一种浮力式潮汐发电设备的制作方法

一种浮力式潮汐发电设备属于可再生能源利用领域。

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背景技术：

由月球引力产生的海洋潮汐现象，蕴含着取之不尽、用之不竭的能量。通常采用在海湾筑坝，利用潮汐形成的海水落差和水轮发电机组生产电能。这种方式不仅投资大，而且电能产量受潮汐周期性及有限的水位落差所制约，还会影响海洋生态环境，因此，海洋潮汐能尚未得到较好地开发利用。一种浮力式潮汐发电设备，利用涨潮时浮力仓上升的浮力，将重力锤提升至一定高度，使潮汐能转换为可积累、储存的重力锤势能，再通过有计划地释放重力锤的势能发电，可以将潮汐能转换为不受潮汐周期制约的、产量比较稳定的电能。此外，这种设备成本较低，施工、安装简便，利于通过增加发电设备数量扩大电力生产规模，还不会影响海洋生态环境。适用于沿海地区利用海浪和潮汐资源建设海上电站。

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技术实现要素：

一种浮力式潮汐发电设备是由固定装置、浮力仓装置、重力锤装置、传动索装置、发电装置构成：固定装置由圆柱体基础(1)、垂直固定在圆柱体基础(1)上的圆管型脊柱(2)、水平固定在圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)、及固定在圆管型脊柱(2)外表面的定位齿形体(4)构成；浮力仓装置由密闭的球冠形壳体(5)，一端固定在球冠形壳体(5)底部球面中心、另一端贯穿球冠壳体(5)的套管(6)，及位于套管(6)外侧的楔形弹性插销(7)构成；重力锤装置由具有垂直通道(8)的圆柱体重力锤(9)，位于垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)，垂直固定在圆柱体重力锤(9)底面并与圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)处于同一对称轴的、内壁具有单向上行齿形体(10)的套管形上行体(11)构成；传动索装置由固定在圆柱体重力锤(9)顶面的固定锚(12)，固定在圆柱体重力锤(9)顶面、具有弹性发条(13)和固定支架(20)的复位滑轮(14)，及一端固定在固定锚(12)、另一端绕过变速器(17)外侧的传动滑轮(16)固定在复位滑轮(14)的柔性传动索(15)构成；发电装置由具有传动滑轮(16)的四台变速器(17)及与变速器(17)连接的四台发电机(18)构成；圆管型脊柱(2)贯穿球冠壳体(5)的套管(6)、重力锤装置的垂直通道(8)和重力锤装置的套管形上行体(11)，利于潮水上涨时球冠壳体(5)沿着圆管型脊柱(2)升高同时，推动重力锤装置的套管形上行体(11)及圆柱体重力锤(9)沿着圆管型脊柱(2)升高，不断增加圆柱体重力锤(9)势能；落潮时，位于套管(6)外侧的楔形弹性插销(7)在球冠壳体(5)自重作用下自动向内收缩，球冠壳体(5)可以随着潮落下降，而位于圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)与固定在圆管型脊柱(2)外表面的定位齿形体(4)啮合，可以防止圆柱体重力锤(9)下行，利于积累、储存圆柱体重力锤(9)势能，此时浮力式潮汐发电设备进入蓄能模式；复位滑轮(14)及其弹性发条(13)，在圆柱体重力锤(9)上升时可以将柔性传动索(15)收紧，在圆柱体重力锤(9)下降时可以控制柔性传动索(15)缓慢释放；柔性传动索(15)一方面具有悬挂圆柱体重力锤(9)作用，另一方面可以带动变速器(17)外侧的传动滑轮(16)转动；当位于圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)缩进垂直通道(8)内壁时，圆柱体重力锤(9)缓慢下行，柔性传动索(15)带动变速器(17)外侧的传动滑轮(16)转动，通过变速器(17)使发电机(18)高速运转，浮力式潮汐发电设备进入发电模式；四台变速器(17)及与变速器(17)连接的四台发电机(18)以水平固定在圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)的圆心对称分布，利于浮力式潮汐发电设备平衡稳定；固定在圆柱体重力锤(9)顶面的四个固定锚(12)，及固定在圆柱体重力锤(9)顶面、具有弹性发条(13)和固定支架(20)的四个复位滑轮(14)，与位于圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)边缘的传动滑轮(16)对应排列在圆柱体重力锤(9)顶面的边缘区域，并通过柔性传动索(15)将圆柱体重力锤(9)的势能转换为传动滑轮(16)的转动动能，再由发电机(18)将变速器(17)输出的转动动能转换为电能。

