CN105863941A - 一种自适性海洋涡轮发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自适性海洋涡轮发电装置，属于海洋能发电设备技术领域。它解决了现有涡轮机海洋能利用率低，且容易受到风浪破坏的问题。本自适性海洋涡轮发电装置，包括基座、浮体和若干根摆动杆，所述基座上侧面上垂直固连有导向管，所述导向管上套设有滑块，所述导向管和滑块间隙配合，所述摆动杆的下端均铰接在滑块上，所述摆动杆的上端均铰接在浮体上，所述摆动杆上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机，所述基座内设有蓄电池，该蓄电池与若干涡轮发电机电连接，所述浮体内具有空腔，所述空腔还连接有能够控制浮体高度的调节件。本自适性海洋涡轮发电装置能够更有效的将海洋流动能转化为电能，且具有较好的自保护能力。

Description

一种自适性海洋涡轮发电装置
技术领域
本发明属于海洋能发电设备技术领域，涉及一种自适性海洋涡轮发电装置。
背景技术
海洋的洋流及潮流能蕴含着大量的能量，目前将这部分能量进行利用的多是水平轴式涡轮发电机，每个涡轮发电机壳体内装有透平叶轮，叶轮轴上设置有发电机，当海水流过涡轮发电机，叶轮转动会带动发电机产生电能。
但是该种海洋涡轮发电机置于水中的洋流发电机位置是固定的，但是受涨落潮变化的影响，海水深度是变化的，越深海水越稳定，可利用的流动能较小，不能根据海况变化自动调节，另外涡轮发电机只能利用海水的流动能量，不能利用波浪能及海水上升和下降的能量。因此不能充分利用各层的海洋能，不能根据风浪的大小调节，且该种位置固定的涡轮发电机组容易受到风浪的损坏。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自适性海洋涡轮发电装置，本自适性海洋涡轮发电装置能够更有效的将海洋流动能转化为电能，且具有较好的自保护能力。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种自适性海洋涡轮发电装置，包括基座、浮体和若干根摆动杆，所述基座的上侧面上垂直固连有导向管，所述导向管上套设有滑块，所述导向管和滑块间隙配合，所述摆动杆的下端均铰接在滑块上，所述摆动杆的上端均铰接在浮体上，所述摆动杆上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机，所述基座内设有蓄电池，该蓄电池与若干涡轮发电机电连接，所述浮体内具有空腔，所述空腔还连接有能够控制浮体高度的调节件。
基座固定在海中，而浮体则能够漂浮在海面上，摆动杆位于基座与浮体之间，即若干的涡轮发电机由浮体至基座有序排列，当海水流动时能够带动涡轮发电机进行发电，涡轮发电机产生的电能传递给蓄电池进行蓄电，由于若干涡轮发电机有序的排列，因此不同的涡轮发电机能够利用不同层面的海水，而且当潮汐导致海面下降时，浮体能够相应的降低，即摆动杆也会相应地摆动至倾斜状态，保证涡轮发电机的发电效率。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述涡轮发电机包括筒状的壳体、发电机、支撑杆、转轴和叶轮，所述壳体一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机的壳体外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮固定在转轴的一端，所述转轴的另外一端和发电机的输入轴连接，所述转轴和壳体同轴设置并且所述转轴转动连接在壳体内，所述发电机通过支撑杆固定在壳体内，所述叶轮均位于壳体中外径较大的一端。
所述壳体与摆动杆相铰接，而摆动杆摆动时叶轮始终能够水平朝向一侧。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述调节件包括水泵一、水泵二、通气管和控制阀，所述水泵一设置在基座上，上述水泵一的出水口与浮体的空腔之间通过通水管相连接，所述通气管垂直固连在浮体的上侧面上，该通气管的下端与浮体中的空腔相连通，所述控制阀固连在通气管的上端，所述浮体的上侧面上还设置有水泵二，所述水泵二的进水口通过进水管和浮体中的空腔底部相连通，所述水泵二的出水口通过排水管和浮体的外部连通。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述水泵一是潜水泵，作为优选，所述浮体的上侧面上具有水密的泵舱，所述水泵二设置在泵舱中。
