一种双发电模式的海洋能发电装置

1.本发明属于海洋发电领域，具体涉及一种双发电模式的海洋能发电装置。


背景技术：

2.近年来，利用新能源进行发电成了当前这个时代发展的主旋律。在这样的情况下，海洋能以其资源分布广、开发潜力大、可持续利用等优势成为了国内外现在乃至未来很长一段时间内的可再生能源发展重要组成部分，也是能源领域开发的热点和前沿。不过就目前的情况来看，利用海洋能发电的装置和设备还存在发电效率不高、稳定性不强、适用性不强的特点，因此需要开发一种可以利用多种海洋能的发电装置，以便提升海洋能利用的效率和普遍适用性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种双发电模式的海洋能发电装置，通过第一发电部和第二发电部可分别利用连续流动的潮流动能和周期性起伏的波浪能，进而实现利用多种海洋能的目的，提升海洋能利用效率。
4.实现本发明目的的技术解决方案为：一种双发电模式的海洋能发电装置，支撑部，旋转部，第一发电部，第二发电部和控制系统；
5.旋转部相对于支撑部可以转动，所述第一发电部和第二发电部密封设置在旋转部内部、并通过支撑部进行安装；所述旋转部包括圆柱形壳体和均布在壳体外周的多个外翼，壳体内部设有十字架，十字架相对的长轴端和壳体固定连接，十字架相对的两个短轴端部均通过磁性联轴器分别和第一发电部、第二发电部连接，十字架配设倾角传感器；
6.第一发电部包括与磁性联轴器轴连接的行星齿轮增速箱和发电机，实现利用连续流动的潮流动能的发电；第二发电部包括擒纵机构，发条机构，椎齿轮，防止发条机构的发条轴反向转动的防反转机构，行星齿轮增速箱和发电机，擒纵机构将旋转部的往复摆动转换为单一方向的转动，且通过发条机构实现能量的积蓄释放，发条机构释放的能量带动椎齿轮转动，然后通过行星齿轮增速箱和发电机实现利用周期性起伏的波浪能发电。
7.进一步的，支撑部包括钢筋混凝土机墩，固定支架和支座；
8.所述钢筋混凝土机墩为对称设置的两个，钢筋混凝土机墩下端固定于海洋底部，上端连接呈l型的固定支架，和固定支架水平杆部穿过圆柱形壳体且圆柱形壳体相对水平杆转动连接，固定支架位于壳体内部的端部设有用于安装发电机的支座。
9.进一步的，钢筋混凝土机墩伸入水面下的长度不小于10倍钢筋混凝土机墩的宽度。
10.进一步的，钢筋混凝土机墩表面涂敷有环氧类涂层防止海水侵蚀，固定支架采用镍基合金。
11.进一步的，外翼的数量为六，每一个外翼和外壳安装的交线与外壳的中心轴方向呈10-20
°
的夹角，使得在涨潮和退潮双向水流下都能带动外壳旋转。
12.进一步的，所述擒纵机构包括擒纵叉、擒纵轮，第二发电部还包括一端通过磁性联轴器与十字架的短轴连接的旋转轴，旋转轴的另一端和擒纵叉连接，擒纵轮与擒纵叉配合，且与小钢轮啮合。
13.进一步的，所述发条机构包括发条轴，发条和外部椎齿；
14.小钢轮和发条轴轴连接，发条一端和发条轴固定连接，另一端和外部椎齿的内侧壁一点固定连接；外部椎齿和椎齿轮啮合。
15.进一步的，防反转机构包括上弦齿轮和棘爪；
16.上弦齿轮的轴呈l型，轴一端固定在支座上，上弦齿轮的轴和发条轴同轴设置，棘爪阻止上弦齿轮反向旋转，从而防止发条轴反向转动。
17.进一步的，倾角传感器为sindt01型倾角传感器。
18.一种采用上述的发电装置进行发电的方法，包括如下步骤：
19.当十字架朝某一个方向转动的角度超过45
±5°
时，倾角传感器发出信号，控制系统切断第二发电部一侧的磁性联轴器，接通第一发电部一侧的磁性联轴器，第一发电部进行发电；
20.当十字架朝某一个方向转动的角度不超过45
±5°
时，倾角传感器发出信号，控制系统切断第一发电部一侧的磁性联轴器，接通第二发电部一侧的磁性联轴器，通过擒纵机构将壳体的摆动转换为小钢轮单一方向的转动，通过发条机构将能量进行储能和释放，储能过程中防反转机构防止发条轴反转，发条机构带动椎齿轮转动，实现第二发电部的发电。
21.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
22.(1)本发明的外翼采用六片中心对称的叶片，可以保证在双向水流下都能带动壳体转动，充分利用涨潮和退潮时的水能资源；
23.(2)本发明采用两种发电模式，可以根据水流状态在两种模式下快速切换发电：在持续水流中切换为传统发电模式，在波浪能下切换为摇摆发电模式；
24.(3)本发明的联轴器采用磁性联轴器，属于非接触式联轴器，采用磁耦合原理实现主动轴与从动轴之间力与力矩的零泄漏传递，结构简单，安装拆卸方便。
附图说明
25.图1为本发明双发电模式的海洋能发电装置总体示意图。
26.图2为本发明发电装置的正视图详图。
27.图3为本发明发电装置的俯视图。
28.图4为本发明发电装置的侧视图。
29.图5为本发明的旋转轴示意图。
30.图6为本发明的发条盒示意图。
31.附图标记说明：
