双帆往复发电装置的制作方法

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种双帆往复发电装置。

背景技术：

任何在流体中的物体都会受到流体的作用力，尤以垂直于流体运动方向的平面的受力最大，人们利用这种作用力发明了水力发电装置和风帆，但是现有的水力发电装置都是在较高的流速下表现良好，在洋流发电中表现效果较差，而且在河流发电中需要建筑水坝来提高流体速度，故投入较高且影响生态和航运，故开发一种可以在河流洋流使用且不影响生态航运的发电装置是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种双帆往复发电装置，在较小的水流速度下可以利用水对帆板的作用力实现自身的循环往复运动，并且在这个循环运动的过程中驱动发电装置进行发电。

本发明的目的是这样实现的：包括有两个支撑结构、两个导轨组成的方形架体，每个导轨中安装有滑块，滑块上安装有舵机，舵机输出端连接有帆板，且两个帆板所在平面的夹角是90°，在两个支撑结构中的一个支撑结构内侧对称设置有两个分别控制对应舵机运动的超声波模块，每个支撑结构的两端上分别设置有一同步带轮，四个同步带轮之间设置有同步带，且所述同步带还与两个舵机固连，每个同步带轮的带轮轴与设置在导轨上的发电机的电机轴连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.撑结构是支撑板，且在两个导轨之间还均匀设置有枕木。

2.两个帆板中的一个垂直于来流方向、另一个平行于来流方向。

3.两个超声波模块位于两个导轨之间，且超声波模块与外部控制系统连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过舵机实现了两个帆板的状态交换，两个帆板不断地循环运动会带动发电机产生交流电，位于系统四个角的发电机所发出的电能在经过整流变压后就可以被利用。通过帆板的形式提高了对水的动能尤其是低速度水的动能的采集和利用，导轨可以几乎无限延长不需要建设水坝，不影响鱼类的洄游和船舶航运，而且可以在水中多层多排布置，不仅适用于河流发电还适用于洋流发电。

附图说明

图1为双帆往复发电装置的左视布局示意图；

图2为双帆往复发电装置的正视布局示意图；

图3为双帆往复发电装置的俯视布局示意图；

图4为双帆往复发电装置的正等测图；

图5为双帆往复发电装置的同步带轮部位放大视图；

图6为双帆往复发电装置的滑块与帆板结构放大视图。

图中：1帆板，2舵机，3滑块，4同步带轮，5同步带，6发电机，7支撑结构，8超声波模块，9枕木，10导轨，11发电机底座，12沉头螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图6，本发明的双帆往复发电装置由帆板、导轨、滑块、超声波感应探头、控制系统、传动装置、发电装置、支撑结构和枕木组成。利用两块帆板与水流呈不同角度来实现对水体动能的采集，两块帆板借助与帆板固定连接的同步带和带动帆板转动的舵机实现循环往复运动，帆板的运动最终转化为同步带的动能，利用轮式结构对同步带的动能进行采集并传递到发电机。

帆板通过舵机固定在滑块上，滑块可以在导轨上进行单自由度滑动，两条导轨通过支撑结构和枕木固定，两个超声波探头位于两条导轨的一侧，传动装置包括同步带和同步带轮，同步带分别与两个滑块上的舵机固定且通过位于整体结构四个角点的同步带轮，同步带轮连接发电装置，控制系统单独设置。

滑块及帆板结构由帆板1、舵机2、滑块3构成。舵机2固定在滑块上表面上，帆板1通过管结构套在舵机的驱动铜柱上，舵机2通过驱动铜柱带动帆板1转动，两块帆板一直都是呈90°夹角。滑块结构固定在滑轨11上，能够沿着滑轨滑动，滑轨10通过支撑结构7和枕木9固定连接，支撑结构7中的一个在两端安装超声波模块8，滑块3上的舵机2与同步带5固定，同步带5通过同步带轮4，同步带轮4与发电机6连接。该双帆往复发电装置的控制系统另外设置，控制器处理超声波模块8发出的信号并控制舵机2转动。枕木9、支撑结构7以及发电机6都是通过m3*0.75的螺栓固定在导轨上，在相应的位置有沉头螺栓孔，发电机6的螺栓孔在发电机底座11上。