当需要降低浮体高度时，将控制阀开启，然后水泵一对浮体中的空腔进行注水，使得空腔内的空气能够通过通气管排出到浮体的外部，随着浮体的内腔中的水量的增多，浮体逐渐下降；当需要升高浮体时，通过水泵二将浮体的空腔中的水排出到浮体的外部，待浮体上升后通过控制阀封闭通气管；通过水泵一和水泵二的配合工作，可以方便地控制浮体的空腔中的水量的多少，进而控制浮体相对于水面的高度。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述导向管内沿轴向固连有线圈，所述滑块内固连有磁铁，所述线圈和蓄电池电连接。
海面上的波浪能够间歇性的冲击摆动杆和浮体，在浮体和摆动杆作用下，滑块能够沿着导向杆上下窜动，即导向管内的线圈能够切割磁铁的磁力线而发电，该结构能够辅助对蓄电池进行蓄电，提高本发电装置的工作效率。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述浮体和滑块的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状。即浮体和滑块均为流线型结构，在水流作用下能够转动，使得尖角状的一端产生尾翼的效果，即使得水流能够正面作用于涡轮发电机中的叶轮。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述摆动杆的数量为四根，四根摆动杆相互平行设置，其中两根摆动杆位于涡轮发电机的一侧，另外两根摆动杆位于涡轮发电机的另一侧，同一侧的两根摆动杆一端之间的连线与另一端之间的连线相平行。位于同一侧的两根摆动杆呈平行四边形状态，使得涡轮发电机的端口始终水平朝向一侧，并均位于水中，不会因为海面下降导致部分涡轮发电机露出海面而无法工作，进一步的，由于调节件也能够主动调节浮体的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体的高度，使得浮体下降而沉入水面，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
在上述的自适性海洋涡轮发电装置中，所述蓄电池与涡轮发电机中的发电机之间通过导线电相连，所述导线制为螺旋形。螺旋形导线具有弹性回复力，导线在洋流冲击下既能够随波逐流，又能够保持一定的结构稳定，使得导线仅在摆动杆及涡轮发电机的附近晃动，避免移位过大而纠缠在海底的杂物上导致断裂而影响使用。
与现有技术相比，本自适性海洋涡轮发电装置具有以下优点：
1、由于当潮汐导致海面下降时，浮体在重力的作用下能够相应的降低，即摆动杆摆动至倾斜状态，且由于摆动杆相互平行，同一侧的两根摆动杆一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，因此整体呈平行四边形状态，使得涡轮发电机的端口始终水平朝向一侧，所有的涡轮发电机均位于水中，不会因为海面下降导致部分涡轮发电机露出海面而无法工作。
2、由于调节件也能够主动调节浮体的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体的高度，使得浮体下降而沉入水面，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
3、由于海面上的波浪能够间歇性的冲击摆动杆和浮体，在浮体和摆动杆作用下，滑块能够沿着导向杆上下窜动，即导向管内的线圈能够切割磁铁的磁力线而发电，该结构能够辅助涡轮发电机对蓄电池进行蓄电，提高发电装置的工作效率。
附图说明
图1是本发电装置的结构示意图。
图2是本发电装置中摆动杆摆动时的结构示意图。
图3是浮体的结构示意图。
图4是涡轮发电机的结构示意图。
