CN106194560A - 一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置 - Google Patents

一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，由装置本体构成，所述装置本体包括带分隔板的浮体、风能发电***和水能发电***；所述浮体的上端面设置有可供风能发电***伸出的第一出口，所述浮体的下端面设置有可供水能发电***伸出的第二出口；所述风能发电***由风能升降台、风能驱动机构组成，该申请解决了现有技术中能源的开采率低的技术问题，并克服了传统开发能源的机械设计结构单一的缺点，极大地提高了能源利用率和单个装置的发电效率。

Description

一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置
技术领域
本发明属于利用海上风能和潮流能发电的技术领域，特别涉及一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置。
背景技术
海洋能作为一种清洁、可再生的能源,不仅资源丰富,而且对环境的影响甚微。当前,全球可再生的海洋能资源十分丰富,开发前景非常可观。我国拥有绵长的海岸线和广阔的海域面积,海洋能储量丰富,可开发的海洋能资源包括潮流能、潮汐能和波浪能等,其中,潮流能理论平均功率为13940MW。潮流能由于可预测性强,在稳定提供电力方面比波浪能有更大的优势,同时与潮汐能的利用相比,潮流能并不需要很大范围的改变自然环境,因此成为当前的海洋能焦点。我国的潮流能资源丰富,全国共个水道,在舟山群岛各岛之间的水道是我国潮流最大的海域,如西猴门水道、册子水道、金塘水道、秀山水道、龟山水道等,潮流速度可达自江苏斗龙港向南,经长江口、浙江、福建沿海潮流也有一渤海海峡北侧老铁山水道达琼州海峡至黄海沿岸的斋堂岛水道。
风能是一种开发已久的清洁可再生能源，由于陆地上经济可开发的风资源越来越少，海上风电成为未来清洁能源新方向，全球风电场建设已出现从陆地向近海发展的趋势。与陆地风电相比，海上风电风能资源的能量效益比陆地风电场高20％～40％，还具有不占地、风速高、沙尘少、电量大、运行稳定以及粉尘零排放等优势，同时能够减少机组的磨损，延长风力发电机组的使用寿命，适合大规模开发。我国海上风能资源丰富，但沿海地区风力资源开发量较低。此外，海上风电还能减少电力运输成本。由于海上风能资源最丰富的东南沿海地区，毗邻用电需求大的经济发达地区，可以实现就近消化，降低输送成本，所以发展潜力巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，解决现有技术中能源的开采率低的技术问题，并克服了传统开发能源的机械设计结构单一的缺点，极大地提高了能源利用率和单个装置的发电效率。
为了解决现有技术中存在技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，由装置本体构成，所述装置本体包括带分隔板的浮体、风能发电***和水能发电***；所述浮体的上端面设置有可供风能发电***伸出的第一出口，所述浮体的下端面设置有可供水能发电***伸出的第二出口；所述风能发电***由风能升降台、风能驱动机构组成，所述风能升降台底部的两端设置有支撑柱，其表面中心处设置风能支柱，所述风能支柱的两侧分别设置有缆机；所述风能支柱的顶端通过推力轴承连接所述风能驱动机构，所述支撑柱底部通过滑轮与设置在所述分隔板上的轨道连接；所述水能发电***由水能升降台和水能驱动机构组成，所述水能升降台的中心设置有水能支柱，其两端通过升降机连接到设置在所述分隔板与所述第二端口之间的传送带上，所述水能支柱的顶端通过推力轴承连接所述水能驱动机构。所述风能驱动机构包括三通接头、发电机和增速齿轮箱；所述三向接头的横向两侧分别设置有横臂，所述横臂的端部连接有转向节，每个所述转向节通过发电机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有小叶轮；所述三通接头纵向端口设置有转向节，所述转向节通过发动机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有大叶轮。
所述水能驱动机构包括三通接头、发电机和增速齿轮箱；所述三通接头的横向两侧分别设置有横臂，所述横臂的端部连接有转向节，每个所述转向节通过发电机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有小叶轮；所述三通接头纵向端口设置有转向节，所述转向节通过发动机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有大叶轮。
