船式浪流發電裝置製造方法
2023-07-16 04:24:01
船式浪流發電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種船式浪流發電裝置，屬於電力設備領域。一種船式浪流發電裝置，包括船體，設置於船體中間的潮流能收集器，兩個對稱設置於所述潮流能收集器左、右側面上的潮流能發電機，兩個對稱設置于波浪能收集器左、右兩側的船體上的波浪能收集器，設置於所述波浪能收集器上方的波浪能發電機和兩個對稱設置於船體兩端的船體阻尼機構。本實用新型兼具波浪能採集和潮流能採集，能綜合利用波浪能和潮流能進行發電，相比利用單一的波浪能或者潮流能發電的效率更高，也更穩定。
【專利說明】船式浪流發電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電力設備領域，特別涉及一種船式浪流發電裝置。
【背景技術】
[0002]海洋上的波浪能、潮流能是無窮無盡的可再生能源，怎樣有效的利用這些能源一直是人們所研究的重要課題，隨著石油、煤等不可再生燃料的逐漸消耗，人們越來越多地把眼光投向了海洋這個大寶庫。
[0003]利用海洋能發電是對海洋資源利用的重要組成部分，主要包括波浪能發電和潮流能發電。其中，波浪能發電的原理是利用波浪吸收裝置把波浪的動能吸收傳遞給傳動裝置，然後經過加速後傳遞給發電機，發電機發出的電會經過電能轉換和傳輸傳遞到電網或者用於其他用途，如浮標供電等。潮流能發電是利用海水的潮流湧動帶動水輪機或其他形式的動能吸收裝置，經過傳動機構，最終傳到發電機用以發電。由此可見，波浪能發電和潮流能發電在原理上是有相通性的。但是，目前把波浪能和潮流能同時利用的很少，而僅有的幾項中都是關於大型發電機組和潮流能發電的小型試驗模擬裝置。
[0004]在此之前已經有人提出將波浪能、潮流能聯合發電的構思，如國家知識產權局公布的實用新型《圓弧齒輪鏈式風浪潮流聯合發電裝置》(申請號:200510091855.0)，但該專利並沒有提出實際的【具體實施方式】。在海上，風浪不穩定時，如果單獨採取一種方式發電，必然會有發電量不穩定，受季節影響大等缺點；針對該問題，已有的實用新型《風、潮流、波浪合能發電裝置採集裝置》(申請號:200910155466.8)，提出了產生連續電量的思路，但是由於其受力面多，來自海面上的風和波浪以及海面下的潮流都會對該發電裝置產生很大的衝擊力，所以可靠性不高。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於針對上述問題，提供了一種能綜合利用波浪能和潮流能產生有效穩定的電量的船式浪流發電裝置。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0007]一種船式浪流發電裝置，包括船體，其特徵在於，還包括:
[0008]設置於船體中間的潮流能收集器，用於採集潮流能，並將潮流能轉換成機械能輸出；
[0009]兩個對稱設置於所述潮流能收集器左、右側面上，與所述潮流能收集器的輸出端連接，利用機械能驅動發電的潮流能發電機；
[0010]兩個對稱設置于波浪能收集器左、右兩側的船體上的波浪能收集器，用於採集波浪能，並將波浪能轉換成機械能輸出；
[0011]設置於所述波浪能收集器上方，與所述波浪能收集器的輸出端連接，利用機械能驅動發電的波浪能發電機；
[0012]兩個對稱設置於船體兩端的船體阻尼機構，用於增加船體的受力面和增加船體的搖擺幅度。
[0013]其中，所述潮流能收集器包括矩形的殼體、設置在殼體內的輸入錐齒輪、第一輸出錐齒輪和第二輸出錐齒輪以及設置在殼體底下伸入水中的水輪機；
