一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统的制作方法

1.本实用新型属于海洋能源利用领域，具体涉及一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统。


背景技术：

2.海洋蕴藏着丰富的可再生能源，包括波浪能、潮汐能、潮流能、温差能、海洋风能等；其中，波浪能和潮流能利用是目前除海洋风能外比较热门的研究方向。但是由于波浪能不稳定和成本高的问题，波浪能发电技术始终未能够得到商业推广，其中，装置的基础平台制造成本高、难以得到高效利用是重要原因，因此在单位面积平台上尽可能提高发电系统容量，降低发电成本成为重要的改进措施。
3.将海洋风能、波浪能、潮流能互补利用，将有利于提升整体平台利用率、降低发电成本、提高投资收益、扩大发电规模；文献（訚耀保，海洋波浪能综合利用——发电原理与装置[m]，上海科技出版社，2013年出版）介绍了小型海洋发电站与波浪能转换器前沿技术，如带有风力发电机的海上飘浮式悬挂摆发电装置设计概念、基于摆式波浪能量转换器的深海海水循环泵送系统深海水循环的海洋渔业化概念等。
[0004]
为了降低发电成本，除了共用基础平台外，还需要尽可能地减少设备数量，目前市面上的海洋能综合利用平台多为互相独立的发电系统，每一套发电系统都需要单独的传动系统和发电机，这无疑增加了发电成本。本实用新型旨在现有风机平台的基础上，增加波浪能发电系统和潮流能发电系统，浪能发电系统和潮流能发电系统通过机械耦合的方式共用一套传动系统和发电机，这将有效降低发电成本，提高平台利用率。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的，在于提供一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统
[0006]
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，包括基座平台（102），基座平台（102）上阵列布置有至少一组波浪能收集装置（4）、潮流能收集装置（5）、增速器（2）和发电机（3），波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）均通过增速器（2）连接发电机（3）。
[0007]
作为本实用新型的优选技术方案，进一步的：
[0008]
前述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，还包括第二锥齿轮组（603），波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起，后通过增速器连接发电机（3）。
[0009]
前述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，增速器（2）和发电机（3）安装在基座平台（102）的上方；
[0010]
波浪能收集装置（4）包括振荡浮子（401）、齿条（402）、第一超越离合器（404）、第一换向棘轮机构（405）及圆柱齿轮（407），振荡浮子（401）设置在基座平台（102）的下方，其连接杆自下而上穿过基座平台（102），且连接杆的上端安装齿条（402），齿条（402）与圆柱齿轮
（407）相啮合，圆柱齿轮（407）通过第一传动轴（403）连接第一换向棘轮机构（405）；
[0011]
潮流能收集装置（5）包括套筒（501）、第一锥齿轮组（502）、叶轮（503）、第二传动轴（504）、第二换向棘轮机构（505）及第二超越离合器（506），套筒（501）设置在基座平台（102）的下方，叶轮（503）固定于套筒（501）中，套筒（501）开口方向垂直于风机平台面，套筒（501）两头开口大，中间小，呈对称结构，能够随潮流改变方向；叶轮（503）通过第一锥形齿轮组（502）连接第二传动轴（504），第二传动轴（504）自下而上穿过基座平台（102），并连接第二换向棘轮机构（505）；
[0012]
第一、第二换向棘轮机构（405、505）分别连接第一、第二超越离合器（404、506），且第一、第二超越离合器（404、506）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起。
[0013]
前述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，第一、第二换向棘轮机构（405、505）结构相同，第一、第二超越离合器（404、506）结构相同。
[0014]
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
[0015]
本实用新型借助风机平台实现波浪能和潮流能的综合利用，波浪能发电和潮流能发电共用一套传动系统并借助换向棘轮机构、超越离合器及锥齿轮组实现传动互不影响，共同驱动同一台发电机；
[0016]
本实用新型提高了平台利用率，降低了发电成本，提高了投资收益，推动建设成海洋风、浪、流综合利用一体化平台。
附图说明
[0017]
图1为本实用新型的总装结构示意图；
[0018]
图2为风机平台的结构示意图；
[0019]
图3为波浪能收集装置的结构示意图；
[0020]
图4为潮流能收集装置的结构示意图；
[0021]
图5为波浪能和潮流能收集装置耦合传动的结构示意图；
[0022]
图6为换向棘轮机构的结构爆炸示意图；
[0023]
图7为含有内齿的锥齿轮的结构示意图。
[0024]
图中标记说明：