将安装在一定范围内海滩上的多台浮力式潮汐发电设备联网，采用程序化控制每台浮力式潮汐发电设备蓄能、发电模式，实现持续、稳定的电能生产。

4、附图说明

图1是一种浮力式潮汐发电设备纵向剖视图。图2是固定装置示意图。图3是浮力仓装置示意图。图4是重力锤装置示意图。图5是重力锤装置纵向剖视图。图6是发电装置平面布置示意图。图7是复位滑轮(14)主视图。图8是复位滑轮(14)侧视图。图9是弹性发条(13)示意图。图10是固定锚(12)示意图。

5、具体实施方式

一种浮力式潮汐发电设备由固定装置、浮力仓装置、重力锤装置、传动索装置、发电装置构成。固定装置由圆柱体基础(1)、垂直固定在圆柱体基础(1)上的圆管型脊柱(2)、水平固定在圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)、及固定在圆管型脊柱(2)外表面的定位齿形体(4)构成；浮力仓装置由球冠形壳体(5)、一端固定在球冠形壳体(5)底部球面中心另一端贯穿球冠壳体(5)的套管(6)、及位于套管(6)外侧的楔形弹性插销(7)构成；重力锤装置由具有垂直通道(8)的圆柱体重力锤(9)，位于垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)，垂直固定在圆柱体重力锤(9)底面并与圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)处于同一对称轴的、内壁具有单向上行齿形体(10)的套管形上行体(11)构成；传动索装置由固定在圆柱体重力锤(9)顶面的固定锚(12)，固定在圆柱体重力锤(9)顶面、具有弹性发条(13)和固定支架(20)的复位滑轮(14)，及一端固定在固定锚(12)另一端绕过变速器(17)外侧的传动滑轮(16)固定在复位滑轮(14)的柔性传动索(15)构成；发电装置由具有传动滑轮(16)的四台变速器(17)及与变速器(17)连接的四台发电机(18)构成。

将固定装置的圆柱体基础(1)及垂直固定在圆柱体基础(1)上的圆管型脊柱(2)固定安置在海水较浅的海滩上，球冠壳体(5)及其套管(6)、重力锤装置及其垂直通道(8)和套管形上行体(11)依次套装在圆管型脊柱(2)下部，球冠壳体(5)在浮力作用下处于海平面位置。四台变速器(17)及与变速器(17)连接的四台发电机(18)以水平固定在圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)的圆心对称分布，利于浮力式潮汐发电设备平衡稳定；固定在圆柱体重力锤(9)顶面的四个固定锚(12)，及固定在圆柱体重力锤(9)顶面、具有弹性发条(13)和固定支架(20)的四个复位滑轮(14)，与位于圆管型脊柱(2)顶端的圆形平台(3)边缘的传动滑轮(16)对应排列在圆柱体重力锤(9)顶面的边缘区域，并通过柔性传动索(15)将圆柱体重力锤(9)的势能转换为传动滑轮(16)的转动动能，再由发电机(18)将变速器(17)输出的转动动能转换为电能。

浮力式潮汐发电设备蓄能模式运行时，位于圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)伸出并与圆管型脊柱(2)外表面的定位齿形体(4)啮合，只允许圆柱体重力锤(9)单向上行，并可防止圆柱体重力锤(9)下滑，利于潮水上涨时球冠壳体(5)沿着圆管型脊柱(2)升高同时，推动重力锤装置的套管形上行体(11)及圆柱体重力锤(9)沿着圆管型脊柱(2)不断升高，增加圆柱体重力锤(9)势能。落潮时，位于套管(6)外侧的楔形弹性插销(7)在球冠壳体(5)自重作用下向内收缩，球冠壳体(5)可以随着潮落下降至海面，而位于圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)可以防止圆柱体重力锤(9)下行，达到积累、储存势能的目的；柔性传动索(15)一方面具有悬挂圆柱体重力锤(9)作用，另一方面可以带动变速器(17)外侧的传动滑轮(16)转动；在圆柱体重力锤(9)上升时，传动滑轮(16)可以将柔性传动索(15)收紧。

当圆柱体重力锤(9)被球冠壳体(5)不断推向高处抵达圆管型脊柱(2)顶端时，浮力式潮汐发电设备进入发电模式，位于圆柱体重力锤(9)垂直通道(8)内壁的楔形电动插销(19)缩进垂直通道(8)内壁，圆柱体重力锤(9)在自身重力作用下开始缓慢下行，复位滑轮(14)及其弹性发条(13)，在圆柱体重力锤(9)下降时可以控制柔性传动索(15)缓慢释放；随着圆柱体重力锤(9)下降，柔性传动索(15)从复位滑轮(14)中被不断拉出，带动变速器(17)外侧的传动滑轮(16)持续转动，通过变速器(17)使发电机(18)高速运转，将圆柱体重力锤(9)的势能转换为电能。将安装在一定范围内海滩上的多台浮力式潮汐发电设备联网，采用程序化控制每台浮力式潮汐发电设备蓄能、发电模式，实现持续、稳定的电能生产。