海洋可再生能源綜合利用的浮式發電裝置的製作方法

2023-10-05 09:56:24

本發明屬於海洋可再生能源工程領域，具體涉及一種海洋可再生能源綜合利用的浮式發電裝置。

背景技術：

當下，可再生能源是世界各國尤其是發達國家都在重點研究的課題，而海洋能作為一種極具發展前景的清潔可再生資源更是受到沿海國家的青睞。研究和開發海洋能是世界各海洋國家共同努力發展的方向，海洋能發電裝置的開發和應用將推動清潔能源的發展進程，對解決海島和海上裝備的電力供應問題具有重大意義。而海洋上的風能、海流能、波浪能屬於無窮無盡的海洋可再生能源，而且屬於無汙染的綠色能源。海上利用風力進行發電的技術已經成熟，但是，相比於海上風力發電，波浪能發電裝置和海流發電裝置的能量轉化率較低，單位發電成本較高，一定程度限制了二者的充分利用。故如何將風能、海流能及波浪能三者充分利用，並採用同一裝置進行發電，是近年來一直研究與關注的課題。

技術實現要素：

本發明的針對現有技術中的不足，提供一種海洋可再生能源綜合利用的浮式發電裝置。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種海洋可再生能源綜合利用的浮式發電裝置，其特徵在於，包括：第一浮體、中心磁體、中心線圈、第二浮體、錨泊系統和組合發電結構；所述第一浮體由均為空心圓柱體的上部和下部組成，所述上部和下部同軸設置且內部相通，下部的橫截面積大於上部；所述中心磁體為圓柱體，中心磁體垂直貫穿第一浮體；所述中心線圈圍繞中心磁體設置並附著在上部的內側壁，中心線圈相對於中心磁體可進行垂直方向的相對運動；所述第二浮體固定在中心磁體的底部，所述錨泊系統固定在下部的底部；所述組合發電結構數量為多個，沿圓周方向均勻地分布在下部的外側壁上。

為優化上述技術方案，採取的具體措施還包括：

所述組合發電結構包括立柱、上層連接杆、中層連接杆、下層連接杆、風能發電單元和海流能發電單元；所述立柱固定在下部的外側壁上，立柱由上至下依次固定有均為水平設置的上層連接杆、中層連接杆和下層連接杆；所述風能發電單元安裝在上層連接杆和中層連接杆之間，所述海流能發電單元安裝在中層連接杆和下層連接杆之間。

所述上層連接杆和下層連接杆之間安裝有圓杆磁體，所述圓杆磁體的頂端和底端分別與上層連接杆和下層連接杆焊連，圓杆磁體貫穿中層連接杆，風能發電單元和海流能發電單元均安裝在圓杆磁體上。

所述風能發電單元位於水平面之上，包括上轉軸、扇葉、支撐杆、上端固定件和下端固定件；所述上轉軸為空心圓柱體，上轉軸套設安裝在圓杆磁體上，上轉軸可圍繞圓杆磁體轉動；所述扇葉數量為多片，均勻分布在上轉軸的外圍，共同形成燈籠結構，扇葉通過支撐杆與上轉軸固定連接，扇葉的頂端和底端分別固定有上端固定件和下端固定件，所述上端固定件和下端固定件均焊接固定在上轉軸上。

所述海流能發電單元位於水平面之下，包括下轉軸、下線圈、渦葉和固定環；所述下轉軸呈空心圓柱體，下轉軸套設安裝在圓杆磁體上，可圍繞圓杆磁體轉動；所述下線圈圍繞圓杆磁體設置並附著在下轉軸的內側壁，下線圈相對於圓杆磁體可進行垂直方向的相對運動；所述渦葉數量為多片，均勻分布在下轉軸的外圍，共同形成漩渦結構，渦葉通過固定環與下轉軸固定連接，所述固定環固定套設在下轉軸上。所述中層連接杆處設置有阻尼器，所述阻尼器中集成有發電機。

所述下部中安裝有發電機和存儲電箱。

所述錨泊系統採用懸鏈線式，包括多條錨鏈。

本發明的有益效果是：將多種新能源相結合，可同時利用海流能、波浪能和風能進行發電，節能環保，不局限於受理方向和方式，具有很強的抗衝擊能力。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明的整體剖視圖。

