一种潮流发电装置及船舶的制作方法

本发明涉及发电机技术领域，具体而言，涉及一种潮流发电装置及船舶。

背景技术：

潮汐是海水在月球、太阳等引力作用下形成的周期性海水涨落现象，海水潮汐伴随两种运动形态：一是涨潮和退潮引起的海水垂直升降，即通常所指的潮汐；二是海水的水平运动，即海流。前者(海水垂直升降)所携带的能量(潮汐能)为势能；而后者所携带的能量(潮流能)为动能。与其他发电方式相比，利用潮流能发电有以下特点：潮流能使一种可再生的清洁能源；潮流能的能量密度远大于风能和太阳能，且总储量巨大；潮流能是一种可随时间、空间而变化的能源，但其变化有规律可循，并可提前预测预报；潮流能发电无需拦海建坝，对海洋环境影响小。由于潮流发电具有以上优势，因此其必将成为21世纪能源结构的重要组成部分。

船舶上用电设备较多，在船体上设置能够利用潮流发电的装置，可以解决船舶上部分用电设备的用电问题，节能环保。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种潮流发电装置，以解决利用潮流发电的技术问题。

本发明的第二目的是提供一种船舶，以解决利用潮流发电的技术问题。

本发明的潮流发电装置及船舶是这样实现的：

一种潮流发电装置，包括：

转轮组件，包括依次设于一旋转轴上的第一水流整流器、转轮和第二水流整流器；所述第一水流整流器和第二水流整流器内腔均设有适于形成高速潮流的螺旋状的潮流通道；所述旋转轴可相对于所述第一水流整流器和第二水流整流器旋转，且所述旋转轴与转轮固定相连，即适于由转轮转动带动旋转轴旋转；

电能转化组件，包括壳体、设于壳体内壁相对设置的一对固定架、缠绕在固定架上的定子线圈，以及设于一对所述固定架之间的磁铁，所述旋转轴轴向伸入所述壳体内腔中部，该旋转轴的端部通过一轴承固定于壳体内壁上，所述磁铁设于所述旋转轴上；以及

浮体，设于所述电能转化组件的壳体的顶部。

进一步的，所述定子线圈和固定架的外部密封有磁轭。

进一步的，所述旋转轴与电能转化组件的壳体连接处设有密封件。

进一步的，所述第一水流整流器远离转轮的端面为潮流通道的进水口，第一水流整流器相邻转轮的端面为潮流通道的出水口；所述潮流通道从进水口到出水口的内径渐小；以及

所述第二水流整流器远离转轮的端面为潮流通道的进水口，第二水流整流器相邻转轮的端面为潮流通道的出水口；所述潮流通道从进水口到出水口的内径渐小。

进一步的，所述出水口偏离所述第一、第二水流整流器的中心；以及

所述进水口远大于所述出水口。

进一步的，所述旋转轴上对应第一水流整流器和第二水流整流器分别设有适于防止第一水流整流器和第二水流整流器轴向移动的定位凸块。

进一步的，所述第一水流整流器和第二水流整流器的外侧壁均圆周分布有若干片适于防止水流整流器转动的垂直挡片。

进一步的，所述电能转化组件的壳体的外侧壁沿周向分布有若干片适于防止壳体转动的垂直挡板。

本发明的船舶是这样实现的：

一种船舶，包括：所述的潮流发电装置和船体；

船体，包括设于船体上的储氢瓶组、与所述电能转化组件连接的电控设备组、与所述电控设备组连接的电解设备，以及分别与所述电解设备和所述储氢瓶组连接的氢气压缩机。

进一步的，所述电控设备组包括依次连接的变压器、电抗器、整流电路和开关控制器件；所述变压器对所述电能转化组件产生并输出的所述交流电进行降压，并将降压后的交流电输出至所述电抗器进行平波，所述电抗器将平波后的所述交流电输出至所述整流电路进行整流，得到直流电，直流电通过所述开关控制器件输出至所述电解设备；以及

所述电解设备包括多个串联连接的电解槽，每个所述电解槽均与所述电控设备组连接，所述电控设备组依据所述直流电的电压大小以及每个所述电解槽的额定电压，自动控制投入使用的所述电解槽的数量。

