小时，较弱的海浪余波对质量较重的外移动浮体7的拍打力趋于零，其在外移动浮体7下运动的海浪余波自然聚向质量较轻的内移动浮体6，内移动浮体6受到波浪向上的力时，在外移动浮体凸形圆台内孔73中上升，内移动浮体6上升带动曲柄B53上行，曲柄B53作用于棘轮B54驱动动力轴52旋转，波浪的连续上下涌动，作用内移动浮体6上下运动连续输出动能；同时装在动力轴52两端的水轮机104，海流作用于叶片801旋转，并带动锥齿轮传动箱B82竖轴转动，竖轴
83通过锥齿轮传动箱A81和超越离合器8，将海流的动能转换为驱动动力轴52旋转，动力轴
52旋转驱动重力动力增速装置14实施动力增速。此时动力轴52聚集、储存内移动浮体6、水轮机104、重力动力增速装置14三方面的能量，形成的合力通过动力轴52连接变速齿轮箱
15，变速齿轮箱15连接发电机16，既可实施发电机16发电。

[0044] 当海浪变大时，波浪向上的力作用内移动浮体6率先在外移动浮体凸圆台形内孔73中上升，其上端与外移动浮体7完全接触，而后随着大波浪的拍打，内移动浮体6、外移动浮体7一并上升，外移动浮体7上升带动曲柄A5上行，曲柄A5作用于棘轮A51驱动动力轴52旋转，内移动浮体6上升带动曲柄B53上行，曲柄B53作用于棘轮B54驱动动力轴52旋转，两者随着波浪的连续涌动，而上下运动连续输出动能。此时水轮机104、重力动力增速装置14同样协同做功输出动能，与内移动浮体6、外移动浮体7四个方面一并形成合力，通过动力轴52连接变速齿轮箱15，变速齿轮箱15连接发电机16，实施发电机16发电。

[0045] 一种自动适应海浪海流能发电装置，在具体实施设计安装时，可根据不同海域海浪谱的特点及所需供电负荷，确定平台的规模大小，灵活组合发电装置单元。具体设计时，每个平台架11下可设计多个纵、横向排列的移动浮体12，与其对应在机舱17内设计多根动力轴52，动力轴52之间实行横向或纵向排列，每根动力轴52对应连接一排横向或纵向排列的移动浮体12，并串联多个重力动力增速装置14，其两端各装有一个水轮机104。组合发电装置单元时，可以单根动力轴52及其设施与一组变速齿轮箱15、发电机16连接的方式，组合成一个发电装置单元；也可以由多根动力轴52及其设施用传动机构将动力轴52并联后，与一组变速齿轮箱15、发电机16连接，组合成一个发电装置单元。建设大型平台1时，可将多个发电装置单元进行连接组合。

[0046] 本发明不受上述实施例的限制，说明书中描述的只是说明原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，对其进行各种变化和改进都落入要求保护的范围内。