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CN111255611A - 一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置 - Google Patents

一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，包括浮板，波浪能发电机组整体设置在浮板上底面，其中波浪能的发电机位于浮板内；潮流能发电机组的发电机也设置在浮板内，潮流能发电机组的导流罩通过转轴转动连接在浮板下底面，潮流能发电机组整体设置在浮板以下的水中，波浪能发电机组及潮流能发电机组整体通过浮板和导流罩上的附属浮力装置漂浮在水面上。本发明可通过设计转轴的长度，将潮流能发电机组设于浅水区域，能够获得更多的能量，提高潮流能发电机的工作效率；由于导流罩及翼形叶片整体可转动，因此能够改善入流效果，平稳水流，翼形叶片的桨距角转动调节，使得其在不同的流速下获得更大功率，保证潮流能发电机的稳定性。

Description

一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置
技术领域
本发明涉及海上发电技术领域，特别涉及一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置。
背景技术
现有的波浪能、潮流能组合发电装置，其发电装置多少都要受到潮流和风浪方向的影响，从而只能利用一固定方向上的部分波浪能或潮流能，无法实现灵活转向，高效地吸收波浪能和潮流能；现有的潮流能发电设备，无论是单个的还是组合发电式的，利用的都是深水区的潮流能，此处潮流流速要低于浅水区，这使得部分潮流能发电装置当遇到低速的潮流时无法正常工作，能量转换效率过低，因此深水区潮流能的可利用性是要低于浅水区的潮流能。
发明内容
本发明的目的是提供一种波浪能和潮流能协同发电的海上发电装置，潮流能发电装置设置在浅水区，还可以根据来流方向和速度进行自动调整，最大限度地利用潮流能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，包括浮板，波浪能发电机组整体设置在浮板上底面，其中波浪能的发电机位于浮板内；潮流能发电机组的发电机也设置在浮板内，潮流能发电机组的导流罩通过转轴转动连接在浮板下底面，潮流能发电机组整体设置在浮板以下的水中，波浪能发电机组及潮流能发电机组整体通过浮板和导流罩上的附属浮力装置漂浮在水面上。
波浪能发电机组和潮流能发电机组互补发电，两组发电机均安装在同一个浮板上，通过浮板和附属浮力装置漂浮在水面上，可以共享同一区域的波浪能和潮流能。
进一步地,波浪能发电机组包括鹰式增压板、移动块、弹簧、增压块、输油管和发电机；移动块有两个，均滑动设置在一个连杆上，弹簧套设在两个移动块之前的连杆上，连杆通过固定块固设在浮板上，每个移动块上均转动连接有一个转动杆，转动杆另一端转动连接在鹰式增压板上，鹰式增压板的一端与设置在增压缸内的活塞杆转动连接，活塞杆连接在位于增压缸内的增压块上，增压缸分别通过输油管与液压装置和发电机连通。
鹰式增压板受波浪起伏上下开合，移动块和弹簧共同限制了增压板开合程度，使得整个增压过程保持稳定，从而保证稳定地将液压装置的液压油升压后，喷向液压发电机进行发电。将波浪的机械能转化为液压能，再将液压能转换为电能。
进一步地,潮流能发电机组包括导流罩、翼形叶片、发电机与转轴；导流罩转动连接在转轴下端，导流罩的入流方向与转轴垂直，转轴上端转动连接在浮板上，翼形叶片通过支架固连在位于导流罩内的转轴上，转轴带动发电机的转子转动发电。
通过设计转轴的长度，将潮流能发电机组设于浅水区域，此区域内潮流流速更快，所蕴含的潮流能要大于深水处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在浅水区能够获得更多的能量，提高潮流能发电机的工作效率。
优选地，导流罩上设置有附属浮力装置，附属浮力装置为气囊、浮球和/或浮筒。
附属浮力装置与浮板一起通过浮力起到保持装置整体稳定的作用。
进一步优选地，支架与翼形叶片自身的叶片轴转动连接，所述翼形叶片的数量为3个，横截面形状为翼形，翼形叶片中有叶片轴，叶片轴的两端分别通过上下支架与转轴固定相连，翼形叶片均可绕着叶片轴相对转轴转动，同时翼形叶片与转轴一起转动。
海水涨潮落潮时，水流从导流罩进水口的方向涌来，当水流冲击叶片时，叶片与主轴一起转动，同时叶片自身也绕着叶片轴7转动，进行转动变桨，进而将旋转机械能转换为电能。
本发明中所述波浪能发电机组采用液压发电机，潮流能发电机组采用直驱永磁发电机。
本发明的有益效果：
波浪能发电机组和潮流能发电机组互补发电，两组发电机均安装在同一个浮板上，通过浮板和附属浮力装置漂浮在水面上，可以共享同一区域的波浪能和潮流能；两组发电机均可稳定工作，波浪能发电机组的移动块和弹簧能保证鹰式增压板稳定地为液压发电机喷油，从而保证液压发电机发电的稳定性。
本发明可通过设计转轴的长度，将潮流能发电机组设于浅水区域，能够获得更多的能量，提高潮流能发电机的工作效率；由于导流罩及翼形叶片整体可转动，因此能够改善入流效果，平稳水流，翼形叶片的桨距角转动调节，使得其在不同的流速下获得更大功率，保证潮流能发电机的稳定性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是波浪能能发电机组的整体结构示意图；
图3是潮流能发电机组内翼形叶片的俯视图结构；
图4是导流罩立体结构。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，包括位于海平面处的波浪能发电机组及置于海平面以下较浅处的潮流能发电机组；波浪能发电机组和潮流能发电机组各一套；波浪能发电机组整体设置在浮板2上，随浮板漂浮在海面上，其中波浪能的发电机位于浮板内；潮流能发电机组的发电机也设置在浮板内，潮流能发电机组的导流罩、叶片等通过转轴转动连接在浮板上，潮流能发电机组整体设置在浮板以下的水中，波浪能发电机组位于潮流能发电机组正上方,且波浪能发电机组及潮流能发电机组整体通过浮板2和导流罩上附属的浮力装置5维持平衡并漂浮在水面上。
本装置可以单独或者多个连接在一起使用，将多个浮板通过柔性拉索、浮球等连接起来，可以覆盖一片水域。
如图1、2所示，波浪能发电机组包括鹰式增压板8、移动块9、弹簧10、增压块11、防水罩12、输油管13和液压发电机14；移动块有两个，均滑动设置在一个连杆上，弹簧套设在两个移动块之前的连杆上，连杆通过固定块固设在浮板上，每个移动块上均转动连接有一个转动杆，转动杆另一端转动连接在鹰式增压板上，鹰式增压板的一端与设置在增压缸内的活塞杆转动连接，活塞杆连接在位于增压缸内的增压块上，增压缸分别通过输油管与液压装置和液压发电机连通。
鹰式增压板8受波浪起伏上下开合，移动块9和弹簧10共同限制了增压板开合程度，使得整个增压过程保持稳定，从而保证稳定地将液压装置的液压油升压后，喷向液压发电机进行发电。将波浪的机械能转化为液压能，再将液压能转换为电能。
如图1、3、4，潮流能发电机组包括导流罩6、附属浮力装置5、翼形叶片4、直驱永磁发电机1与转轴3；导流罩6转动连接在转轴下端，导流罩的入流方向与转轴垂直，转轴上端转动连接在浮板上，翼形叶片通过支架固连在位于导流罩内的转轴上，支架与翼形叶片自身的叶片轴转动连接；附属浮力装置设置在导流罩上，转轴带动直驱永磁发电机的转子转动发电。
通过设计转轴的长度，将潮流能发电机组设于浅水区域，此区域内潮流流速更快，所蕴含的潮流能要大于深水处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在浅水区能够获得更多的能量，提高潮流能发电机的工作效率。
附属浮力装置为气囊、浮球、浮筒等，与浮板一起通过浮力起到保持装置整体稳定的作用。
如图4，本实施例中，所述附属浮力装置5为四个浮筒，导流罩两侧各有两个，与浮板同时起到保持装置整体稳定的作用。浮板2和浮力装置5所提供的总浮力略大于整机的重量。
如图3，海水涨潮落潮时，水流从导流罩进水口的方向涌来，当水流冲击叶片时，叶片与主轴一起转动，同时叶片自身也绕着叶片轴7转动，进行转动变桨，进而将旋转机械能转换为电能。
如图4，所述导流罩6整体为一个长方体形的筒体结构，进水口和出水口处设计成喇叭口形，且导流罩与转轴转动连接，导流罩可以根据来流方向和速度，自动调整导流罩的进水口方向，加上内部叶片的桨距角自动调整，使其可应对潮流能的变化，最大限度地利用潮流能，将更多的能量转化为电能，进一步保证能源的高利用率。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (7)