图中，1、基座；11、蓄电池；12、导向管；13、线圈；14、滑块；15、磁铁；2、浮体；21、空腔；3、摆动杆；4、涡轮发电机；41、壳体；42、叶轮；43、发电机；44、支撑杆；45、转轴；5、调节件；51、水泵一；52、通水管；53、通气管；54、控制阀；55、水泵二；56、排水管；57、进水管；6、导线。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图4所示，一种自适性海洋涡轮发电装置，包括基座1、浮体2和四根摆动杆3，所述基座1上侧面上垂直固连有导向管12，所述导向管12上套设有滑块14，所述导向管12和滑块14间隙配合，四根摆动杆3的下端均铰接在滑块14上，四根摆动杆3的上端均铰接在浮体2上，四根摆动杆3相平行设置，浮体2可以在洋流的带动下绕着导向管12周向转动，摆动杆3上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机4，其中两根摆动杆3位于涡轮发电机4的一侧，另外两根摆动杆3位于涡轮发电机4的另一侧，同一侧的两根摆动杆3一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，基座1内设有蓄电池11，蓄电池11与涡轮发电机4中的发电机43之间通过具有弹性的导线6相连，所述浮体2内具有空腔21，所述空腔21还连接有能够控制浮体2高度的调节件5。
基座1固定在海中，而浮体2则能够漂浮在海面上，摆动杆3位于基座1与浮体2之间，即若干所述涡轮发电机4在浮体2至基座1之间有序排列，当海水流动时能够带动涡轮发电机4转动进行发电，涡轮发电机4产生的电能传递给蓄电池11进行蓄电。
由于若干所述涡轮发电机4有序的排列，因此不同的涡轮发电机4能够利用不同层面的海水，当潮汐导致海面下降时，浮体2能够相应的降低，即摆动杆3摆动至倾斜状态，且由于摆动杆3相互平行，同一侧的两根摆动杆3一端之间的连线与另一端之间的连线相平行，因此整体呈平行四边形状态，涡轮发电机4分别与每根摆动杆3相铰接，使得涡轮发电机4的端口始终水平朝向一侧，即涡轮发电机4的转轴45始终处于水平状态，所有涡轮发电机4均位于水中，所以不会因为海面下降导致部分涡轮发电机4露出海面而无法工作，进一步的，由于调节件5也能够主动调节浮体2的高度，当海面出现天气异常时能够调节浮体2的高度，使得浮体2下降而沉入水面，避免海面上的恶劣天气损坏本发电装置，安全性更高。
具体来说，所述涡轮发电机4包括筒状的壳体41、发电机43、支撑杆44、转轴45和叶轮42，所述壳体41的轴线是一条轴线，所述壳体41的一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机4的壳体41外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮42固定在转轴45的一端，所述转轴45的另外一端和发电机43的输入轴连接，所述转轴45和壳体41同轴设置并且所述转轴45转动连接在壳体41内，所述发电机43通过支撑杆44固定在壳体41内，所述叶轮42均位于壳体41中外径较大的一端。
壳体41分别与每根摆动杆3相铰接，而摆动杆3摆动时叶轮42始终能够水平朝向一侧，有利于洋流从壳体41正面通过壳体41的一端并且从另外一端流出，从而以最大的水流带动叶轮42转动，提高涡轮发电机4的发电效率。
具体来说，所述调节件5包括水泵一51、水泵二55、通气管53和控制阀54，所述水泵一51设置在基座1上，所述浮体2内具有空腔21，上述水泵一51的出水口与浮体2的空腔21之间通过通水管52相连接，所述通气管53垂直固连在浮体2的上侧面上，该通气管53的下端与浮体2中的空腔21相连通，所述控制阀54固连在通气管53的上端，所述浮体2的上侧面上还设置有水泵二55，所述水泵二55的进水口通过进水管57和浮体2中的空腔21底部相连通，所述水泵二55的出水口通过排水管56和浮体2的外部连通。
具体来说，所述水泵一51是潜水泵，作为优选，所述浮体2的上侧面上具有水密的泵舱，所述水泵二55设置在泵舱中，所述泵舱使水泵二55与外界环境相互分离，从而减小外界环境对水泵二55的影响，增加水泵二55的使用寿命。
具体来说，所述浮体2上还设置有控制单元，所述控制单元通过电路分别和水泵一51、水泵二55和控制阀54电连接,所述控制单元协调控制水泵一51、水泵二55和控制阀54的启闭。
为优选，所述水泵51在通水管52的牵引下能沿着基座1的外侧面周向转动，目的是为了防止通水管52缠绕在摆动杆3上或者是导向管12上。
当需要降低浮体2高度时，将控制阀54开启，然后水泵一51对浮体2中的空腔21进行注水，使得空腔21内的空气能够通过通气管53排出到浮体2的外部，随着浮体2的内腔21中的水量的增多，浮体2逐渐下降；当需要升高浮体2时，通过水泵二55将浮体2的空腔21中的水排出到浮体2的外部，待浮体2上升后,水泵二55停止工作，通过控制阀54封闭通气管53；通过水泵一51和水泵二55的配合工作，可以方便地控制浮体2的空腔21中的水量的多少，进而控制浮体2相对于水面的高度。