所述浮箱的外表面还设置有锚链。
所述风能支柱底部四周设置有防倾轴板。
所述风能支柱为可折叠式。
所述水能支柱为可折叠式。
所述转向节上还设置有方向舵。
所述横臂与所述连杆均为可折叠式。
所述叶轮的叶片数量为2～4片。
本发明有益效果：
第一，本发明通过水能和风能两种发电装置，每种发电装置有三个发电机组发电，极大提高了单个发电装置的发电效率，由于主要部件均采用伸缩折叠式结构，无需进行长时间水下安装作业，且一体化装置无需分装运输，运输与安装成本降低。
第二，本发明创新性采用水轮机的倒置安装形式，采用可移动式的浮式结构承载发电装置，便于安装和运输，以及工作地点的变更。
第三，本发明中海上风机和潮流能水轮机均采用折叠式结构，且底部配有流线型外罩，在折叠后便于运输，极大减少安装和运输成本【，降低运输损坏风险】。
附图说明
图1是一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置的结构和工作状态图。
图2是折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置中部浮体结构图。
图3是折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置中风能发电***结构图。
图4是折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置水能发电***结构图。
图5是折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置经折叠包装后的状态图。
附图标记
1--浮体 2--风能发电*** 3--水能发电*** 4--推力轴承
11--分隔板 12--第一出口 13--第二出口 14--轨道 15--传送带 16--锚链
17--外罩 21--风能升降台 22--风能驱动机构 23--支撑柱 24--风能支柱
25--缆机 26--滑轮 27--防倾轴板 31--水能升降台 32--水能驱动机构
33--水能支柱 34--升降机 (221,321)--三通接头 (222,322)--发电机
251--大滑轮 252--小滑轮(223,323)--增速齿轮箱 (224,324)--转向节
(225,325)--横臂 (226,326)--连杆 (227a,327a)--小叶轮
(227b,327b)--大叶轮 328--方向舵
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出详细地说明：
图1、2、3、4、5示出了一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置。图中，风能发电***2固定在风能升降台21上，水能发电***固3定在水能升降台31上，凭借各自的升降装置升降至如图1的指定位置。
如图1所示，一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，中部浮体1部分是一个圆柱形箱体结构，顶部和底部有适配于风能发电***2和水能发电***3的第一出口12和第二出口13，能够容纳折叠后风能发电***2和水能发电***3。出口(12,13)中均装有升降装置为折叠发电装置提供安装点和提供升降能力。浮体1提供足够浮力承受装置总重，在四周平均分布着四条锚链16用来固定整个发电装置。
如图1所示，所述风能发电***2由风能升降台21、风能驱动机构22组成，所述风能升降台21底部的两端设置有支撑柱23，风能升降台21表面中心处设置有风能支柱24，所述风能支柱24的两侧分别设置有缆机25；所述缆机25是由大滑轮251和小滑轮252构成。所述缆机25中大滑轮251设置在浮体1的上表面，小滑轮252设置风能升降平台21上，大滑轮251通钢丝绳与小滑轮252连接。在所述风能支柱24的顶端通过推力轴承4连接所述风能驱动机构22，所述支撑柱23底部通过滑轮26与设置在所述分隔板11上的轨道14连接。
如图1所示，所述水能发电***3由水能升降台31和水能驱动机构32组成，所述水能升降台31的中心设置有水能支柱33，其两端通过升降机34连接到设置在所述分隔板11与所述第二出口13之间的传送带15上，所述水能支柱33的顶端通过推力轴承4连接所述水能驱动机构32。
