一种海上发电装置

1.本实用新型涉及海上发电技术领域，特别是涉及一种海上发电装置。


背景技术：

2.随着煤炭、石油等传统能源的消耗和价格的不断上涨，国际社会对气候变化、环境保护等问题日益关注，寻找可替代能源的需求迫在眉睫；海洋占地球总表面积70％以上，海洋能包括风能、海流能、太阳能等，其开发潜力巨大。
3.目前，海上发电装置的海流能发电装置固定安装在与海底连接的固定杆上，海流能叶片无法跟随水流流向进行转向，海流能叶片无法与海水流向始终相对，导致海流能的利用率低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：现有海上发电装置的海流能发电装置为固定安装，海流能发电叶片无法跟随海水流向进行转向，导致海流能利用率低。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种海上发电装置，包括控制器、水流流向传感器、竖直布置的筒体和设置在所述筒体下端的用于将所述筒体连接于海底的固定座；所述筒体的外侧下部同轴转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的下端设有沿所述筒体的径向向外延伸的第一固定杆，所述第一固定杆远离所述筒体的一端连接有第一水流发电装置，所述第一水流发电装置的输入端连接有与所述第一固定杆同轴布置的第一叶轮；
6.所述筒体的外侧连接有第一电机，所述第一电机布置在所述第一齿轮上方，所述第一电机的输出轴传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；
7.所述水流流向传感器和所述第一电机均与所述控制器电连接。
8.作为优选方案，所述水流发电装置包括与所述第一固定杆远离所述筒体的一端连接的第一密封箱体，设置在所述第一密封箱体内的第一发电主体和与所述固定杆同轴布置的第一转轴；所述第一发电主体的输入端与所述第一转轴的第一端连接，所述第一转轴的第二端密封穿过所述第一密封箱体远离所述第一固定杆的一侧并连接所述第一叶轮。
9.作为优选方案，所述第一发电主体包括第一增速齿轮箱和第一发电机，所述第一增速齿轮箱的输入轴与所述第一转轴止转连接，所述第一增速齿轮箱的输出轴与所述第一发电机的输入端止转连接。
10.作为优选方案，所述第一齿轮的下端设有与所述第一固定杆相对所述筒体对称布置的第二固定杆，所述第二固定杆与所述第一固定杆同轴布置，所述第二固定杆远离所述筒体的一端连接有第二水流发电装置，所述第二水流发电装置的输入端连接有与所述第二固定杆同轴布置的第二叶轮。
11.作为优选方案，所述海上发电装置还包括风力发电装置和风向检测器，所述筒体的上端插设有立柱，所述立柱的上端连接所述风力发电装置；
12.所述筒体的外侧上部连接有第二电机，所述第二电机的输出轴传动连接有第三齿
轮，所述立柱的外侧上部同轴止转连接有与所述第三齿轮相啮合的第四齿轮；
13.所述风向检测器和所述第二电机均与所述控制器电连接。
14.作为优选方案，所述风力发电装置包括壳体，所述壳体内设有第三发电主体，所述壳体的第一端同轴转动连接有第三转轴，所述第三转轴位于所述壳体外的一端同轴连接有第三叶轮，所述第三转轴位于所述壳体内的一端与所述第三发电主体的输入端连接。
15.作为优选方案，所述壳体的第二端设有与所述第三转轴同轴布置的横杆，所述横杆远离所述壳体的一端设有尾翼，所述尾翼呈燕尾状。
16.作为优选方案，所述第一电机和所述第二电机均为失电刹车式步进电机。
17.作为优选方案，所述第二电机设置在所述第一电机的上方，所述筒体上设有支架，所述支架布置在所述第一电机和所述第二电机之间，所述支架铺设有太阳能电池板。
18.本实用新型的一种海上发电装置与现有技术相比，其有益效果在于：
19.本实用新型的海上发电装置，筒体的外侧下部同轴转动连接有第一齿轮，第一齿轮的下端设有沿筒体的径向向外延伸的第一固定杆，第一固定杆远离筒体的一端连接有第一水流发电装置，第一水流发电装置的输入端连接有与第一固定杆同轴布置的第一叶轮；筒体的外侧连接有第一电机，第一电机布置在第一齿轮上方，第一电机的输出轴传动连接有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合；水流流向传感器和第一电机均与控制器电连接；使用时，通过水流传感器测出海水的流动方向，控制器向第一电机发送电信号，第一电机驱动第二齿轮转动，使得与第二齿轮啮合的第一齿轮绕筒体转动，进而使得设置在第一齿轮下端的第一固定杆转动，最终使得设置在第一固定杆上的第一叶轮转动至与海水流向相对；因此，本实用新型的水流发电装置能够根据海水流向进行转向，提高了海流能的利用率。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例海上发电装置的结构示意图；
