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CN111911335B - 波浪能和风能联合发电装置及船 - Google Patents

波浪能和风能联合发电装置及船 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波浪能和风能联合发电装置，涉及发电设备技术领域，波浪能和风能联合发电装置包括气室、发电机、空气透平和风叶，气室为腔体，且气室下端开口，气室上端设置有透气结构用于连通腔体与外界，发电机固定在气室的顶部，发电机的转轴的一端伸入腔体内与空气透平固定连接，转轴的另一端固定连接有风叶，风叶在风的作用下的旋转方向与空气透平在波浪能的作用下的旋转方向相同，气室下端用于浸入水下，气室上端、发电机、空气透平和风叶均用于设置在水面上方；本发明还公开了一种船，船包括船体和上述的波浪能和风能联合发电装置，能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。

Description

波浪能和风能联合发电装置及船
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域，特别是涉及一种波浪能和风能联合发电装置及船。
背景技术
人类对能源的需求持续增加，由于不可再生能源自身的局限性，各国都在竭力发展可再生能源利用新技术，力求在新能源技术革新中抢占先机。
海洋中的波浪能以机械能形式存在，是海洋能中品位较高的可再生能源之一，波浪能不仅储存量巨大，而且间歇性小，波浪能和风能都属于可再生的清洁能源，但传统单一能源利用性价比低，无法显著的提高能源的综合利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种波浪能和风能联合发电装置及船，以解决上述现有技术存在的问题，能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种波浪能和风能联合发电装置，包括气室、发电机、空气透平和风叶，所述气室为腔体，且所述气室下端开口，所述气室上端设置有透气结构用于连通所述腔体与外界，所述发电机固定在所述气室的顶部，所述发电机的转轴的一端伸入所述腔体内与所述空气透平固定连接，所述转轴的另一端固定连接有风叶，所述风叶在风的作用下的旋转方向与所述空气透平在波浪能的作用下的旋转方向相同，所述气室下端用于浸入水下，所述气室上端、所述发电机、所述空气透平和所述风叶均用于设置在水面上方。
优选的，所述风叶包括转盘、若干个压电片和若干个压电片支架，所述转盘的中心与所述转轴固定连接，若干个所述压电片支架沿所述转盘周向在所述转盘的上表面均匀分布，且各所述压电片支架均与所述转盘固定连接，每个所述压电片支架的两侧面上均设置有一各所述压电片，所述压电片的数量为所述压电片支架数量的两倍，所述压电片在风的作用下能够产生形变，所述转盘在风的驱动下进行旋转。
优选的，所述压电片支架的数量为3～8个。
优选的，所述空气透平的叶片为对称翼型叶片。
优选的，所述腔体的上部为上窄下宽的锥形。
优选的，还包括若干条锚链，所述锚链的上端与所述气室的下端固定连接。
优选的，还包括储电设备，所述储电设备固定安装在所述气室外侧的顶部，所述发电机和各所述压电片均与所述储电设备电连接。
优选的，所述透气结构为沿所述转轴周向在所述气室顶部均匀布置的透气孔。
优选的，还包括漂浮组件，所述漂浮组件与所述气室的外侧面的中部固定连接，所述漂浮组件用于使所述气室的上端、所述发电机、所述空气透平和所述风叶均用于设置在水面上方。
本发明还提供了一种船，包括船体和如上所述的波浪能和风能联合发电装置，所述船体使所述气室的上端、所述空气透平、所述发电机和所述风叶均位于水面上方，所述船体使所述气室的下端位于水面下方。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供了一种波浪能和风能联合发电装置及船，采用发电机的一端伸入腔体内与空气透平固定连接，转轴的另一端固定连接有风叶，气室的下端浸入水中，风叶在风的作用下的旋转方向与空气透平在波浪能的作用下的旋转方向相同的设置，气室内的空气由于波浪的上升，在通过透气结构向外排出的过程中，吹动空气透平进行旋转，气室外的空气由于波浪的下降，在通过透气结构进入气室的过程中，吹动空气透平进行旋转，且旋转方向与空气从气室向外排出时吹动空气透平的旋转方向一致，风能吹动风叶的旋转方向与空气透平的旋转方向一致，发电机转轴在空气透平与风叶的共同作用下进行转动，从而使发电机能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。