[0025]
1-风机平台，101-风机，102-基座平台；2-增速器；3-发电机；4-波浪能收集装置，401-振荡浮子，402-齿条，403-第一传动轴，404-第一超越离合器，405-第一换向棘轮机构，407-圆柱齿轮；5-潮流能收集装置，501-套筒，502-第一锥齿轮组，503-叶轮，504-第二传动轴，505-第二换向棘轮机构，506-第二超越离合器，603-第二锥齿轮组，601a-含有内齿的第一锥齿轮，601b-小锥齿轮，601c-棘轮及输出轴，601d-含有内齿的第二锥齿轮，601e-棘爪，601f-弹簧。
实施方式
[0026]
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
[0027]
本实施例提供了一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，包括基座平台（102），基座平台（102）上阵列布置有至少一组波浪能收集装置（4）、潮流能收集装置（5）、增
速器（2）和发电机（3），波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）均通过增速器连接发电机（3）。
[0028]
前述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，还包括第二锥齿轮组（603），波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起，后通过增速器连接发电机（3）；增速器（2）和发电机（3）安装在基座平台（102）的上方；
[0029]
波浪能收集装置（4）包括振荡浮子（401）、齿条（402）、第一超越离合器（404）、第一换向棘轮机构（405）及圆柱齿轮（407），振荡浮子（401）设置在基座平台（102）的下方，其连接杆自下而上穿过基座平台（102），且连接杆的上端安装齿条（402），齿条（402）与圆柱齿轮（407）相啮合，圆柱齿轮（407）通过第一传动轴（403）连接第一换向棘轮机构（405）；
[0030]
潮流能收集装置（5）包括套筒（501）、第一锥齿轮组（502）、叶轮（503）、第二传动轴（504）、第二换向棘轮机构（505）及第二超越离合器（506），套筒（501）设置在基座平台（102）的下方，叶轮（503）固定于套筒（501）中，套筒（501）开口方向垂直于风机平台面，套筒（501）两头开口大，中间小，呈对称结构，能够随潮流改变方向；叶轮（503）通过第一锥齿轮组（502）连接第二传动轴（504），第二传动轴（504）自下而上穿过基座平台（102），并连接第二换向棘轮机构（505）；
[0031]
第一、第二换向棘轮机构（405、505）结构相同，第一、第二超越离合器（404、506）结构相同；第一、第二换向棘轮机构（405、505）分别连接第一、第二超越离合器（404、506），且第一、第二超越离合器（404、506）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起。
[0032]
其工作原理为：振荡浮子（401）漂浮于海面上，在波浪力的作用下，振荡浮子（401）上下振动从而带动齿条（402）做上下往复运动；由于齿条（402）与圆柱齿轮（407）相啮合，圆柱齿轮（407）将上下往复运动转换为第一传动轴403往复的旋转运动，第一换向棘轮机构（405）将双向的旋转运动转换为单向的旋转运动；
[0033]
叶轮（503）在潮流作用下旋转将潮流能转换为机械能；叶轮（503）旋转通过第一锥齿轮组（502）带动垂直设置的第二传动轴（504）旋转，由于潮流带动叶轮（503）旋转同样具有往复性，所以同样利用第二换向棘轮机构（505）将第二传动轴（504）的往复旋转转换为单向的旋转运动；
[0034]
这里，第一、第二超越离合器（404、506）能够消除波浪能收集装置（4）和潮流能收集装置（5）由于在第二锥齿轮组（603）处的机械耦合带来的相互传动干扰。
[0035]
第一、第二换向棘轮机构（405、505）结构相同，内部结构如图7所示，我们以第一换向棘轮机构（405）为例，如图7所示，其内部含有内齿的第一锥齿轮（601a）通过第一传动轴（403）与圆柱齿轮（407）连接，当含有内齿的第一锥齿轮（601a）作为输入顺时针旋转时，由于棘爪（601e）和弹簧（601f），其无法与棘轮啮合直接带动输出轴旋转（601c为一个整体零件），则含有内齿的第一锥齿轮（601a）通过小锥齿轮（601b）带动含有内齿的第二锥齿轮（601d）逆时针旋转，此时，含有内齿的第二锥齿轮（601d）与棘轮（601c）相啮合，带动输出轴（601c）逆时针旋转；当含有内齿的第一锥齿轮（601a）作为输入逆时针旋转时，能够直接与棘轮啮合，带动输出轴逆时针旋转，此时含有内齿的第二锥齿轮（601d）顺时针旋转而无法与棘轮相啮合。
[0036]
波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）通过第二锥齿轮组（603）耦合在一起（第一锥齿轮组（502）和第二锥齿轮组（603）均由3个小锥齿轮（601b）相互耦合组成），从而
实现共用一套增速器（2）和发电机（3），同时超越离合器保证了两套集能装置在传动过程中互不干扰，互补驱动发电机发电；另外，通过阵列布置波浪能和潮流能收集装置，可以进一步提高平台利用率，提高发电规模。
[0037]
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

