一种漂浮式海洋综合发电站的制作方法

1.本发明涉及海洋发电技术领域，具体涉及一种漂浮式海洋综合发电站。


背景技术：

2.在广袤的海洋中，海水受到大气环流，和星球的引力作用的影响，蕴藏着巨大的能量，待人们去开发和利用，因此有专门研究利用海浪发电，海浪它蕴藏着的巨大能量，它比风力的力量量强几倍，若为我们所用，就能获得巨大旳无污染清洁环保可再生的能源。
3.有利用海浪进行发电的装置，其常规结构是固定在海床上，通过海浪来推动桨叶转动，从而将海浪的动能转换为转动的机械能，然后通过发电机进行发电，一般情况下需要将桨叶固定在水下，在发电的过程中，海浪冲击桨叶，并推动桨叶转动，对固定结构的冲击力较大，需要较强的固定装置，从而建造成本较高。
4.还有利用潮汐能发电的装置，现有的潮汐能发电装置的常规结构是把涨潮的海水像水库一样储存起来，落潮时利用落潮后的势能发电，不能和其它发电方式相配合，且需要提供较大的占地空间。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是现有的海浪发电装置需要承受较大的冲击力，且对潮汐能的利用不足，目的在于提供一种漂浮式海洋综合发电站方法，解决了海浪对发电装置的冲击力较大的问题，同时提升潮汐能的发电效率。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种漂浮式海洋综合发电站，包括：
8.主浮体，其漂浮在海平面上；
9.小浮体，多个小浮体均漂浮在海平面上，且与所述主浮体连接；
10.动力组件，其固定设置在所述小浮体上，且所述动力组件的动力输出端与设置在所述主浮体上的发电组件动力连接；
11.所述动力组件包括：
12.水轮轴，其与所述小浮体可转动连接；
13.水轮组件，其转轴与所述水轮轴固定连接，且所述水轮组件驱动所述水轮轴绕所述水轮轴的中轴线转动；
14.传动件，其设置在所述水轮轴与所述发电组件之间，且将所述水轮轴的动力传递至所述发电组件。
15.具体地，所述小浮体呈矩形结构，所述小浮体的其中一端短边与所述主浮体连接；
16.所述水轮轴与所述小浮体的长边垂直设置，且所述水轮轴的数量为多个，所述水轮组件包括：
17.后置水轮，其与设置在所述小浮体的两侧，且与所述水轮轴固定连接。
18.优选地，所述小浮体的另一端短边设置有矩形槽，所述水轮组件还包括：
19.前置水轮，其设置在所述矩形槽内，且所述前置水轮与穿过所述矩形槽的所述水轮轴固定连接。
20.作为一个优选的实施方式，所述小浮体的数量为多个，多个所述小浮体平行设置；
21.相邻的所述小浮体上的多个所述水轮轴一一对应设置，且对应设置的所述水轮轴同轴且固定连接。
22.优选地，所述前置水轮/所述后置水轮的下半部分设置在海平面之下，所述前置水轮/所述后置水轮的上半部分设置在海平面之上。
23.具体地，所述前置水轮/所述后置水轮包括：
24.叶片轴轮，其套装在所述水轮轴上，且与所述水轮轴固定连接；
25.叶片组件，其固定设置在所述叶片轴轮的外环面，所述叶片组件的叶面与所述水轮轴不垂直。
26.进一步，所述叶片组件包括：
27.叶片支架轴，多个所述叶片支架轴与所述叶片轴轮的外环面固定连接，且相邻的两个所述叶片支架轴之间的夹角相等；
28.第一叶片，其具有迎水面和背水面；
29.第一转环，其套装在所述叶片支架轴上，且与所述叶片支架轴可转动连接，所述第一叶片的其中一边与所述第一转环固定连接；
30.第二叶片，其具有迎水面和背水面；
31.第二转环，其套装在所述叶片支架轴上，且与所述叶片支架轴可转动连接，所述第二叶片的其中一边与所述第二转环固定连接；
32.闭合弹力件，其第一端与所述第一叶片的迎水面固定连接，所述闭合弹力件的第二端与所述第二叶片的迎水面固定连接，所述闭合弹力件对所述第一叶片和所述第二叶片施加对向的作用力；
33.设定：
34.处于水下状态时，所述第一叶片与所述第二叶片之间的夹角为a，a≤180
°
；
35.处于水上状态时，所述第一叶片与所述第二叶片之间的夹角为b，b＞0
°
；
36.其中，a＞b。
37.优选地，所述叶片组件还包括：
38.限位支架，其与所述叶片支架轴固定连接，且位于所述第一叶片的背水面与所述第二叶片的背水面之间；
39.所述限位支架的夹角不大于a。