[0014]所述輸入錐齒輪通過動力輸入軸固定在殼體的底板上與底板平行，輸入錐齒輪的齒面朝上；
[0015]所述水輪機通過延伸至殼體外的動力輸入軸與輸入錐齒輪連接；
[0016]所述第一輸出錐齒輪通過第一動力輸出軸固定在殼體的左側壁上與左側壁平行；
[0017]所述第二輸出錐齒輪通過第二動力輸出軸固定在殼體的右側壁上與右側壁平行；
[0018]所述第一輸出錐齒輪和第二輸出錐齒輪分別與輸入錐齒輪正交嚙合；
[0019]所述第一輸出錐齒輪和第二輸出錐齒輪分別經延伸至殼體外的第一動力輸出軸和第二動力輸出軸與兩個潮流能發電機連接。
[0020]其中，所述殼體內還設置有與輸入錐齒輪相對的穩定錐齒輪，所述穩定錐齒輪的齒面朝下，分別與第一輸出錐齒輪和第二輸出錐齒輪的上方正交哨合。
[0021]其中，所述水輪機為具有Savonius型葉片或H型葉片的垂直軸水輪機。
[0022]其中，所述波浪能收集器包括重錘、兩個相互平行的直齒輪傳動機構以及設置於兩個直齒輪傳動機構之間的錐齒輪傳動機構、蝸杆蝸輪傳動機構和四個超越離合器；
[0023]所述直齒輪傳動機構由相互嚙合的主動直齒輪和被動直齒輪組成；
[0024]所述錐齒輪傳動機構設置於兩個主動直齒輪之間，由主動錐齒輪、第一被動錐齒輪和第二被動錐齒輪組成；所述主動錐齒輪垂直於主動直齒輪，所述第一被動錐齒輪和第二被動錐齒輪均平行於主動直齒輪，並分別正交嚙合於主動錐齒輪的兩側；所述第一被動錐齒輪和與其相近的主動直齒輪之間以及第二被動錐齒輪和與其相近的主動直齒輪之間均連接有超越離合器，所述第一被動錐齒輪和第二被動錐齒輪分別經轉軸與超越離合器的內環連接，兩個主動直齒輪分別經轉軸與超越離合器的外環連接；
[0025]所述重錘通過傳動輸入軸與主動錐齒輪相連；
[0026]所述蝸杆蝸輪傳動機構設置於兩個被動直齒輪之間；所述蝸杆蝸輪傳動機構中的蝸杆垂直於被動直齒輪；所述蝸杆的兩端分別和與其相近的被動直齒輪之間連接有超越離合器，蝸杆的兩端分別經轉軸與超越離合器的外環連接，兩個被動直齒輪分別經轉軸與超越離合器的內環連接；所述蝸杆蝸輪傳動機構中的蝸輪通過傳動輸出軸與波浪能發電機連接。
[0027]其中，所述重錘為質量偏心式重錘，所述重錘與傳動輸入軸連接的一端質量小，與之相對的一端質量大。
[0028]其中，所述超越離合器為單向滾珠式超越離合器。
[0029]其中，所述船體阻尼機構包括分別安裝在船底兩端的阻尼板總成，以及分別安裝在兩個船頭甲板上並與阻尼板總成相連的方向盤；
[0030]所述阻尼板總成包括兩個平行的聯動支架和被夾持於兩個聯動支架之間的若干等間隔平行排列的阻尼板，所述兩個聯動支架和若干阻尼板形成平行四邊形結構；
[0031]所述阻尼板總成頂端的阻尼板的垂直於聯動支架的一邊上設置有軸線與該邊平行的被動轉向錐齒輪；所述方向盤的連杆的底端設置有主動轉向錐齒輪；所述被動轉向錐齒輪和主動轉向錐齒輪相互正交嚙合，使得方向盤的轉動帶動若干阻尼板沿其與兩個聯動支架之間的連接點作聯動轉動。
[0032]進一步，還包括分別設置於所述船體的四角的錨鏈。
[0033]本實用新型的有益效果為:本實用新型提供了一種船式浪流發電裝置，兼具波浪能採集和潮流能採集，能綜合利用波浪能和潮流能進行發電，相比利用單一的波浪能或者潮流能發電的效率更高；其中，波浪能發電採用雙向輸入單向輸出的原理，無論船體往哪個方向擺動，波浪能採集器都能將採集到的波浪能轉化成單一方向的轉動用於驅動波浪能發電機產生持續的電量，且船體兩側的船體阻尼機構能增加船體的搖擺幅度，提高波浪能採集器吸收波浪能的效率；潮流能採集器採用三個錐齒輪正交安裝，能保證同樣的力傳遞到兩側與潮流能發電機相連的錐齒輪上，同時帶動兩個的潮流能發電機，有效提高潮流能發電的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型船式浪流發電裝置的結構示意圖。