如图2所示，浮体1通过分隔板11为风能发电***和水能发电***提供收纳空间；所述浮箱1的上端面设置有可供风能发电***2伸出的第一出口12，所述浮箱的下端面设置有可供水能发电***3伸出的第二出口13；所述浮体1还设有的流线型外罩16在水能发电***折叠进入后进行密封。
图3所示，风能发电***2中的风能驱动机构22包括三通接头221、发动机222和增速齿轮箱223；所述三通接头221的横向两侧分别设置有横臂225，所述横臂225的端部连接有转向节224，每个所述转向节224通过发电机222连接有增速齿轮箱223，所述增速齿轮箱223的另一端通过连杆226连接有小叶轮227a；所述三通接头纵向端口设置有转向节224，所述转向节224通过发动机222连接有增速齿轮箱223，所述增速齿轮箱223的另一端通过连杆226连接有大叶轮227b。其中，二个小叶轮227a和一个大叶轮227b经各自的连杆226和增速齿轮箱223连接到各自的发电机222，海上风能转动叶轮(227a,227b)驱动发电机222发电。在三通接头221的水平两侧各固定连接一个伸缩折叠式横臂225，横臂225采用锁紧机构锁紧的具有2节的伸缩折叠式结构，松开锁紧机构，把1节横臂推入2节横臂中。在横臂225的端部各连接一个转向节224，发电机222和增速齿轮箱223固定在转向节224的一侧，小叶轮227a经伸缩折叠式连杆226与增速齿轮箱223连接。三通接头221与伸缩折叠式风能支柱26之间设有一个推力轴承4,使推力轴承4上部构件(即三个发电装置)能随风向调节到最佳发电位置。在三通接头221纵向端部固定连接另一个转向节224,发电机222和增速齿轮箱223固定在该转向节224的一侧,大叶轮227b经伸缩折叠式连杆226与增速齿轮箱223连接。风能支柱24采用锁紧机构锁紧的具有3节的伸缩折叠式结构,松开锁紧机构,把1节支柱推入2节支柱中,2节支柱推入节3支柱中。风能支柱23用螺栓固定在浮体的顶部风能升降台21上，四周均布防倾轴板27防止海上风机倾覆。小叶轮227a和大叶轮227b采用周向均布的3个叶片,小叶轮227a的叶片根部设有小叶片折叠销,大叶轮227b的叶片根部设有大叶片折叠销。小叶轮227a及连杆226通过转向节224可以转动90度，同理，大叶轮227b及连杆226通过转向节224也可以转动90度，便于收纳。连杆226采用锁紧机构锁紧的具有2节的伸缩折叠式结构,松开锁紧机构,把1节连杆推入2节连杆中。
图4所示，水能发电***3中水能驱动机构31包括三通接头321、发动机322和增速齿轮箱323；所述三向接头321的横向两侧分别设置有横臂225，所述横臂325的端部连接有转向节324，每个所述转向节324通过发电机322连接有增速齿轮箱323，所述增速齿轮箱323的另一端通过连杆326连接有小叶轮327a；所述三通接头纵向端口设置有转向节324，所述转向节324通过发动机322连接有增速齿轮箱323，所述增速齿轮箱323的另一端通过连杆326连接有大叶轮327b。转向节324上还设置有方向舵。其中，二个小叶轮327a和一个大叶轮327b经各自的连杆326和增速齿轮箱323连接到各自的发电机322，潮流能转动叶轮(327a,327b)驱动发电机322发电。在三通接头的横向两侧各固定连接一个伸缩折叠式横臂325，横臂325采用锁紧机构锁紧的具有2节的伸缩折叠式结构，松开锁紧机构，把1节横臂推入2节横臂中。在横臂325的端部各连接一个转向节324，发电机322和增速齿轮箱323固定在转向节324的一侧，小叶轮327a经伸缩折叠式连杆324与增速齿轮箱323连接，为保证潮流方向正对叶轮，在这二个转向节324的下方各设有一个方向舵328。在三通接头的端部固定连接另一个转向节324,发电机322和增速齿轮箱323固定在该转向节(3)的一侧,大叶轮327b经伸缩折叠式连杆326与增速齿轮箱323连接。在三通接头与伸缩折叠式水能支柱33之间设有一个推力轴承4,使推力轴承4的上部构件(即三个发电装置)借助方向舵328能随潮流的方向调节到最佳发电位置。水能支柱33采用锁紧机构锁紧的具有节的伸缩折叠式结构,松开锁紧机构,把1节支柱推入2节支柱中,2节支柱推入3节支柱中。水能支柱33用螺栓固定在水能升降台31上。小叶轮327a和大叶轮327b采用周向均布的2个叶片,小叶轮327a的叶片根部设有小叶片折叠销,大叶轮327b的叶片根部设有大叶片折叠销。小叶轮327a及连杆326通过与转向节324连接可以进行90度转动，同理大叶轮327b及连杆326通过与转向节324连接可以进行90度转动。连杆324采用锁紧机构松开锁紧机构,把1节连杆推入2节连杆中,2节连杆推入3节连杆中。