40.进一步，所述发电站还包括潮汐组件，其具有动力端和发电端，多组所述潮汐组件的动力端均与所述主浮体连接，多组所述潮汐组件的发电端相对海床固定设置；
41.所述潮汐组件包括：
42.传动杠杆，其第一端与所述主浮体连接；
43.齿轮换向机构，其输入端与所述传动杠杆的第二端连接，所述齿轮换向机构用于将直线机械能转换为回转机械能；
44.发电机，其动力输入端与所述齿轮换向机构的动力输出端连接。
45.优选地，所述潮汐组件还包括：
46.支撑点，其固定设置在所述主浮体与所述齿轮换向机构之间的海床上，所述支撑点用于支撑所述传动杠杆的中段，且所述支撑点与所述传动杠杆的中段转动连接，所述支撑点与所述传动杠杆第一端之间的距离小于所述支撑点与所述传动杠杆第二端之间的距离。
47.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
48.本发明通过设置漂浮在海平面上的主浮体和小浮体，在主浮体上安装发电组件，在小浮体上安装动力组件，通过水轮组件将海浪的动力转换为水轮轴的回转运动，并通过传动件将回转运动传递至发电组件；
49.通过小浮体将水轮组件悬浮在海平面上，减少海浪对固定组件的冲击力，在冲击力过大时，可以起到良好的缓冲，避免造成损坏，同时，通过设置水轮组件的结构，增加能量转换比，提升发电效率；
50.通过在主浮体上连接潮汐组件，即通过齿轮换向机构将主浮体的随潮汐的上下直线运动转换为回转运动，并通过发电机进行发电操作，能够有效的与其余的发电方式进行配合，增加发电效率。
附图说明
51.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
52.图1是根据本发明所述的一种漂浮式海洋综合发电站的结构示意图。
53.图2是根据本发明所述的前置水轮/后置水轮的结构示意图。
54.图3是根据本发明所述的前置水轮/后置水轮侧视图。
55.图4是根据本发明所述的叶片组件的轴视图。
56.图5是根据本发明所述的潮汐组件的结构示意图。
57.附图标记：1-主浮体，2-小浮体，3-水轮轴，4-后置水轮，5-矩形槽，6-前置水轮，7-潮汐组件；
58.10-叶片轴轮，20-叶片组件，21-叶片支架轴，22-第一叶片，23-第一转环，24-第二叶片，25-第二转环，26-限位支架，27-闭合弹力件，71-传动杠杆，72-支撑点。
具体实施方式
59.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
60.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
61.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
62.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
63.在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-5并结合实施方式来详细说明本发明。
64.实施例一
65.如图1所示，一种漂浮式海洋综合发电站，包括主浮体1、小浮体2、动力组件。
66.主浮体1漂浮在海平面上，为了避免整个装置被海水冲走，需要对主浮体1进行固定，本实施例中通过可调节触足进行固定，在主浮体1的近岸段【可以为靠岛、靠礁等，包括缘海岸，岛屿，岛礁，人工岛，修建堤坝】安装触足，在海岸安装海岸足，在海滩安装海滩足。
67.多个小浮体2均漂浮在海平面上，且与主浮体1连接，通过主浮体1对多个小浮体2进行定位和固定，增加小浮体2的稳定性。
68.动力组件固定设置在小浮体2上，且动力组件的动力输出端与设置在主浮体1上的发电组件动力连接，通过设置在小浮体2上的动力组件将海浪的动能进行采集，并传递至发电组件进行发电，将发电组件放置在主浮体1上，增加发电组件的稳定性，避免将发电组件设置在小浮体2上可能导致的倾覆等以外情况。
69.动力组件包括水轮轴3、水轮组件和传动件。
70.水轮轴3与小浮体2可转动连接，水轮组件的转轴与水轮轴3固定连接，且水轮组件驱动水轮轴3绕水轮轴3的中轴线转动，即通过水轮轴3将水轮组件安装在小浮体2上，并且当海浪冲击在水轮组件上时，海浪将水轮组件带动以水轮轴3为中轴线转动，实现将海浪的能力转换为水轮轴3的转动动力。