本发明实施例具有以下有益效果：通过在旋转轴上设置的转轮在海洋潮流的起伏下旋转并带动旋转轴的旋转，旋转轴将扭力传递给电能转化组件的磁铁，磁铁相对定子线圈作切割磁力线运动，在定子线圈的两端产生电压，进而发出所需的交流电压，交流电经电控设备组转化为直流电，当直流电通过电解设备时，电解设备中的纯净水被电解，且电解产生的氢气经氢气压缩机压缩后存储于储氢瓶组中，因此本发明的潮流发电装置及船舶实现了对潮流能的有效利用节能环保，具有巨大的市场价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例1所提供的潮流发电装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1所提供的潮流发电装置的转轮组件的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提供的潮流发电装置的第一水流整流器的结构示意图；

图4示出了本发明实施例1所提供的潮流发电装置的第二水流整流器的结构示意图；

图5示出了本发明实施例1所提供的潮流发电装置的转轮组件的原理图；

图6示出了本发明实施例2所提供的船舶的潮流发电的原理结构图。

图中：浮体100、转轮组件200、第一水流整流器202、转轮203、第二水流整流器204、潮流通道206、进水口208、出水口210、垂直挡片213、电能转化组件300、壳体302、固定架303、定子线圈305、磁铁308、轴承310、密封件313、固定件315、垂直挡板318、连接耳320、旋转轴400、定位凸块402。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

请参阅图1所示，本发明提供了一种潮流发电装置，包括：转轮组件200、电能转化组件300和浮体100。

请参阅图2至图4所示，转轮组件200，包括依次设于一旋转轴400上的第一水流整流器202、转轮203和第二水流整流器204；第一水流整流器202和第二水流整流器204内腔均设有适于形成高速潮流的螺旋状的潮流通道206；旋转轴400可相对于第一水流整流器202和第二水流整流器204旋转，且旋转轴400与转轮203固定相连，即适于由转轮203转动带动旋转轴400旋转。转轮203具有沿圆周方向分布的多个转叶。

请参阅图3和图4所示，第一水流整流器202远离转轮203的端面为潮流通道206的进水口208，第一水流整流器202相邻转轮203的端面为潮流通道206的出水口210；潮流通道206从进水口208到出水口210的内径渐小；以及第二水流整流器204远离转轮203的端面为潮流通道206的进水口208，第二水流整流器204相邻转轮203的端面为潮流通道206的出水口210；潮流通道206从进水口208到出水口210的内径渐小。出水口210偏离第一、第二水流整流器204的中心；以及进水口208远大于出水口210。上述设计使得在第一水流整流器202和第二水流整流器204的出水口210形成具有高流速的水流，使得高流速的水流冲击转轮203的转叶，进而带动旋转轴400的旋转。

请参阅图1所示，旋转轴400上对应第一水流整流器202和第二水流整流器204分别设有适于防止第一水流整流器202和第二水流整流器204轴向移动的定位凸块402，使得转动不仅能够相当于第一水流整流器202和第二水流整流器204转动，同时还能带着第一水流整流器202和第二水流整流器204随着浮体100的在潮流中的沉浮一起上、下移动。

请参阅图1所示，电能转化组件300，包括壳体302、设于壳体302内壁相对设置的一对固定架303、缠绕在固定架303上的定子线圈305，以及设于一对固定架303之间的磁铁308，旋转轴400轴向伸入壳体302内腔中部，该旋转轴400的端部通过一轴承310固定于壳体302内壁上，磁铁308设于旋转轴400上。

定子线圈305和固定架303的外部密封有磁轭。旋转轴400与电能转化组件300的壳体302连接处设有密封件313，密封件313可隔绝水流使其避免进入壳体302内腔。磁铁308通过左右两个固定件315固定在旋转轴400上，防止磁铁308脱落。

浮体100，设于电能转化组件300的壳体302的顶部。本实施例的电能转化组件300的壳体302的顶部设有适于对浮体100进行装配的连接耳320，通过螺栓依次插入连接耳320和浮体100的对应的插孔中，即可实现电能转化组件300的壳体302与浮体100的装配。

请参阅图2所示，第一水流整流器202和第二水流整流器204的外侧壁均圆周分布有若干片适于防止水流整流器转动的垂直挡片213。通过设计的垂直挡片213，可以克服潮流在第一水流整流器202和第二水流整流器204内部形成高速水流反作用力的影响，避免第一水流整流器202和第二水流整流器204转动。

