一种海流能发电装置的制作方法

1.本实用新型涉及海流能发电技术领域，尤其是涉及一种海流能发电装置。


背景技术：

2.海流能是一种效率极高的绿色、清洁能源。根据世界能源委员会统计，全球可利用的海流能达到20亿kw。海流能能量虽强但不稳定，海流能的经济、高效利用仍存在较大困难，未能大规模开发利用。近年来，国内外积极开展海流能发电技术和装备研究，目前研发成熟的海流能发电装置主要有振荡水柱型、机械型和水流型。其中，振荡水柱型是在海上固定一个体积巨大的容器，利用波浪的起伏在容器内形成振荡水柱，推动气动涡轮机发电，如中科院广州能源所的100kw固定岸式波浪发电站。机械型是在海面设置筏式、鸭式、浮摆式液压装置，利用波浪推动液压装置中的活塞运动发电，如中国电科38所研发的5kw波浪发电装置，中国船舶重工集团公司第七一〇研究所“海龙”号波浪发电装置，英国pelamis wave power公司的750kw pelamis发电装置。水流型是利用筏式、蚌式、坡道式等水工结构将波浪能汇聚带动水轮发电机发电，如哈工大研制的“万象号”海流能发电机，浙江大学研发的120kw双机组海流能发电装置。这三种形式的海能流发电装置各有优缺点，但有个共同问题是装置体积庞大，能量转换环节多，能量利用效率较低，如pelamis wave power的750kw pelamis发电装置全长120m，重达750吨，必须布置在宽阔海域，海域适应性较差，且海域内可布置的发电机数量受限，导致海流能的利用率相对较低，这也是影响海流能大规模开发利用的主要原因之一。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供的一种体积减小、海域适应性强的海流能发电装置。为此，本实用新型采用以下技术方案：
4.一种海流能发电装置，包括发电结构，所述发电结构包括传动轴、减速器、发电机，所述传动轴通过减速器与发电机主轴连接，其特征在于，所述发电装置包括锚固体、拉绳、所述发电结构，所述发电结构为浮力球，所述发电结构设于浮力球的球壳所包围的区域内，所述锚固体固定于海底，与所述浮力球通过所述拉绳连接，其中，所述浮力球的球壳内设有：棘轮，固定于传动轴上；拉盘，套设于所述棘轮上，所述拉盘上设有棘爪，与所述棘轮上的棘齿相配合，所述拉绳的一端固定并卷绕于所述拉盘上，卷绕方向与所述棘齿倾斜方向相反；发条，卷绕于所述拉盘上，与所述拉绳卷绕方向相反，用于驱动拉盘转动。
5.进一步的，所述传动轴上设有飞轮，用于储存动能。
6.进一步的，所述浮力球中设有导向及止水结构，用于引导拉绳并起到止水作用。
7.进一步的，所述导向及止水结构两端由四个凹面托辊构成，中间采用环压橡胶止水，所述四个凹面托辊的托辊面围成孔，用于所述拉绳穿过。
8.进一步的，所述浮力球为椭球体。
9.进一步的，所述浮力球的材质为厚壁橡胶。
10.进一步的，所述锚固体为混凝土或锚桩。
11.进一步的，所述拉绳为高分子合成材料。
12.进一步的，所述发条为卷带状钢片。
13.本实用新型提供的一种海流能发电装置，利用海流对浮力球的推力，通过拉绳驱动棘轮旋转并带动发电机发电，无需水工结构，能量转换直接，具有体积相对较小、结构简单、海域适应性强等特点，解决现有技术中存在的海流能发电装置结构复杂、海域适应性差的技术问题，且占用海域小、安装方便，可在目标海域大量布设。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
15.图1是本实施例提供的一种海流能发电装置的结构示意图。
16.图2是本实施例提供的拉盘和棘轮的结构示意图。
17.图3是本实施例提供的发条的工作示意图。
18.图4是本实施例中的导向及止水结构的示意图。
19.图5是本实施例提供的海流能发电示意图。
20.图标：1-浮力球；2-传动轴；3-飞轮；4-棘轮；5-发电机；6-拉绳；7-锚固体；8-棘爪；9-发条；10-拉盘；11-轴承；12-支撑架；13-导向及止水结构；14-减速器；15-托辊；16-环压橡胶。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实施例提供的一种海流能发电装置，包括浮力球1、拉绳6和锚固体7。锚固体7为混凝土重力锚或混凝土桩，依靠自重或锚桩固定在海底，与浮力球1通过拉绳6连接，拉绳6用于系泊浮力球1。浮力球1的总体质量略小于海水浮力，约为浮力的0.90～0.95，浮力球1处于潜浮状态，其顶部露出于海面。浮力球1可随海流、波浪自由运动，使得拉绳6张紧或松弛。拉绳6由高分子材料制成，具有高强、耐磨和柔软性，能够承受浮力球1的反复拉伸。
23.浮力球1为椭球体，球壳由厚壁橡胶制成。浮力球1的球壳内部设有传动轴2、支撑架12、导向及止水结构13、棘轮4、发条9、飞轮3、减速器14和发电机5。其中，支撑架12固定于球壳内部，用于支撑轴和发电机5。发电机5位于浮力球的端部，浮力球可为发电机5、飞轮3、减速器14等传动部分设置一个封闭的隔仓，发电机5通过固定件11固定于支撑架12上。发电机5通过减速器14与传动轴2连接，传动轴2的中间固定有棘轮4。棘轮4外侧套设有拉盘10。拉盘10的两侧均设有一台飞轮3、一台减速器14和一台发电机5。减速器14是齿轮连接结构，该齿轮连接结构的小齿轮端与传动轴2上的棘轮4同轴固定连接，大齿轮端与发电机5同轴
