本发明属于液力机械和液力发动机领域，特别涉及一种基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置。
背景技术
随着经济的发展，煤炭、石油、天然气等化石能源的供应日趋紧张，环境污染不断加剧，开发利用绿色可再生能源成为解决当前能源紧张和环境污染问题的有效途径。潮流能和波浪能作为一种清洁无污染的绿色可再生能源，具有储量大、分布广、环境污染小等特点，近年来受到各国的重视，各种潮流能和波浪能发电装置不断被开发产生。潮流能利用的核心装置为水轮机，根据潮流方向和水轮机旋转轴方向的关系，主要分为水平轴式和垂直轴式。垂直轴式水轮机结构相对简单，能适应各个方向来流，对水深要求不高，一直是研究和应用的热点机型。漂浮式潮流能发电装置具有结构相对简单，对船厂的制造技术要求不高，制造成本相对较低，安装、运输、维护检修方便等特点，随着技术的发展，漂浮式发电装置已成为开发研究和应用的热点。但是，漂浮式潮流能发电装置的突出问题是受海洋风浪影响大，发电稳定性差。另外，由于潮流与潮汐的涨落相伴，具有周期性，所以在潮流流速低的时候，普通形式的潮流能发电装置就会停止运行，发电就会中断。针对漂浮式潮流能发电装置的突出问题，发明一种结构简单，生产和制造成本低，安装方便、经济，发电性能稳定，可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，生产和制造成本低，安装方便、经济，发电性能稳定，可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置，其创新点在于：包括框架载体机构、潮流能发电机构和波浪能浮子机构，
所述框架载体机构包括水轮机、浮力箱、至少垂直设置于浮力箱四角的支撑立管以及设置于支撑立管上端，且与支撑立管对应呈十字型交叉的水平支撑架，且所述水平支撑架的中心设有发电机舱安装孔；所述浮力箱正中心内部设有水轮机底座，所述水轮机通过水轮机底座与浮力箱固定连接，且水轮机底座和发电机舱安装孔的中心轴线为同一条直线；
所述潮流能发电机构包括发电机舱和发电主轴，所述发电主轴穿过发电机舱安装孔，且发电主轴下端通过水润滑轴承置于框架载体机构的水轮机底座中；所述发电主轴的上端通过传动法兰和传动轴与发电机舱相连，且发电机舱搭于框架载体机构的发电机舱安装孔上；所述发电主轴上还设有上轮盘和下轮盘，所述上轮盘和下轮盘上对应分布有若干个沿轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板，所述各轮辐翼型板的两端分别固定连接矩形形状的轮辐平板和翼型形状的轮辐平板，且矩形形状的轮辐平板与各轮盘固定连接，上、下对应的两翼型形状的轮辐平板之间连接有叶片；
所述波浪能浮子机构包括浮子和永磁体，所述永磁体通过限位器固定安装于支撑立管的上部，且永磁体的另一端与水平支撑架固定连接；所述浮子套接在永磁体上，且浮子内部装有励磁绕组。
进一步地，所述潮流发电机构中的轮辐翼型板内端宽，外端窄，为梯形结构，断面为naca0030翼型。
本发明的优点在于：
（1）本发明基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置，采用框架载体结构形式，可使装置能在任意方向的潮流和波浪中进行电能的转换；同时，框架载体结构具有小水线面特征，这样可使装置具有较小的波流载荷和运动响应，提高了装置的耐波性能，且装置同时利用潮流能和波浪能发电，提高了海洋能的利用率，同时也可实现电能互补；此外，本发明结构简单，生产和制造成本低，安装方便、经济，发电性能稳定，可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电；
（2）本发明基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置，其中，波浪能浮子机构中浮子充当动子的载体，而框架载体机构中支撑立管充当定子的载体，非常方便的将波浪能发电部分和框架载体结合起来；
（3）本发明基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置，其中，潮流发电机构中的轮辐翼型板采用截面为翼型的梯形结构形式，既考虑了工程应用中强度需要，又降低了轮辐板自重，同时也减小了绕流影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于框架载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置的结构示意图。
图2为图1中框架载体机构的结构示意图。
图3为图1中潮流能发电机构的结构示意图。
图4为图3中主轴和轮盘的结构示意图。
图5为图3中轮辐翼型板的结构示意图。
图6为图3中叶片的结构示意图。
图7为图1中波浪能浮子机构的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例于聚流载体的漂浮式潮流能和波浪能综合利用装置，如图1所示，包括框架载体机构、潮流能发电机构和波浪能浮子机构。
框架载体机构1的具体结构，如图1和2所示，包括一长方体结构的浮力箱1和垂直设置于浮力箱四角的支撑立管2，以及设置于支撑立管2上端，且与支撑立管2对应呈十字型交叉的水平支撑架3，且水平支撑架3的中心设有发电机舱安装孔12；支撑立管2以焊接的形式固定于浮力箱1的四个角附近，为水平支撑架3和波浪能发电机构提供支撑，同时也提供一部分浮力；在浮力箱1正中心内部设有水轮机底座13，水轮机通过水轮机底座13与浮力箱1固定连接，且水轮机底座13和发电机舱安装孔12的中心轴线为同一条直线。
潮流能发电机构的具体结构，如图3所示，包括发电机舱4和发电主轴6，发电主轴6穿过发电机舱安装孔12，且发电主轴6下端通过水润滑轴承置于框架载体机构1的水轮机底座13中；发电主轴6的上端通过传动法兰5和传动轴14与发电机舱4相连，且发电机舱4搭于框架载体机构的发电机舱安装孔12上；发电主轴6上还设有上、下轮盘7，两轮盘7上对应分布有两个沿轮盘圆周方向均匀分布的轮辐翼型板8，如图5所示，各轮辐翼型板8的两端分别以焊接的方式固定连接矩形形状的轮辐平板17和翼型形状的轮辐平板18，且矩形形状的轮辐平板17与各轮盘7固定连接，如图3所示，上、下对应的两翼型形状的轮辐平板18之间连接有叶片9。
如图4所示，每个轮盘7上分别开有2个连接槽15，每个连接槽15上开有2个槽连接孔16；如图5所示，每个矩形形状的轮辐平板17开有2个轮辐平板连接孔19，每个翼型形状的轮辐平18开有2个翼型形状轮辐平板连接孔20，2个叶片9是截面为naca0018翼型的直叶片，如图6所示，每个叶片9的两端都开有2个叶片连接孔21，如图3所示，矩形形状的轮辐平板17放入连接槽15中，并通过连接螺栓与轮盘7相连，每个叶片9的两端分别通过连接螺栓与翼型形状的轮辐平板18相连，这样叶片9在水流的作用下会发生旋转运动，从而带动主轴6旋转。轮辐翼型板8内端宽，外端窄，为梯形结构，既有利于提高自身强度，又有利于减轻自身重量，且轮辐翼型板8截面采用naca0030，可以降低自身绕流影响，提高叶片的性能。
波浪能浮子机构3的具体结构，如图7所示，包括浮子11和永磁体10，永磁体10通过限位器22固定安装于支撑立管2的上部，且永磁体10的另一端与水平支撑架3固定连接；浮子11套接在永磁体10上，且浮子11内部装有励磁绕组，这样浮子11在随波浪上下运动时就会切割磁感线，从而实现电能的转换。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。