技术特征：
1.一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，其特征在于，包括基座平台（102），所述基座平台（102）上阵列布置有至少一组波浪能收集装置（4）、潮流能收集装置（5）、增速器（2）和发电机（3），所述波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）均通过增速器（2）连接发电机（3）。2.根据权利要求1所述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，其特征在于，还包括第二锥齿轮组（603），所述波浪能收集装置（4）与潮流能收集装置（5）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起，后通过增速器连接发电机（3）。3.根据权利要求2所述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，其特征在于，所述增速器（2）和发电机（3）安装在基座平台（102）的上方；所述波浪能收集装置（4）包括振荡浮子（401）、齿条（402）、第一超越离合器（404）、第一换向棘轮机构（405）及圆柱齿轮（407），所述振荡浮子（401）设置在基座平台（102）的下方，其连接杆自下而上穿过基座平台（102），且连接杆的上端安装齿条（402），所述齿条（402）与圆柱齿轮（407）相啮合，所述圆柱齿轮（407）通过第一传动轴（403）连接第一换向棘轮机构（405）；所述潮流能收集装置（5）包括套筒（501）、第一锥齿轮组（502）、叶轮（503）、第二传动轴（504）、第二换向棘轮机构（505）及第二超越离合器（506），所述套筒（501）设置在基座平台（102）的下方，所述叶轮（503）固定于套筒（501）中，套筒（501）开口方向垂直于风机平台面，套筒（501）两头开口大，中间小，呈对称结构，能够随潮流改变方向；叶轮（503）通过第一锥齿轮组（502）连接第二传动轴（504），所述第二传动轴（504）自下而上穿过基座平台（102），并连接第二换向棘轮机构（505）；所述第一换向棘轮机构（405）、第二换向棘轮机构（505）分别连接第一超越离合器（404）、第二超越离合器（506），且所述第一超越离合器（404）、第二超越离合器（506）通过第二锥齿轮组（603）耦合连接在一起。4.根据权利要求3所述的风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，其特征在于，所述第一换向棘轮机构（405）、第二换向棘轮机构（505）结构相同，所述第一超越离合器（404）、第二超越离合器（506）结构相同。

技术总结
本实用新型公开了一种风机平台波浪能和潮流能综合利用发电系统，包括基座平台，基座平台,上阵列布置有至少一组波浪能收集装置、潮流能收集装置、增速器和发电机，波浪能收集装置与潮流能收集装置均通过增速器连接发电机；本实用新型通过机械耦合式装置实现波浪能和潮流能的回收利用，建设成风能、波浪能、潮流能综合利用一体化平台，提高了平台利用率，降低发电成本，提高投资收益，有利于进一步推动海洋能源实现商业化开发利用。海洋能源实现商业化开发利用。海洋能源实现商业化开发利用。


技术研发人员：卜王辉 武泽 訚耀保 陈凤钢
受保护的技术使用者：江苏谷登重型机械科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/6