21.图2是第一水流发电装置的结构示意图；
22.图中，1、筒体；11、第一齿轮；12、第一固定杆；13、第一电机；131、固定板；132、传动轴；14、第二齿轮；15、第二固定杆；16、立柱；17、第二电机；18、第三齿轮；19、第四齿轮；2、固定座；3、发电装置；31、第一密封箱体；32、第一发电主体；321、第一增速齿轮箱；322、第一发电机；33、第一转轴；4、第一叶轮；5、第二水流发电装置；6、第二叶轮；7、风力发电装置；71、壳体；72、第三发电主体；73、第四转轴；74、第三叶轮；75、横杆；76、尾翼；8、支架；9、太阳能电池板。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
24.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些
术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
25.如图1、图2所示，本实用新型实施例优选的一种海上发电装置，包括控制器、水流流向传感器、竖直布置的筒体1、设置在所述筒体1下端的用于将所述筒体1连接于海底的固定座2；所述筒体1的外侧下部同轴转动连接有第一齿轮11，所述第一齿轮11的下端设有沿所述筒体1的径向向外延伸的第一固定杆12，所述第一固定杆12远离所述筒体1的一端连接有第一水流发电装置3，所述第一水流发电装置3的输入端连接有与所述第一固定杆12同轴布置的第一叶轮4；所述筒体1的外侧连接有第一电机13，所述第一电机13布置在所述第一齿轮11上方，所述第一电机13的输出轴传动连接有第二齿轮14，所述第二齿轮14与所述第一齿轮11啮合；所述水流流向传感器和所述第一电机13均与所述控制器电连接。
26.使用时，通过水流传感器测出海水的流动方向，控制器向第一电机13发送电信号，第一电机13驱动第二齿轮14转动，使得与第二齿轮14啮合的第一齿轮11绕筒体1转动，进而使得设置在第一齿轮11下端的第一固定杆12转动，最终使得设置在第一固定杆12上的第一叶轮4转动至与海水流动方向相对；因此，本实用新型的水流发电装置能够根据海水流向进行转向，提高了海流能的利用率。
27.具体的，海水流向传感器可以使用公开号为cn109927849a的中国发明专利所公开的基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标；本实施例中，如图1所示，筒体1的外侧设有固定板131，第一电机13的上端固定连接在固定板131的下端，第一电机13的下端通过传动轴132连接第二齿轮14，通过设置传动轴132的长度，使得第一电机13位于水平以上，且使得第一水流发电装置位于水面以下；其中，第一齿轮11和筒体1之间设有轴向挡止结构，具体的，第一齿轮11的中部同轴设有与筒体1的外径相匹配的安装孔，安装孔的侧壁同轴设有向安装孔的中心延伸的环状凸起，筒体1的外侧同轴设有与上述环状凸起相匹配的环状凹槽，环状凸起安装在环状凹槽内，从而使得第一齿轮11能够绕筒体1转动，同时，保证第一齿轮11无法沿筒体1的轴向滑动，实现对第一齿轮11和筒体1之间的轴向挡止。
28.本实用新型的其他实施例中，对于海水水面高度变化较大的区域，可在第一齿轮11和第一固定杆12的下端设有浮力气囊，第一齿轮11和筒体1之间不设置挡止结构，即第一齿轮11能够沿筒体1上下滑动，在浮力气囊的作用下，第一齿轮11和第一水流发电装置3能够相对于筒体1上下滑动，此时，为保证第一电机13与第一齿轮11之间的位置关系保持不变，固定板131上下滑动导向安装在筒体1上，同时在固定板131和第一齿轮11之间设置连接板，从而使得第一电机13能够跟随第一齿轮11同步升降；此外，为保证第一电机13能够与筒体1止转连接，在筒体11的外侧壁上设置有沿筒体1的轴向延伸的滑槽，在固定板131上设有与滑槽匹配的滑块，从而使得固定板131能够相对筒体1上下滑动，并且无法与筒体1之间发生转动。