71.传动件设置在水轮轴3与发电组件之间，且将水轮轴3的动力传递至发电组件，通过传动件可以将水轮轴3的回转运动传递至发电组件，即常规的可以采用齿轮轴、皮带、链条等，实现回转运动的转移，然后将回转运动输入发电组件，实现发电。
72.常规的发电组件为发电机，通过转动带动线圈转动，在电磁感应的作用下产生电能。
73.实施例二
74.本实施例对小浮体2和动力组件的具体结构进行说明。
75.如图1和图3所示，小浮体2呈矩形结构，小浮体2的其中一端短边与主浮体1连接；水轮轴3与小浮体2的长边垂直设置，且水轮轴3的数量为多个，且一般情况下，将小浮体2的长边沿海浪移动方向设置，可以使海浪不对小浮体2的侧面进行冲击。
76.水轮组件包括后置水轮4，后置水轮4与设置在小浮体2的两侧，且与水轮轴3固定连接，
77.后置水轮4包括叶片轴轮10和叶片组件20，叶片轴轮10套装在水轮轴3上，且与水轮轴3固定连接；叶片组件20固定设置在叶片轴轮10的外环面，叶片组件20的叶面与水轮轴3不垂直。
78.后置水轮4的下半部分设置在海平面之下，后置水轮4的上半部分设置在海平面之上。
79.海浪在对水轮组件进行冲击式，海浪对叶片组件20的下部分进行冲击，使得叶片组件20在海浪的冲击下产生移动，同时因为叶片组件20绕叶片轴轮10环形固定连接，从而使得叶片轴轮10产生转动，进而带动与叶轮轴轮连接的水轮轴3转动。
80.另外，因为设置了多个水轮组件，以图1的方位为例，当海浪从上向下冲击时，位于上侧的水轮组件会先经受海浪的冲击，然后将海浪的部分动能转换为转动后，再由下侧的水轮进行能量转换操作，因此会出现上侧的冲击大于下侧的冲击的情况，为了避免上侧的水轮组件承载的冲力过大，在上侧设置额外的前置水轮6。
81.为了实现对前置水轮6的安装，在小浮体2的另一端短边设置有矩形槽5，水轮组件还包括前置水轮6。
82.前置水轮6的结构与后置水轮4结构相同，前置水轮6包括叶片轴轮10和叶片组件20，叶片轴轮10套装在水轮轴3上，且与水轮轴3固定连接；叶片组件20固定设置在叶片轴轮10的外环面，叶片组件20的叶面与水轮轴3不垂直。
83.前置水轮6设置在矩形槽5内，且前置水轮6与穿过矩形槽5的水轮轴3固定连接，前置水轮6和上侧的后置回轮平行设置。
84.前置水轮6的下半部分设置在海平面之下，前置水轮6的上半部分设置在海平面之上。
85.实施例三
86.为了增加水轮组件的安装数量，小浮体2的数量为多个，多个小浮体2平行设置，同时为了减少传动件的数量，设定相邻的小浮体2上的多个水轮轴3一一对应设置，且对应设置的水轮轴3同轴且固定连接。即如图1所示，一个水轮轴3贯穿多个小浮体2，并连接多个水轮组件。
87.在这个过程中水轮组件吸纳了大量的海浪冲击力，也可减轻海浪对主浮体1的损伤，使我们的浮体平台更加平稳安全。
88.实施例四
89.叶片组件20在进行转动时，位于海平面下的叶片组件20需要大面积，增加海浪对叶片组件20的冲击力，位于海平面上的叶片组件20需要小面积，减少空气对叶片组件20的阻力，在增大冲击力+减少阻力的共同作用下，可以加大能量的转化效率。
90.如图2、3、4所示，因此本实施例提供能够实现上述功能的叶片组件20，叶片组件20包括叶片支架轴21、第一叶片22、第一转环23、第二叶片24和第二转环25。
91.多个叶片支架轴21与叶片轴轮10的外环面固定连接，且相邻的两个叶片支架轴21之间的夹角相等，即多个叶片支架轴21呈放射状分布。
92.为了便于描述，设定第一叶片22具有迎水面和背水面，第二叶片24具有迎水面和背水面；其中迎水面为面对海浪冲击的侧面，背水面即为另一侧面，背水面为在位于海平面之上时，为承受空气阻力的一方。
93.即，在工作时，需要增大迎水面在竖直平面的投影面积，减少背水面在竖直平面的投影面积。
94.第一转环23套装在叶片支架轴21上，且与叶片支架轴21可转动连接，第一叶片22
的其中一边与第一转环23固定连接，即实现了第一叶片22与叶片支架轴21可转动连接。
95.第二转环25套装在叶片支架轴21上，且与叶片支架轴21可转动连接，第二叶片24的其中一边与第二转环25固定连接，即实现了第二叶片24与叶片支架轴21可转动连接。