1.一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于,包括浮板，波浪能发电机组整体设置在浮板上底面，其中波浪能的发电机位于浮板内；潮流能发电机组的发电机也设置在浮板内，潮流能发电机组的导流罩通过转轴转动连接在浮板下底面，潮流能发电机组整体设置在浮板以下的水中，波浪能发电机组及潮流能发电机组整体通过浮板和导流罩上的附属浮力装置漂浮在水面上。
2.根据权利要求1所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于,波浪能发电机组包括鹰式增压板、移动块、弹簧、增压块、输油管和发电机；移动块有两个，均滑动设置在一个连杆上，弹簧套设在两个移动块之前的连杆上，连杆通过固定块固设在浮板上，每个移动块上均转动连接有一个转动杆，转动杆另一端转动连接在鹰式增压板上，鹰式增压板的一端与设置在增压缸内的活塞杆转动连接，活塞杆连接在位于增压缸内的增压块上，增压缸分别通过输油管与液压装置和发电机连通。
3.根据权利要求2所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于，潮流能发电机组包括导流罩、翼形叶片、发电机与转轴；导流罩转动连接在转轴下端，导流罩的入流方向与转轴垂直，转轴上端转动连接在浮板上，翼形叶片通过支架固连在位于导流罩内的转轴上，转轴带动发电机的转子转动发电。
4.根据权利要求3所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于，导流罩上设置有附属浮力装置，附属浮力装置为气囊、浮球和/或浮筒。
5.根据权利要求3所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于，支架与翼形叶片自身的叶片轴转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于：所述翼形叶片的数量为3个，横截面形状为翼形，翼形叶片中有叶片轴，叶片轴的两端分别通过上下支架与转轴固定相连，翼形叶片均可绕着叶片轴相对转轴转动，同时翼形叶片与转轴一起转动。
7.根据权利要求1所述的一种单桩式波浪能和潮流能协同发电装置，其特征在于，所述波浪能发电机组采用液压发电机，潮流能发电机组采用直驱永磁发电机。
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