固定连接。飞轮3为钢质材料，具有一定的质量，用于储存动能。
24.拉盘10上侧面装有发条9。发条9为卷带状钢片。拉盘10上缠绕连接拉绳6，拉绳6的另一端与锚固体7连接。拉绳6通过进绳口进入球壳内，进入处内侧设有导向及止水结构13，拉绳6经过导向及止水结构13与拉盘10相连。导向及止水结构13的表面形成凹面托辊，围绕进出绳口设置四个导向托辊，而在中心处形成导绳通道并采用橡胶环压止水，用于引导拉绳6并对拉绳6任意方向的拉力进行导向。发条9卷绕于拉盘10上，用于驱动拉盘10转动，与拉绳6卷绕方向相反。拉盘10上通过转动连接结构而连接棘爪8，棘爪8与棘轮4上的棘齿相配合。棘爪8一端通过转动副设于拉盘10上，另一端与棘轮4的棘齿上的齿槽配合。当拉盘10相对棘轮4反向转动时，棘爪8插入齿槽内将棘轮4锁死，使得拉盘10转动带动棘轮4、传动轴2转动，进一步带动发电机5发电。当拉盘10相对棘轮4正向转动时，棘爪8被棘齿背抬起，在棘轮4上打滑，拉盘10在棘轮4上空转，使得传动轴2的转动不受拉盘10的影响。拉绳6的一端固定于拉盘10上，拉绳6的卷绕方向与棘轮4上棘齿的倾斜方向相反。本实施例中，棘齿方向设为逆时针方向，拉绳6缠绕方向为顺时针方向，发条9缠绕方向为逆时针。当浮力球1在海流作用下漂流时，拉绳6受力张紧，拉绳6通过导向及止水结构13带动拉盘10顺时针旋转，此时上紧发条9，联动棘爪8带动棘轮4和传动轴2转动，并通过传动轴2两侧减速器14提速后带动发电机5发电。当浮力球1回荡时，拉绳6松弛，拉盘10不再受拉绳6牵引，棘爪8松开棘轮4，飞轮3依靠惯性继续带动传动轴2转动，使得平稳发电。拉盘10受上紧的发条9的驱动，使得拉盘10逆时针转动，在导向托辊13的作用下将拉绳6收拢并缠绕在拉盘10上。由于波浪的持续往复，浮力球来回飘荡，拉绳6随之反复收紧和松弛，通过拉盘10和棘轮4驱动传动轴2单向转动，使得发电机5持续平稳发电。
25.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种海流能发电装置，包括发电结构，所述发电结构包括传动轴(2)、减速器(14)、发电机(5)，所述传动轴(2)通过减速器(14)与发电机(5)主轴连接，其特征在于，所述发电装置包括锚固体(7)、拉绳(6)、所述发电结构，所述发电结构设于浮力球(1)的球壳所包围的区域内，所述锚固体(7)固定于海底，与所述浮力球(1)通过所述拉绳(6)连接，其中，所述浮力球(1)的球壳内设有：-棘轮(4)，固定于传动轴(2)上；-拉盘(10)，套设于所述棘轮(4)上，所述拉盘(10)上设有棘爪(8)，与所述棘轮(4)上的棘齿相配合，所述拉绳(6)的一端固定并卷绕于所述拉盘(10)上，卷绕方向与所述棘齿倾斜方向相反；-发条(9)，卷绕于所述拉盘(10)上，与所述拉绳(6)卷绕方向相反，用于驱动拉盘(10)转动。2.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述传动轴(2)上设有飞轮(3)，用于储存动能。3.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述浮力球(1)的球壳内设有导向及止水结构(13)，用于引导拉绳(6)。4.根据权利要求3所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述导向及止水结构(13)的两端由四个凹面托辊(15)构成，中间采用环压橡胶(16)止水，所述四个凹面托辊(15)的托辊面围成孔，用于所述拉绳(6)穿过。5.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述浮力球(1)为椭球体。6.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述浮力球(1)的材质为厚壁橡胶。7.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述锚固体(7)为混凝土或锚桩。8.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置，其特征在于，所述发条(9)为卷带状钢片。

技术总结
本实用新型提供了一种海流能发电装置，包括发电结构，所述发电结构包括传动轴、减速器、发电机，所述发电装置包括锚固体、拉绳、所述发电结构，所述发电结构为浮力球，所述发电结构设于浮力球的球壳所包围的区域内，所述锚固体固定于海底，与所述浮力球通过所述拉绳连接，其中，所述浮力球的球壳内设有：棘轮，固定于传动轴上；拉盘，套设于所述棘轮上，所述拉盘上设有棘爪，与所述棘轮上的棘齿相配合，所述拉绳的一端固定并卷绕于所述拉盘上，卷绕方向与所述棘齿倾斜方向相反；发条，卷绕于所述拉盘上，与所述拉绳卷绕方向相反，解决了现有技术中存在的海流能发电装置结构复杂、海域适应性差的技术问题。技术问题。技术问题。


技术研发人员：黄世强 张春生 徐建军
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/6/2