96.闭合弹力件27可以为弹簧、弹性钢片等具有弹性的构件，闭合弹力件27的第一端与第一叶片22的迎水面固定连接，闭合弹力件27的第二端与第二叶片24的迎水面固定连接，闭合弹力件27对第一叶片22和第二叶片24施加对向的作用力，通过闭合弹力件27和海浪的共同作用，可以改变第一叶片22和第二叶片24的夹角。
97.处于水下状态时【图2和图3的下部分】，海浪【图3的朝向右的箭头】对下部的叶片组件20施加作用力，海浪对第一叶片22和第二叶片24施加作用力，使得第一叶片22和第二叶片24绕叶片支架轴21转动的趋势，当力大于闭合弹力件27的弹力时，使得第一叶片22和第二叶片24之间的角度增加，增加了迎水面的投影面积，并设定第一叶片22与第二叶片24之间的夹角为a，为了避免张开过渡导致迎水面在竖直平面的投影面积减小，设定a≤180
°
；
98.处于水上状态时【图2和图3的上部分】，此时海浪不对叶片组件20施加作用力，第一叶片22和第二叶片24在闭合弹力件27的作用下绕叶片支架轴21转动，第一叶片22和第二叶片24之间的角度缩小，减小了背水面的投影面积，为了避免第一叶片22和第二叶片24的夹角过小，设定第一叶片22与第二叶片24之间的夹角为b，在再次入水后，海浪无法对迎水面施加作用力，设定b＞0
°
；
99.其中，a＞b。
100.为了实现a≤180
°
的目的，叶片组件20还包括限位支架26。
101.限位支架26与叶片支架轴21固定连接，且位于第一叶片22的背水面与第二叶片24的背水面之间，限位支架26的夹角不大于a。
102.通过限位支架26实现对第一叶片22和第二叶片24张开角度的固定。
103.实施例五
104.如图1和图5所示，为了进一步的增加发电性能，发电站还包括潮汐组件7，其具有动力端和发电端，且为了更好的利用潮汐能，将潮汐组件设定成为多组，多组潮汐组件7的动力端均与主浮体1连接，多组潮汐组件7的发电端相对海床固定设置；
105.潮汐组件7包括：传动杠杆71、齿轮换向机构和发电机。
106.传动杠杆71的第一端与主浮体1连接，通过传动杠杆71将主浮体1的上下浮动传递至齿轮换向机构，齿轮换向机构的输入端与传动杠杆71的第二端连接，齿轮换向机构用于将直线机械能转换为回转机械能，发电机的动力输入端与齿轮换向机构的动力输出端连接，通过发电机进行发电。
107.另外，传动杠杆71如果仅跟随主浮体1上下移动，可能会浪费较多的潮汐能，因此潮汐组件7还包括支撑点72。
108.支撑点72其固定设置在主浮体1与齿轮换向机构之间的海床上，支撑点71用于支撑传动72杠杆的中段，且支撑71点与传动杠杆72的中段转动连接，及支撑点71与传动杠杆72的中段位置相对固定，在传动杠杆72随主浮体1上移时，支撑点71对传动杠杆72施加向下的作用力，在传动杠杆72随主浮体1下移时，支撑点71对传动杠杆72施加向上的作用力，从而使传动杠杆71和支撑点72构成杠杆结构。
109.支撑点72与传动杠杆71第一端之间的距离小于支撑点72与传动杠杆71第二端之
间的距离，则在主浮体1浮动小段距离时，会等比例的向齿轮换向机构施加大段距离，能够更好的利用潮汐能。
110.采用上述多个实施例的组合结构后，本技术具有以下有益效果：
111.①
在本技术中采用巨形漂浮体可为海浪发电提供后缘支撑，也可为小浮体稳定和相对固定于海面提供稳定基台，是在设备工作强度较低的情况下利用海浪发电的关键所在。
112.②
主浮体是根据地形地貌合理安装，可以根据具体情况进行修正结构，不拘泥某种特定形态，可以跟随涨潮退潮起伏，将涨落潮的巨大能量进行转化。
113.③
巨大的主浮体也可承载风力发电和光伏发电等其余的发电方式的构件，并将风力发电桨叶、光伏板等优化到海面上，可大幅降低投资提高发电效率。
114.④
另外，还可以在巨型的主浮体上修建建筑物，进行水产品加工、住宿、旅游等活动，为产品生产加工，商贸旅游等提供平台。
115.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
116.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
117.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。