32.1-支撑部，101-钢筋混凝土机墩，102-固定支架，2-旋转部，201-外翼ⅰ，202-外翼ⅱ，203-外翼ⅲ，204-外翼ⅳ，205-外翼
ⅴ
，206-外翼ⅵ，207-壳体，3-第一发电部，4-第二发电部，301-十字架，302-旋转轴，303-倾角传感器，304-磁性联轴器ⅰ，305-行星齿轮增速箱，306-发电机ⅰ，307-支座ⅰ，402-磁性联轴器ⅱ，403-擒纵叉，404-擒纵轮，405-小钢轮，40-发条盒，4061-发条轴，4062-发条，4063-外部椎齿，407-上弦齿轮，408-棘爪，409-椎齿轮，
410-行星齿轮增速箱，411-发电机，412-支座。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
34.如图1-6所示，本发明为一种双发电模式的海洋能发电装置，包括支撑部1、旋转部2、第一发电部3和第二发电部4；
35.所述支撑部1包括钢筋混凝土机墩101和固定支架102，钢筋混凝土机墩101固定于海洋底部，其伸入底面以下尺寸大于等于10倍机墩宽度，钢筋混凝土机墩101表面加涂里、中、外三层环氧类涂层防止海水侵蚀，固定支架102采用镍基合金防止海水对支架的侵蚀。
36.所述旋转部2包括圆筒壳体207和外翼ⅰ201、外翼ⅱ202、外翼ⅲ203、外翼ⅳ204、外翼
ⅴ
205、外翼ⅵ206，外翼由六片倾斜的叶片构成，叶片轴线与壳体207轴线呈15
°
，可保证在涨潮和退潮双向水流下都能带动圆筒旋转。
37.所述发电装置，包括第一发电部3和第二发电部4；发电装置包括能量吸收机构，能量传输机构，速度调节机构和发电机构均密封设置在柱状外壳内，所有装置均置于支座306、412上，支座306、412与固定支架102固定连接，壳体207与固定支架102用齿轮连接置于水底。所述能量吸收机构包括十字架301连接旋转轴302、401，一侧固定擒纵叉403和擒纵轮404，磁性联轴器304、402连接旋转轴302、401，倾角传感器303安装在十字架(301)上；所述能量传输机构包括小钢轮405与擒纵轮404咬合连接，带动发条轴4061旋转拧紧发条4062，棘爪408阻止上弦齿轮407反向旋转，上弦齿轮407连接发条轴4061，发条4062带动发条盒406转动，发条盒406与椎齿轮409咬合；所述速度调节装置为行星齿轮箱304、410；所述发电机构包括发电机306、411和输电线路，其中发电机置于整个装置底部；发电机306一侧为支座307，发电机411一侧为支座412。
38.所述十字架301呈十字状与壳体207固定，另一端与旋转轴302、401固定连接。
39.所述旋转轴302、401包括3021、3022、4011、4012四个部分，旋转轴3021一端连接行星齿轮增速箱305，旋转轴4012一端连接擒纵叉403。间断发电阶段，第二发电部4正常工作，当十字架301转动超过45
°
时，进入持续发电阶段。
40.所述磁性联轴器304、402安装在旋转轴302、401上，采用电生磁的方式，切断电源磁场消失，磁性联轴器停止工作。
41.所述倾角传感器303为sindt01型倾角传感器，固定在十字架301竖轴上，当十字架301转过45
°
角，传感器303发出信号，切断磁性联轴器402，接通磁性联轴器304。
42.所述擒纵叉403两端各有倒钩，壳体207转动时擒纵叉403与擒纵轮404之间相对运动，摆动一次带动擒纵轮404转动一个齿轮，长钩带动齿轮旋转，短钩防止齿轮回转。
43.发条盒406包括发条轴4061、发条4062和外部椎齿4063：小钢轮405带动发条轴4062旋紧发条4061，旋转轴4062与上弦齿轮407紧密连接，发条4061旋紧后由于棘爪408抑制上弦齿轮407反向运动，发条4061释放能量时带动发条盒406转动。
44.所述行星齿轮增速箱305、410为pls090型行星增速机，其输入端通过齿轮与旋转轴302或椎齿轮409的输出端咬合连接，其输出端通过齿轮与发电机306或发电机411的输入端咬合连接，实现异轴旋转，以达到增速的目的。
45.应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本