[0035]圖2為圖1的俯視圖。
[0036]圖3為圖1中潮流能收集器和潮流能發電機的結構示意圖。
[0037]圖4為圖3的C-C向示意圖。
[0038]圖5為圖1中波浪能收集器的內部結構俯視示意圖。
[0039]圖6為波浪能收集器中的重錘向右擺動的工作原理圖。
[0040]圖7為波浪能收集器中的重錘向左擺動的工作原理圖。
[0041]圖8為圖1中船體阻尼機構的結構示意圖
【具體實施方式】
[0042]下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本實用新型。
[0043]如圖1結合圖2所示，一種船式浪流發電裝置，包括:
[0044]船體I ;
[0045]設置於船體I中間的潮流能收集器2，用於採集潮流能，並將潮流能轉換成機械能輸出；
[0046]兩個對稱設置於所述潮流能收集器2左、右側面上，與所述潮流能收集器2的輸出端連接，利用機械能驅動發電的潮流能發電機3 ；
[0047]兩個對稱設置于波浪能收集器4左、右兩側的船體I上的波浪能收集器4，用於採集波浪能，並將波浪能轉換成機械能輸出；
[0048]設置於所述波浪能收集器4上方，與所述波浪能收集器4的輸出端連接，利用機械能驅動發電的波浪能發電機5 ；
[0049]兩個對稱設置於船體I兩端的船體阻尼機構6，用於增加船體I的受力面和增加船體I的搖擺幅度。
[0050]本實用新型兼具潮流能採集器2和波浪能採集器4，能綜合利用波浪能和潮流能進行發電，相比利用單一的波浪能或者潮流能發電的效率更高；其中，船體I兩側的船體阻尼機構6起到增加船體的搖擺幅度的作用，提高波浪能採集器4吸收波浪能的效率。
[0051]如圖3結合圖4所示，潮流能收集器2具體包括矩形的殼體21、設置在殼體21內的輸入錐齒輪22、第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24以及設置在殼體21底下伸入水中的水輪機25 ；
[0052]輸入錐齒輪22通過動力輸入軸26固定在殼體21的底板上與底板平行，輸入錐齒輪22的齒面朝上；
[0053]水輪機25通過延伸至殼體21外的動力輸入軸26與輸入錐齒輪22連接；
[0054]第一輸出錐齒輪23通過第一動力輸出軸27固定在殼體21的左側壁上與左側壁平行；
[0055]第二輸出錐齒輪24通過第二動力輸出軸28固定在殼體21的右側壁上與右側壁平行；
[0056]第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24分別與輸入錐齒輪22正交嚙合；
[0057]第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24分別經延伸至殼體21外的第一動力輸出軸27和第二動力輸出軸28與兩個潮流能發電機3連接。
[0058]所述潮流能收集器2中的水輪機25隨潮流轉動，帶動與之相連的輸入錐齒輪22轉動，轉動的輸入錐齒輪22再帶動第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24同時轉動，從而將潮流能轉化為機械能，通過第一動力輸出軸27和第二動力輸出軸28輸出，驅動兩臺潮流能發電機3同時發電，有效提高了潮流能發電的效率。