请参阅图1所示，电能转化组件300的壳体302的外侧壁沿周向分布有若干片适于防止壳体302转动的垂直挡板318。若干垂直挡板318可设计为正交分布的四个垂直挡板318，当旋转轴400带动电能转化组件300的壳体302内的磁铁308转动时，通过在壳体302的外侧壁沿周向分布垂直挡板318当感应到插入其壳体302中的旋转轴400的转动力时，垂直挡板318需要克服海水的阻力才能使得壳体302转动，将本实施例的垂直挡板318旋转需要克服的阻力远远大于壳体302感应到的其中的旋转轴400的旋转动力，即可避免壳体302旋转。

可选的，壳体302的外侧壁的垂直挡板318与第一水流整流器202和第二水流整流器204的外侧壁垂直挡片213之间通过连接件(图中未标注)彼此相连，连接件的设计提高了防止壳体302与第一水流整流器202和第二水流整流器204发生转动，提高了整个装置的使用稳定性。

本实施例的潮流发电装置的实施原理如下：请参阅图5所示，浮体100随着潮浪上移做不均速运动，转轮203在静水层作上升移动，移动过程中，水流从第一水流整流器202的进水口208进入，再从出水口210处形成比进水口208处水流速度快得多的高速水流，转轮203在高速水流的冲击下带动旋转轴400旋转，旋转轴400将扭力传递给电能转化组件300的磁铁308，磁铁308相对定子线圈305作切割磁力线运动，在定子线圈305的两端产生电压，进而发出所需的交流电压。当浮体100上移至波峰时，第一水流整流器202在静水层中停止上移，转轮203由于惯性继续转动，旋转轴400也继续转动。随后在浮体100和电能转化组件300的重力作用下，浮体100开始下移。在浮体100的下移过程中，水流从第二水流整流器204的进水口208进入，再从出水口210处形成比进水口208处水流速度快得多的高速水流，转轮203在高速水流的冲击下带动旋转轴400旋转，旋转轴400将扭力传递给电能转化组件300的磁铁308，磁铁308相对定子线圈305作切割磁力线运动，在定子线圈305的两端产生电压，进而发出所需的交流电压。当浮体100下移至波谷时，第二水流整流器204在静水层中停止下移，转轮203由于惯性继续转动，旋转轴400也继续转动。随后，浮体100随着波浪一起再次上移，进行周期性发电。

实施例2：

在实施例1的潮流发电装置的基础上，本实施例提供了一种船舶，包括实施例1的潮流发电装置，和船体。

请参阅图6所示，船体，包括设于船体上的储氢瓶组、与电能转化组件300连接的电控设备组、与电控设备组连接的电解设备，以及分别与电解设备和储氢瓶组连接的氢气压缩机。潮流发电装置的浮体100可通过连接绳体与船体相连，且电能转化组件300与电控设备组之间连接的导线可附着于连接绳体上。

电控设备组适于对电能转化组件300产生并输出的交流电进行降压、平波、整流得到直流电，并输出直流电。电解设备适于当电控设备输出的直流电输入时，对预先存储的纯净水进行电解，生成氢气并输出。电解设备的选择以能适应船体的晃动为基础。氢气压缩机适于对电解设备输出的氢气进行压缩，并将压缩后的氢气存储在储氢瓶组。利用潮流能生成的电能以氢气形式存储，因为氢气可以用来发电如此无需花巨资在海上制造发电设备，同时还省去了高额海底电缆的费用及维护成本，因此，本发明提供的潮流发电装置及船舶可以在海上大规模推广，进而实现了对潮流能的大规模有效利用。

电控设备组包括依次连接的变压器、电抗器、整流电路和开关控制器件；变压器对电能转化组件300产生并输出的交流电进行降压，并将降压后的交流电输出至电抗器进行平波，电抗器将平波后的交流电输出至整流电路进行整流，得到直流电，直流电通过开关控制器件输出至电解设备。其中，变压器为大功率降压变压器。开关控制器件包括相连接的交流真空接触器、继电器、可编程控制器和大功率单向可控硅。继电器具体为过流速断保护继电器、过负荷电流继电器等等。

电解设备包括多个串联连接的电解槽，每个电解槽均与电控设备组连接，电控设备组依据直流电的电压大小以及每个电解槽的额定电压，自动控制投入使用的电解槽的数量。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。