在风能发电***2和水能发电***3中，三通接头(221,321)与支柱(24,33)之间是通过推力轴承4进行连接的。推力轴承4的轴承板与三通接头(221,321)纵向端口内部固定，其头部采用静配合方式固定连接到支柱(24,33)顶部的,并设置有防脱落的弹性卡环,还设有起保护作用的端盖。因此,安装在推力轴承上的发电装置可以在支柱上作适当转动。
图5所示，该发电装置在运送前，现将风能发电装置和水能发电装置的小叶轮(227a,327a)和大叶轮(227b,327b)折叠，横臂(225,325)，连杆(226,326)和支柱(24,33)收缩到最短，再将风能驱动***中小叶轮227a及连杆构成的总成和大叶轮227b和连杆226构成的总成在转向节224处向上转动90度，水能驱动***对应部分向下转动90度，然后在装置底部合上流线型外罩17，固定包装运输。这样能有效防止运输过程中对装置的损坏情况。运输至指定地点后，用锚链14固定在事先装好的海底固定装置上。最后把风能发电***2和水能发电***的支柱(24,33)、横臂(225,325)、连杆(226,326)向外拉伸，在伸展小叶轮(227a,327a)和大叶轮(227b,327b)的叶片。
上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置本体包括带分隔板的浮体、风能发电***和水能发电***；所述浮体的上端面设置有可供风能发电***伸出的第一出口，所述浮体的下端面设置有可供水能发电***伸出的第二出口；所述风能发电***由风能升降台、风能驱动机构组成，所述风能升降台底部的两端设置有支撑柱，其表面中心处设置风能支柱，所述风能支柱的两侧分别设置有缆机；所述风能支柱的顶端通过推力轴承连接所述风能驱动机构，所述支撑柱底部通过滑轮与设置在所述分隔板上的轨道连接；所述水能发电***由水能升降台和水能驱动机构组成，所述水能升降台的中心设置有水能支柱，其两端通过升降机连接到设置在所述分隔板与所述第二出口之间的传送带上，所述水能支柱的顶端通过推力轴承连接所述水能驱动机构。
2.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述风能驱动机构包括三通接头、发电机和增速齿轮箱；所述三通接头的横向两侧分别设置有横臂，所述横臂的端部连接有转向节，每个所述转向节通过发电机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有小叶轮；所述三通接头纵向端口设置有转向节，所述转向节通过发动机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有大叶轮。
3.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述水能驱动机构包括三通接头、发电机和增速齿轮箱；所述三通接头的横向两侧分别设置有横臂，所述横臂的端部连接有转向节，每个所述转向节通过发电机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有小叶轮；所述三通接头纵向端口设置有转向节，所述转向节通过发动机连接有增速齿轮箱，所述增速齿轮箱的另一端通过连杆连接有大叶轮。
4.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述浮箱的外表面设置有锚链。
5.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述风能支柱底部四周设置有防倾轴板。
6.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述风能支柱为可折叠式。
7.根据权利要求1所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述水能支柱为可折叠式。
8.根据权利要求3所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述转向节上设置有方向舵。
9.根据权利要求2或3所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述横臂与所述连杆均为可折叠式。
10.根据权利要求2或3所述的一种折叠式海洋潮流能风能两用的发电装置，其特征在于：所述叶轮的叶片数量为2～4片。
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