[0059]為保持輸入錐齒輪22、第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24之間的運行穩定，殼體21內還設置有與輸入錐齒輪22相對的穩定錐齒輪29，穩定錐齒輪29的齒面朝下，分別與第一輸出錐齒輪23和第二輸出錐齒輪24的上方正交卩齒合；其中，輸入錐齒輪22、第一輸出錐齒輪23、第二輸出錐齒輪24和穩定錐齒輪29為形狀相同的錐齒輪，相互間兩兩垂直正交嚙合。
[0060]其中，水輪機25選用具有Savonius型葉片或H型葉片的垂直軸水輪機。
[0061]如圖5所示，波浪能收集器4具體包括重錘41、兩個相互平行的直齒輪傳動機構42以及設置於兩個直齒輪傳動機構42之間的錐齒輪傳動機構43、蝸杆蝸輪傳動機構44和四個超越離合器45 ；
[0062]直齒輪傳動機構42由相互嚙合的主動直齒輪421和被動直齒輪422組成；
[0063]錐齒輪傳動機構43設置於兩個主動直齒輪421之間，由主動錐齒輪432、第一被動錐齒輪431和第二被動錐齒輪433組成；主動錐齒輪432垂直於主動直齒輪421，第一被動錐齒輪431和第二被動錐齒輪433均平行於主動直齒輪421，並分別正交嚙合於主動錐齒輪432的兩側；第一被動錐齒輪431和與其相近的主動直齒輪421之間以及第二被動錐齒輪433和與其相近的主動直齒輪421之間均連接有超越離合器45，第一被動錐齒輪431和第二被動錐齒輪433分別經轉軸與超越離合器45的內環連接，兩個主動直齒輪421分別經轉軸與超越離合器45的外環連接；
[0064]重錘41通過傳動輸入軸46與主動錐齒輪432相連；
[0065]蝸杆蝸輪傳動機構44設置於兩個被動直齒輪422之間；蝸杆蝸輪傳動機構44中的蝸杆442垂直於被動直齒輪422 ;蝸杆442的兩端分別和與其相近的被動直齒輪422之間連接有超越離合器45，蝸杆442的兩端分別經轉軸與超越離合器45的外環連接，兩個被動直齒輪422分別經轉軸與超越離合器45的內環連接；蝸杆蝸輪傳動機構44中的蝸輪441通過傳動輸出軸與波浪能發電機5連接。
[0066]其中，直齒輪傳動機構42、錐齒輪傳動機構43、蝸杆蝸輪傳動機構44和四個超越離合器45均位於齒輪箱內，重錘41位於齒輪箱外；超越離合器45為單向滾珠式超越離合器。
[0067]在海洋波浪的作用下，船體I會反覆搖晃，與此同時，所述波浪能收集器4中的重錘41會因慣性作用而擺動。如圖6和圖7所示，重錘41的擺動帶動主動錐齒輪432來迴旋轉，分別帶動第一被動錐齒輪431和第二被動錐齒輪433往兩個不同方向選擇；由於超越離合器45為單向滾珠式超越離合器，而第一被動錐齒輪431和第二被動錐齒輪433均與超越離合器45的內環相連，所以這兩個超越離合器45隻能沿同一個方向旋轉；因此，無論主動錐齒輪432如何旋轉，經錐齒輪傳動機構43後總能帶動與第一被動錐齒輪431相連的超越離合器45或者與第二被動錐齒輪433相連的超越離合器45中的一個超越離合器45工作；而該工作的超越離合器45進一步帶動與之相連的主動直齒輪421轉動，然後該主動直齒輪421帶動與之嚙合的被動直齒輪422轉動，最終經與該被動直齒輪422相連的超越離合器45後帶動蝸杆蝸輪傳動機構44轉動，從而將波浪能轉化成機械能，通過與蝸輪441相連傳動輸出軸輸出，驅動波浪能發電機5發電。
[0068]所述波浪能收集器4整個傳動機構實現了雙向輸入單向輸出的功能，大大提高了波浪能的利用率，保證無論船體I隨波浪如何搖擺，波浪能收集器4都能將波浪能轉化成機械能從而驅動波浪能發電機5發電。
[0069]其中，重錘41為質量偏心式重錘，重錘41與傳動輸入軸46連接的一端質量小，與之相對的一端質量大；這樣可增加重錘41的慣性，使重錘41的擺動幅度加大，以利於收集更多的波浪能。