进一步的，风叶包括转盘、若干个压电片和若干个压电片支架的设置，压电片在风能的吹动下变形，也能够实现发电，进一步的提高了对风能的利用率，提高了发电效率。
进一步的，压电片支架的数量为3～8个，能为转盘的转动提供足够的动力。
进一步的，空气透平的叶片为对称翼型叶片，从而在空气进出气室时，均能实现空气透平朝一个方向旋转，结构简单，易于购买。
进一步的，腔体的上部为上窄下宽的锥形，能够提高空气在空气透平处的流速，增大空气对空气透平的作用力，提高空气透平的旋转速度，提高发电效率。
进一步的，锚链的设置，能够防止波浪能和风能联合发电装置移动。
进一步的，储电设备的设置，能够收集并存储发电机和压电片发的电能。
进一步的，透气结构为沿转轴周向在气室顶部均匀布置的透气孔，结构简单，易于加工。
进一步的，漂浮组件的设置，能够保证气室漂浮在水面上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一提供的一种波浪能和风能联合发电装置结构示意图；
图2为实施例一提供的一种波浪能和风能联合发电装置中风叶结构示意图；
图中：1-气室，2-发电机，3-空气透平，4-风叶，5-转轴，6-转盘，7-压电片支架，8-压电片，9-透气结构，10-锚链，11-储电设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种波浪能和风能联合发电装置及船，以解决现有技术存在的问题，能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种波浪能和风能联合发电装置，如图1～2所示，于本实施例中，波浪能和风能联合发电装置包括气室1、发电机2、空气透平3和风叶4，气室1为腔体，且气室1下端开口，气室1上端设置有透气结构9用于连通腔体与外界，发电机2固定在气室1的顶部，发电机2的转轴5的一端伸入腔体内与空气透平3固定连接，转轴5的另一端固定连接有风叶4，风叶4在风的作用下的旋转方向与空气透平3在波浪能的作用下的旋转方向相同，气室1下端用于浸入水下，气室1上端、发电机2、空气透平3和风叶4均用于设置在水面上方，气室1可以为圆柱体气室，也可以为棱柱体气室，采用发电机2的一端伸入腔体内与空气透平3固定连接，转轴5的另一端固定连接有风叶4，气室1的下端浸入水中，风叶4在风的作用下的旋转方向与空气透平3在波浪能的作用下的旋转方向相同的设置，气室1内的空气由于波浪的上升，在通过透气结构9向外排出的过程中，吹动空气透平3进行旋转，气室1外的空气由于波浪的下降，在通过透气结构9进入气室1的过程中，吹动空气透平3进行旋转，且旋转方向与空气从气室1向外排出时吹动空气透平3的旋转方向一致，风能吹动风叶4的旋转方向与空气透平3的旋转方向一致，发电机2转轴5在空气透平3与风叶4的共同作用下进行转动，从而使发电机2能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。
风叶4包括转盘6、若干个压电片8和若干个压电片支架7，转盘6的中心与转轴5固定连接，若干个压电片支架7沿转盘6周向在转盘6的上表面均匀分布，且各压电片支架7均与转盘6固定连接，每个压电片支架7的两侧面上均设置有一各压电片8，压电片8的数量为压电片支架7数量的两倍，压电片8在风的作用下能够产生形变，转盘6在风的驱动下进行旋转，风叶4包括转盘6、若干个压电片8和若干个压电片支架7的设置，压电片8在风能的吹动下变形，也能够实现发电，进一步的提高了对风能的利用率，提高了发电效率。
压电片支架7的数量为3～8个，优选为4个，能为转盘6的转动提供足够的动力。
空气透平3的叶片为对称翼型叶片，从而在空气进出气室1时，均能实现空气透平3朝一个方向旋转，结构简单，易于购买。
腔体的上部为上窄下宽的锥形，能够提高空气在空气透平3处的流速，增大空气对空气透平3的作用力，提高空气透平3的旋转速度，提高发电效率。