具体来说，所述控制阀54是电磁阀，所述控制阀54通过控制模块和蓄电池11电连接。
具体来说，所述导向管12内沿轴向固连有线圈13，所述滑块14内固连有磁铁15，所述线圈13和蓄电池11电连接。
海面上的波浪能够间歇性的冲击摆动杆3和浮体2，在浮体2和摆动杆3作用下，滑块14能够沿着导向杆上下窜动，即导向管12内的线圈13能够切割磁铁15的磁力线而发电，该结构能够辅助对蓄电池11进行蓄电，提高本发电装置的工作效率。
具体来说，所述浮体2和滑块14的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状，即浮体2和滑块14均为流线型结构，在水流作用下能够转动，使得尖角状的一端产生尾翼的效果，即使得水流能够正面作用于涡轮发电机4中的叶轮42，提高发电效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种自适性海洋涡轮发电装置，包括基座(1)、浮体(2)和若干根摆动杆(3)，其特征在于，所述基座(1)的上侧面上垂直固连有导向管(12)，所述导向管(12)上套设有滑块(14)，所述导向管(12)和滑块(14)间隙配合，所述摆动杆(3)的下端均铰接在滑块(14)上，所述摆动杆(3)的上端均铰接在浮体(2)上，所述摆动杆(3)上沿长度方向铰接有若干涡轮发电机(4)，所述基座(1)内设有蓄电池(11)，该蓄电池(11)与若干涡轮发电机(4)电连接，所述浮体(2)内具有空腔(21)，所述空腔(21)还连接有能够控制浮体(2)高度的调节件(5)。
2.根据权利要求1所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述涡轮发电机(4)包括筒状的壳体(41)、发电机(43)、支撑杆(44)、转轴(45)和叶轮(42)，所述壳体(41)一端的外径大于另一端的外径，若干所述涡轮发电机(4)的壳体(41)外径较大的一端均朝向同一侧，所述叶轮(42)固定在转轴(45)的一端，所述转轴(45)的另外一端和发电机(43)的输入轴连接，所述转轴(45)和壳体(41)同轴设置并且所述转轴(45)转动连接在壳体(41)内，所述发电机(43)通过支撑杆(44)固定在壳体(41)内，所述叶轮(42)均位于壳体(41)中外径较大的一端。
3.根据权利要求1或2所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述调节件(5)包括水泵一(51)、水泵二(55)、通气管(53)和控制阀(54)，所述水泵一(51)设置在基座(1)上，上述水泵一(51)的出水口与浮体(2)中的空腔(21)之间通过通水管(52)相连接，所述通气管(53)垂直固连在浮体(2)的上侧面上，该通气管(53)的下端与浮体(2)中的空腔(21)相连通，所述控制阀(54)固连在通气管(53)的上端，所述浮体(2)的上侧面上还设置有水泵二(55)，所述水泵二(55)的进水口通过进水管(57)和浮体(2)中的空腔(21)底部相连通，所述水泵二(55)的出水口通过排水管(56)和浮体(2)的外部连通。
4.根据权利要求3所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述导向管(12)内沿轴向固连有线圈(13)，所述滑块(14)内固连有磁铁(15)，所述线圈(13)和蓄电池(11)电连接。
5.根据权利要求4所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述浮体(2)和滑块(14)的水平截面的宽度由一端向另一端逐渐变小，且宽度较大的一端为弧形，宽度较小的一端呈尖角状。
6.根据权利要求1或5所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述摆动杆(3)的数量为四根，四根摆动杆(3)相互平行设置，其中两根摆动杆(3)位于涡轮发电机(4)的一侧，另外两根摆动杆(3)位于涡轮发电机(4)的另一侧，同一侧的两根摆动杆(3)一端之间的连线与另一端之间的连线相平行。
7.根据权利要求1或6所述的自适性海洋涡轮发电装置，其特征在于，所述蓄电池(11)与涡轮发电机(4)中的发电机(43)之间通过具有弹性的导线(6)电相连。
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