[0070]如圖8所示，船體阻尼機構6包括分別安裝在船底兩端的阻尼板總成61，以及分別安裝在兩個船頭甲板上並與阻尼板總成61相連的方向盤62 ；
[0071]阻尼板總成61包括兩個平行的聯動支架612和被夾持於兩個聯動支架612之間的若干等間隔平行排列的阻尼板611，兩個聯動支架612和若干阻尼板611形成平行四邊形結構；
[0072]阻尼板總成61頂端的阻尼板611的垂直於聯動支架612的一邊上設置有軸線與該邊平行的被動轉向錐齒輪63 ;方向盤62的連杆的底端設置有主動轉向錐齒輪64 ;被動轉向錐齒輪63和主動轉向錐齒輪64相互正交嚙合，使得方向盤62的轉動帶動若干阻尼板611沿其與兩個聯動支架612之間的連接點作聯動轉動。
[0073]所述船體阻尼機構6通過轉動方向盤62，控制阻尼板611的開合幅度，以增加船體I和海浪間的接觸面，從而增大船體I的擺動，進而達到波浪能收集器4吸收更多波浪能的目的。
[0074]本裝置還包括分別設置於船體I的四角的錨鏈，用以起到固體船體I位置的作用。
【權利要求】
1.一種船式浪流發電裝置，包括船體(1)，其特徵在於，還包括: 設置於船體(I)中間的潮流能收集器(2)，用於採集潮流能，並將潮流能轉換成機械能輸出； 兩個對稱設置於所述潮流能收集器(2)左、右側面上，與所述潮流能收集器(2)的輸出端連接，利用機械能驅動發電的潮流能發電機(3); 兩個對稱設置于波浪能收集器⑷左、右兩側的船體(I)上的波浪能收集器(4)，用於採集波浪能，並將波浪能轉換成機械能輸出； 設置於所述波浪能收集器(4)上方，與所述波浪能收集器(4)的輸出端連接，利用機械能驅動發電的波浪能發電機(5)； 兩個對稱設置於船體(I)兩端的船體阻尼機構(6)，用於增加船體(I)的受力面和增加船體(I)的搖擺幅度。
2.根據權利要求1所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述潮流能收集器(2)包括矩形的殼體(21)、設置在殼體(21)內的輸入錐齒輪(22)、第一輸出錐齒輪(23)和第二輸出錐齒輪(24)以及設置在殼體(21)底下伸入水中的水輪機(25)； 所述輸入錐齒輪(22)通過動力輸入軸(26)固定在殼體(21)的底板上與底板平行，輸入錐齒輪(22)的齒面朝上； 所述水輪機(25)通過延伸至殼體(21)外的動力輸入軸(26)與輸入錐齒輪(22)連接; 所述第一輸出錐齒輪(23)通過第一動力輸出軸(27)固定在殼體(21)的左側壁上與左側壁平行； 所述第二輸出錐齒輪(24)通過第二動力輸出軸(28)固定在殼體(21)的右側壁上與右側壁平行； 所述第一輸出錐齒輪(23)和第二輸出錐齒輪(24)分別與輸入錐齒輪(22)正交嚙合； 所述第一輸出錐齒輪(23)和第二輸出錐齒輪(24)分別經延伸至殼體(21)外的第一動力輸出軸(27)和第二動力輸出軸(28)與兩個潮流能發電機(3)連接。
3.根據權利要求2所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述殼體(21)內還設置有與輸入錐齒輪(22)相對的穩定錐齒輪(29)，所述穩定錐齒輪(29)的齒面朝下，分別與第一輸出錐齒輪(23)和第二輸出錐齒輪(24)的上方正交嚙合。
4.根據權利要求2所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述水輪機(25)為具有Savonius型葉片或H型葉片的垂直軸水輪機。