波浪能和风能联合发电装置还包括若干条锚链10，锚链10的上端与气室1的下端固定连接，能够防止波浪能和风能联合发电装置移动。
波浪能和风能联合发电装置还包括储电设备11，储电设备为蓄电池，储电设备11固定安装在气室1外侧的顶部，发电机2和各压电片8均与储电设备11电连接，能够收集并存储发电机2和压电片8发的电能。
透气结构9为沿转轴5周向在气室1顶部均匀布置的透气孔，结构简单，易于加工。
波浪能和风能联合发电装置还包括漂浮组件，漂浮组件与气室1的外侧面的中部固定连接，漂浮组件用于使气室1的上端、发电机2、空气透平3和风叶4均用于设置在水面上方，能够保证气室1漂浮在水面上。
实施例二
本实施例提供一种船，于本实施例中，如图1～2所示，船包括船体和实施例一中的波浪能和风能联合发电装置，船体使气室1的上端、空气透平3、发电机2和风叶4均位于水面上方，船体使气室1的下端位于水面下方，采用发电机2的一端伸入腔体内与空气透平3固定连接，转轴5的另一端固定连接有风叶4，气室1的下端浸入水中，风叶4在风的作用下的旋转方向与空气透平3在波浪能的作用下的旋转方向相同的设置，气室1内的空气由于波浪的上升，在通过透气结构9向外排出的过程中，吹动空气透平3进行旋转，气室1外的空气由于波浪的下降，在通过透气结构9进入气室1的过程中，吹动空气透平3进行旋转，且旋转方向与空气从气室1向外排出时吹动空气透平3的旋转方向一致，风能吹动风叶4的旋转方向与空气透平3的旋转方向一致，发电机2转轴5在空气透平3与风叶4的共同作用下进行转动，从而使发电机2能够同时利用海上的波浪能和风能进行发电，显著提高能源的综合利用效率。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：包括：气室、发电机、空气透平和风叶，所述气室为腔体，且所述气室下端开口，所述气室上端设置有透气结构用于连通所述腔体与外界，所述发电机固定在所述气室的顶部，所述发电机的转轴的一端伸入所述腔体内与所述空气透平固定连接，所述转轴的另一端固定连接有风叶，所述空气透平的叶片为对称翼型叶片，所述风叶在风的作用下的旋转方向与所述空气透平在波浪能的作用下的旋转方向相同，所述气室下端用于浸入水下，所述气室上端、所述发电机、所述空气透平和所述风叶均用于设置在水面上方，所述风叶包括若干个压电片，所述压电片在风的作用下能够产生形变；
所述风叶还包括转盘和若干个压电片支架，所述转盘的中心与所述转轴固定连接，若干个所述压电片支架沿所述转盘周向在所述转盘的上表面均匀分布，且各所述压电片支架均与所述转盘固定连接，每个所述压电片支架的两侧面上均设置有一个 所述压电片，所述压电片的数量为所述压电片支架数量的两倍，所述转盘在风的驱动下进行旋转。
2.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：所述压电片支架的数量为3～8个。
3.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：所述腔体的上部为上窄下宽的锥形。
4.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：还包括若干条锚链，所述锚链的上端与所述气室的下端固定连接。
5.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：还包括储电设备，所述储电设备固定安装在所述气室外侧的顶部，所述发电机和各所述压电片均与所述储电设备电连接。
6.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：所述透气结构为沿所述转轴周向在所述气室顶部均匀布置的透气孔。
7.根据权利要求1所述的波浪能和风能联合发电装置，其特征在于：还包括漂浮组件，所述漂浮组件与所述气室的外侧面的中部固定连接，所述漂浮组件用于使所述气室的上端、所述发电机、所述空气透平和所述风叶均用于设置在水面上方。
8.一种船，其特征在于：包括船体和如权利要求1～7任意一项所述的波浪能和风能联合发电装置，所述船体使所述气室的上端、所述空气透平、所述发电机和所述风叶均位于水面上方，所述船体使所述气室的下端位于水面下方。
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