发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种双发电模式的海洋能发电装置，其特征在于，包括支撑部(1)，旋转部(2)，第一发电部(3)，第二发电部(4)和控制系统；旋转部(2)相对于支撑部(1)可以转动，所述第一发电部(3)和第二发电部(4)密封设置在旋转部(2)内部、并通过支撑部(1)进行安装；所述旋转部(2)包括圆柱形壳体(207)和均布在壳体(207)外周的多个外翼，壳体内部设有十字架(301)，十字架(301)相对的长轴端和壳体固定连接，十字架(301)相对的两个短轴端部均通过磁性联轴器分别和第一发电部(3)、第二发电部(4)连接，十字架(301)配设倾角传感器(303)；第一发电部(3)包括与磁性联轴器轴连接的行星齿轮增速箱和发电机，实现利用连续流动的潮流动能的发电；第二发电部(4)包括擒纵机构，发条机构，椎齿轮(409)，防止发条机构的发条轴反向转动的防反转机构，行星齿轮增速箱和发电机，擒纵机构将旋转部的往复摆动转换为单一方向的转动，且通过发条机构实现能量的积蓄释放，发条机构释放的能量带动椎齿轮(409)转动，然后通过行星齿轮增速箱和发电机实现利用周期性起伏的波浪能发电。2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，支撑部(1)包括钢筋混凝土机墩(101)，固定支架(102)和支座；所述钢筋混凝土机墩(101)为对称设置的两个，钢筋混凝土机墩(101)下端固定于海洋底部，上端连接呈l型的固定支架(102)，和固定支架(102)水平杆部穿过圆柱形壳体(207)且圆柱形壳体(207)相对水平杆转动连接，固定支架位于壳体(207)内部的端部设有用于安装发电机的支座。3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，钢筋混凝土机墩(101)伸入水面下的长度不小于10倍钢筋混凝土机墩(101)的宽度。4.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，钢筋混凝土机墩(101)表面涂敷有环氧类涂层防止海水侵蚀，固定支架(102)采用镍基合金。5.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，外翼的数量为六，每一个外翼和外壳(207)安装的交线与外壳的中心轴方向呈10-20
°
的夹角，使得在涨潮和退潮双向水流下都能带动外壳旋转。6.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述擒纵机构包括擒纵叉(403)、擒纵轮(404)，第二发电部(4)还包括一端通过磁性联轴器与十字架的短轴连接的旋转轴，旋转轴的另一端和擒纵叉(403)连接，擒纵轮(404)与擒纵叉(403)配合，且与小钢轮(405)啮合。7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述发条机构包括发条轴(4061)，发条(4062)和外部椎齿(4063)；小钢轮(405)和发条轴(4061)轴连接，发条(4062)一端和发条轴(4061)固定连接，另一端和外部椎齿(4063)的内侧壁一点固定连接；外部椎齿(4063)和椎齿轮(409)啮合。8.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，防反转机构包括上弦齿轮(407)和棘爪(408)；上弦齿轮(407)的轴呈l型，轴一端固定在支座上，上弦齿轮(407)的轴和发条轴(4061)同轴设置，棘爪(408)阻止上弦齿轮(407)反向旋转，从而防止发条轴(4061)反向转动。9.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，倾角传感器(303)为sindt01型倾角传感器。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的发电装置进行发电的方法，其特征在于，包括如下步骤：当十字架朝某一个方向转动的角度超过45
±5°
时，倾角传感器发出信号，控制系统切断第二发电部一侧的磁性联轴器，接通第一发电部一侧的磁性联轴器，第一发电部进行发电；当十字架朝某一个方向转动的角度不超过45
±5°
时，倾角传感器发出信号，控制系统切断第一发电部一侧的磁性联轴器，接通第二发电部一侧的磁性联轴器，通过擒纵机构将壳体的摆动转换为小钢轮(405)单一方向的转动，通过发条机构将能量进行储能和释放，储能过程中防反转机构防止发条轴反转，发条机构带动椎齿轮(409)转动，实现第二发电部的发电。

技术总结
本发明属于海洋发电领域，具体涉及一种双发电模式的海洋能发电装置。包括支撑部，旋转部，第一发电部，第二发电部和控制系统；旋转部相对于支撑部可以转动，第一发电部和第二发电部密封设置在旋转部内部、并通过支撑部进行安装；旋转部包括圆柱形壳体和均布在壳体外周的多个外翼，壳体内部设有十字架，十字架相对的长轴端和壳体固定连接，十字架相对的两个短轴端部均通过磁性联轴器分别和第一发电部、第二发电部连接，十字架配设倾角传感器。本发明通过第一发电部和第二发电部可分别利用连续流动的潮流动能和周期性起伏的波浪能，进而实现利用多种海洋能的目的，提升海洋能利用效率。提升海洋能利用效率。提升海洋能利用效率。


技术研发人员：黄泉水 胡歆怡 周星 代祥宇
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/5/16