圖3是本發明的整體俯視圖。

圖4是本發明組合發電結構的剖視圖。

圖5是本發明錨泊系統的結構示意圖。

圖6是本發明風能發電單元的結構示意圖。

圖7是本發明海流能發電單元的結構示意圖。

附圖標記如下：第一浮體1、中心磁體2、中心線圈3、第二浮體4、錨泊系統5、組合發電結構6、上部7、下部8、立柱9、上層連接杆10、中層連接杆11、下層連接杆12、風能發電單元13、海流能發電單元14、圓杆磁體15、水平面16、上轉軸17、扇葉18、支撐杆19、上端固定件20、下端固定件21、下轉軸22、下線圈23、渦葉24、固定環25、阻尼器26、錨鏈27。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1-2所示的海洋可再生能源綜合利用的浮式發電裝置，包括：第一浮體1、中心磁體2、中心線圈3、第二浮體4、錨泊系統5和組合發電結構6，其中，第一浮體1、中心磁體2、中心線圈3和第二浮體4組成了一套立柱式永磁波浪能發電單元。第一浮體1由均為空心圓柱體的上部7和下部8組成，上部7和下部8同軸設置且內部相通，下部8的橫截面積大於上部7，下部8中安裝有發電機和存儲電箱。中心磁體2為圓柱體結構的永磁體，安裝在第一浮體1中並垂直貫穿第一浮體1。中心線圈3圍繞中心磁體2設置並附著在上部7的內側壁，中心線圈3相對於中心磁體2可進行垂直方向的相對運動。第二浮體4固定在中心磁體2的底部，使得中心磁體2可隨著波浪的上下起伏，相對於第一浮體1進行垂直方向的升降運動，帶動中心線圈3和中心磁體2之間的相對運動，從而產生大量電能，並通過發電機存儲至電箱中。

錨泊系統5固定在下部8的底部，如圖5所示，採用懸鏈線式，包括多條錨鏈27。錨泊系統5是具有一定剛度的彈性系統，當第一浮體1發生位移時，錨泊系統5會產生一個和位移方向相反的力，迫使第一浮體1回復到原來的位置。

除了立柱式永磁發電單元以外，裝置中還設有多個組合發電結構6，沿圓周方向均勻地分布在下部8的外側壁上，圖3中採用了四個。組合發電結構6具體參見圖4，包括立柱9、上層連接杆10、中層連接杆11、下層連接杆12、風能發電單元13和海流能發電單元14。立柱9垂直固定在下部8的外側壁上，由上至下依次固定有均為水平設置的上層連接杆10、中層連接杆11和下層連接杆12。上層連接杆10和下層連接杆12之間安裝有圓杆磁體15，圓杆磁體15的頂端和底端分別與上層連接杆10和下層連接杆12焊連，圓杆磁體15垂直貫穿中層連接杆11。風能發電單元13和海流能發電單元14均安裝在圓杆磁體15上，其中，風能發電單元13安裝在上層連接杆10和中層連接杆12之間，海流能發電單元14安裝在中層連接杆11和下層連接杆12之間。此外，中層連接杆11處還焊接固定有阻尼器26，阻尼器26除了可減輕裝置在垂蕩作用下承受的傷害之外，還集成有發電機等設備。

風能發電單元13位於水平面16之上，利用風能進行發電，包括上轉軸17、扇葉18、支撐杆19、上端固定件20和下端固定件21。上轉軸17為空心圓柱體，套設安裝在圓杆磁體15上，可圍繞圓杆磁體15轉動。如圖6所示，扇葉18數量為多片，均勻分布在上轉軸17的外圍，共同形成燈籠結構，實驗證明，這種排布方式能夠更大效率地利用風能。扇葉18的中部通過水平支撐杆19與上轉軸17固定連接，頂端和底端還分別固定有上端固定件20和下端固定件21，上端固定件20和下端固定件21均為環形結構，焊接固定在上轉軸17上。風能發電單元13工作時，扇葉18在風力的作用下，進行順時針或逆時針的旋轉，通過支撐杆19帶動上轉軸17的轉動，並結合發電機，實現風能發電。

海流能發電單元14位於水平面16之下，利用海流能進行發電，包括下轉軸22、下線圈23、渦葉24和固定環25。下轉軸22呈空心圓柱體，套設安裝在圓杆磁體15上，可圍繞圓杆磁體15轉動。下線圈23圍繞圓杆磁體15設置並附著在下轉軸22的內側壁，下線圈23相對於圓杆磁體15可進行垂直方向的相對運動。如圖7所示，渦葉24數量為多片，均勻分布在下轉軸22的外圍，共同形成漩渦結構，渦葉24通過固定環25與下轉軸22固定連接，固定環25固定套設在下轉軸22上。此處採用了與風能發電單元13不同的葉片排布和固定方式，能夠更好地適應海流能的特點，提高了發電效率。海流能發電單元14工作時，渦葉24在海流的衝擊作用下，進行順時針或逆時針的旋轉，通過固定環25帶動下轉軸22的轉動，並結合發電機，實現水流的發電。此外，下轉軸22在波浪的垂蕩作用下，相對於圓杆磁體15進行垂直方向的升降運動，帶動下線圈23和圓杆磁體15之間的相對運動，並通過發電機進行轉換，將電能存儲至電箱中。

需要注意的是，發明中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。

以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護範圍。