29.其中，所述水流发电装置3包括与所述第一固定杆12远离所述筒体1的一端连接的第一密封箱体31，设置在所述第一密封箱体31内的第一发电主体32和与所述固定杆12同轴布置的第一转轴33；所述第一发电主体32的输入端与所述第一转轴33的第一端连接，所述第一转轴33的第二端密封穿过所述第一密封箱体31远离所述第一固定杆12的一侧并连接所述第一叶轮4。第一叶轮4上设有多个叶片，各叶片的旋转中心均与第一叶轮的轴向重合。
30.具体的，所述第一发电主体32包括第一增速齿轮箱321和第一发电机322，所述第
一增速齿轮箱321的输入轴与所述第一转轴33止转连接，所述第一增速齿轮箱321的输出轴与所述第一发电机322的输入端止转连接。第一增速齿轮箱321将叶轮的较低转速转换为适于第一发电机322的较高转速，第一发电机322所产生的电能通过导线输送至发电装置的变频装置中，优选的，第一固定杆12为空心杆体，导线从空心杆体的内腔穿入筒体1的内腔，从而提高放散性。
31.进一步的，所述第一齿轮11的下端设有与所述第一固定杆12相对所述筒体1对称布置的第二固定杆15，所述第二固定杆15与所述第一固定杆12同轴布置，所述第二固定杆12远离所述筒体1的一端连接有第二水流发电装置5，所述第二水流发电装置5的输入端连接有与所述第二固定杆12同轴布置的第二叶轮6。由于第二固定杆15与所述第一固定杆12同轴布置，因此第二水流发电装置5的叶轮也能够始终与海水流向相对，从而进一步提高本实施例的海上发电装置发电效率。
32.本实施例中，所述海上发电装置还包括风力发电装置7和风向检测器，所述筒体1的上端插设有立柱16，所述立柱16的上端连接所述风力发电装置7；所述筒体1的外侧上部连接有第二电机17，所述第二电机17的输出轴传动连接有第三齿轮18，所述立柱16的外侧上部同轴止转连接有与所述第三齿轮18相啮合的第四齿轮19；所述风向检测器和所述第二电机17均与所述控制器电连接。
33.当风力发电装置7的叶片与风向夹角较大时，风向检测器测出风向，并向控制器发生电信号，控制器向第二电机17发生使得电机转向得电信号，从而使得风力发电转轴7得叶片转动至于风向相对得方向，从而实现海上风能得高效利用。
34.具体的，所述风力发电装置7包括壳体71，所述壳体71内设有第三发电主体72，所述壳体71的第一端同轴转动连接有第三转轴73，所述第三转轴73位于所述壳体71外的一端同轴连接有第三叶轮74，所述第三转轴73位于所述壳体71内的一端与所述第三发电主体72的输入端连接。
35.进一步的，所述壳体71的第二端设有与所述第三转轴73同轴布置的横杆75，所述横杆75远离所述壳体71的一端设有尾翼76，所述尾翼76呈燕尾状。尾翼76能够提供一部分转向力，避免了风力较大时第二电机17所提供的转向力不足的问题。
36.本实施例中，所述第一电机13和所述第二电机17均为失电刹车式步进电机。将第一电机13和所述第二电机17均设置为失电刹车式步进电机，能够使得第一电机13和所述第二电机17在断电时仍提供锁紧力，使得第一水流发电装置3和风力发电装置7与筒体1之间连接的稳定。
37.本实施例中，所述第二电机17设置在所述第一电机13的上方，所述筒体1上设有支架8，所述支架8布置在所述第一电机13和所述第二电机17之间，所述支架8铺设有太阳能电池板9。太阳能电池板9能够进一步提高海水发电装置对海水能源的综合利用。
38.需要说明的是，本实施例中的海底基础2为现有技术，本实施例中不再赘述。
39.本实用新型的工作过程为：通过水流传感器测出海水的流动方向，控制器向第一电机13发送电信号，第一电机13驱动第二齿轮14转动，使得与第二齿轮14啮合的第一齿轮11绕筒体1转动，进而使得设置在第一齿轮11下端的第一固定杆12转动，最终使得设置在第一固定杆12上的第一叶轮4转动至与海水流动方向相对；当风力发电装置7的叶片与风向夹角较大时，风向检测器测出风向，并向控制器发生电信号，控制器向第二电机17发生使得电
机转向得电信号，从而使得风力发电转轴7得叶片转动至于风向相对得方向。
40.综上，本实用新型实施例提供一种海上发电装置，其设置有第一水流发电装置、第二水流发电装置、风力发电装置和太阳能电池板，第一水流发电装置和第二水流发电装置能够根据海水流向进行转向，风力发电装置能够根据风向进行转向，太阳能电池板能够利用太阳能进行发电，综合利用了海上的水流能、风能和太阳能且能源利用率高。
41.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。