任意时刻中，两块帆板均为一块与水流方向垂直，一块与水流方向平行，与水流方向平行的帆板在另一块帆板带动的同步带驱动下返回起始位置，与水流方向平行的帆板到达起始位置的同时与水流方向垂直的帆板到达终点位置，此时二者分别在舵机的带动下实现90°旋转，二者交换状态，最终实现循环往复。水的动能最终转化为同步带的能量，并由与连接发电机的轮式机构所采集并转化为电能。利用水下超声波模块来探测帆板是否运动至行程终点，控制器在接收到超声波模块的信号后控制舵机进行转动动作。

本发明的双帆往复发电装置的原理为：

(1)两个帆板1分别位于两条导轨10的不同端，而且一个垂直于水流方向，位于导轨10的水流方向上游端，另一个于水流方向平行，位于导轨10的水流方向的下游端，两个帆板1均与舵机2相连，舵机2与滑块3固定，滑块3固定在导轨上，只能沿着导轨滑动，而且会受到两端的支撑结构7的限位作用，通过同步带轮4的同步带5与舵机2的侧面固定连接，滑块3的运动会带动同步带5运动，同时同步带5会带动同步带轮4转动，同步带轮4会带动发电机6工作发电；

(2)受到水流的作用力，当垂直于水流方向的帆板1(称为主动帆板)受到水的作用力大于同步带系统的摩擦力和另一个与水流方向平行的帆板1(称为被动帆板)受到水的作用力时，主动帆板的动力就会克服阻力，顺着水流的运动方向而运动，然后带动同步带5运动，然后发电机6就会转动发电。

(3)当主动帆板运动到导轨的水流方向下游端时，被动帆板会在主动帆板的带动下到达导轨的上游端，超声波模块8会检测到帆板1的到来，然后向控制系统发出信号，控制系统接收到信号后向舵机2发出指令，两个舵机2都旋转90°，此时两个帆板已经完成了状态交换，原来的主动帆板到达了导轨的下游端，且与水流方向平行，而原来的被动帆板到达了导轨的上游端，与水流方向垂直，在水流的作用下，原来的被动帆板将变成主动帆板带动另一个帆板和同步带5运动。

综上，本发明是一种利用帆式能量采集装置采集洋流和河流能量的发电装置，它是对传统的水力发电装置和90年代昙花一现的水帆发电装置的改进，主要包括帆板、导轨、滑块、超声波感应探头、控制系统、传动装置、发电装置、支撑结构和枕木组成。在垂直于水流的方向上设置一块帆板，帆板通过舵机和滑块固定在导轨上，导轨允许其沿着一个自由度往复滑动，舵机由控制系统控制，可以操纵帆板在0-90°范围内转动，在于滑轨平行的位置布置了另一条导轨，该导轨同样安装了滑块、舵机和帆板，但这块帆板与水流方向平行，两组导轨通过支撑结构和枕木连接固定，两块滑块位于导轨和支撑结构组成的矩形的对角线位置，两块滑块通过同步带连接，同步带与导轨两端各一个的同步带轮啮合，同步带轮与发电机连接。首先在水的作用下，垂直于水流方向的帆板受到水流作用而沿着导轨移动，通过同步带带动与水流方向平行的另一个帆板反向运动，直到两个滑块分别移动到导轨尽头，超声波感应装置感应到滑块，接受到超声波感应装置发出信号的控制系统控制两个舵机带动帆板各旋转90°，此时仍然是两个帆板一个垂直于水流一个平行于水流的状态，垂直于水流的帆板会带动平行于水流的帆板运动。此装置结构简单、不占用航道、不需筑坝，而且低流速下可以驱动，具有非常好的应用前景。