5.根據權利要求1所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述波浪能收集器(4)包括重錘(41)、兩個相互平行的直齒輪傳動機構(42)以及設置於兩個直齒輪傳動機構(42)之間的錐齒輪傳動機構(43)、蝸杆蝸輪傳動機構(44)和四個超越離合器(45)； 所述直齒輪傳動機構(42)由相互嚙合的主動直齒輪(421)和被動直齒輪(422)組成； 所述錐齒輪傳動機構(43)設置於兩個主動直齒輪(421)之間，由主動錐齒輪(432)、第一被動錐齒輪(431)和第二被動錐齒輪(433)組成；所述主動錐齒輪(432)垂直於主動直齒輪(421)，所述第一被動錐齒輪(431)和第二被動錐齒輪(433)均平行於主動直齒輪(421)，並分別正交嚙合於主動錐齒輪(432)的兩側；所述第一被動錐齒輪(431)和與其相近的主動直齒輪(421)之間以及第二被動錐齒輪(433)和與其相近的主動直齒輪(421)之間均連接有超越離合器(45)，所述第一被動錐齒輪(431)和第二被動錐齒輪(433)分別經轉軸與超越離合器(45)的內環連接，兩個主動直齒輪(421)分別經轉軸與超越離合器(45)的外環連接； 所述重錘(41)通過傳動輸入軸(46)與主動錐齒輪(432)相連； 所述蝸杆蝸輪傳動機構(44)設置於兩個被動直齒輪(422)之間；所述蝸杆蝸輪傳動機構(44)中的蝸杆(442)垂直於被動直齒輪(422);所述蝸杆(442)的兩端分別和與其相近的被動直齒輪(422)之間連接有超越離合器(45)，蝸杆(442)的兩端分別經轉軸與超越離合器(45)的外環連接，兩個被動直齒輪(422)分別經轉軸與超越離合器(45)的內環連接；所述蝸杆蝸輪傳動機構(44)中的蝸輪(441)通過傳動輸出軸與波浪能發電機(5)連接。
6.根據權利要求5所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述重錘(41)為質量偏心式重錘，所述重錘(41)與傳動輸入軸(46)連接的一端質量小，與之相對的一端質量大。
7.根據權利要求5所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述超越離合器(45)為單向滾珠式超越離合器。
8.根據權利要求1所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，所述船體阻尼機構(6)包括分別安裝在船底兩端的阻尼板總成(61)，以及分別安裝在兩個船頭甲板上並與阻尼板總成(61)相連的方向盤(62)； 所述阻尼板總成￠1)包括兩個平行的聯動支架(612)和被夾持於兩個聯動支架(612)之間的若干等間隔平行排列的阻尼板(611)，所述兩個聯動支架(612)和若干阻尼板(611)形成平行四邊形結構； 所述阻尼板總成(61)頂端的阻尼板(611)的垂直於聯動支架(612)的一邊上設置有軸線與該邊平行的被動轉向錐齒輪(63);所述方向盤￠2)的連杆的底端設置有主動轉向錐齒輪￠4);所述被動轉向錐齒輪￠3)和主動轉向錐齒輪￠4)相互正交嚙合，使得方向盤(62)的轉動帶動若干阻尼板(611)沿其與兩個聯動支架(612)之間的連接點作聯動轉動。
9.根據權利要求1所述的船式浪流發電裝置，其特徵在於，還包括分別設置於所述船體(I)的四角的錨鏈。
【文檔編號】F03B13/12GK204152711SQ201420590488
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】任萬超, 王世明 申請人:上海海洋大學