一种海上环境监测平台的海洋能源捕获系统的制作方法

本实用新型涉及海洋新能源收集装置技术领域，尤其涉及一种海上环境监测平台的海洋能源捕获系统。

背景技术：

近些年，海洋能源开发利用技术一直在飞快发展，试验与测试环境、方法都在不断地改进与完善，现有的海上环境监测平台是利用太阳能收集系统及蓄电池为气象、水文、水质和生态等监测仪器设备供能。但蓄电池需要每间隔一段时间补充电源，环境监测的持续性无法得到保证；虽然太阳能是清洁能源，但其能量收集受海上日照的影响，还不能完全实现可持续供电的要求。

海洋中的波浪能具有蕴藏丰富、能量密度高、分布面广、可大范围就地采能等特点。目前研究最多的三种海浪能捕获装置，一是振荡水柱波能装置，缺点是二级转换效率低，发电不稳定；二是摆式波能装置，但机械的维护较为困难；三是聚波水库波能装置，建造这种电站对地形要求严格，不易推广，三种装置结构较大，功能实现单一。

目前我国进行海上新能源开发专注于单个新能源的开发与利用，没有形成系统化能源捕获。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种海上环境监测平台的海洋能源捕获系统，该海洋能源捕获系统将海上的海浪能、风能和太阳能集中一个系统，能够系统化的捕获海洋能源，为海上环境监测平台持续供电。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种海上环境监测平台的海洋能源捕获系统，包括海浪能捕获装置、风能捕获装置和太阳能捕获装置，海浪能捕获装置设置在海上环境监测平台的浮体底部中心处，海浪能捕获装置包括固定在浮体内部的筒体，筒体内部水平且上下间隔设置有上连接板和下连接板，上连接板和下连接板通过滑动穿设在其上的竖直的圆轴连接，圆轴的两端分别抵靠在筒体的两端盖上，上连接板和下连接板通过一转换机构与双向发电机相连，上连接板和下连接板相对于圆轴的上下运动通过转换机构的转换带动双向发电机的转轴转动；风能捕获装置设置在浮体上一支撑架的底部，风能捕获装置包括风力发电机和固定套设在风力发电机的转轴上的叶片架，叶片架上设置有若干叶片，风力发电机的转轴上设置有用于限制转轴转动的制动机构；太阳能捕获装置的太阳能板分别固定在支撑架的底部、中部和顶部的周面上；双向发电机、风力发电机和太阳能板分别与浮体内部的蓄电池电连接。

其中，所述转换机构包括齿条、主齿轮和从齿轮，齿条两端固定连接上连接板和下连接板，主齿轮转动安装在齿条外侧且与齿条啮合，从齿轮与主齿轮啮合且固定套设在双向发电机的转轴上。

进一步的，所述主齿轮和双向发电机均由固定连接在筒体的下端盖上的支撑座支撑。

进一步的，所述上连接板与筒体的上端盖之间以及下连接板与筒体的下端盖之间的圆轴上均套设有缓冲弹簧。

进一步的，所述上连接板和下连接板上穿设有直线轴承，圆轴滑动套设在直线轴承内。

进一步的，所述圆轴的数量为三根，三根圆轴与上连接板或者下连接板的交点相连形成一等边三角形，三根圆轴形成的等边三角形的中心与上连接板和下连接板的中心重合。

进一步的，所述齿条的数量为三根，分别位于两相邻的圆轴之间的上连接板和下连接板的侧边中心处，双向发电机的数量也为三个，三个双向发电机分别通过从齿轮和主齿轮与齿条啮合。

其中，所述制动机构包括刹车盘和电磁铁，刹车盘固定套设在风力发电机的转轴上，电磁铁固定安装在套设在风力发电机外的箱体内壁上，电磁铁位于刹车盘的上方且靠近刹车盘设置，电磁铁通过控制器与一架设在支撑架顶部的风速传感器电连接，风速传感器检测海上风力大小并通过控制器控制电磁铁的得失电。

进一步的，所述叶片为弧形梳齿状。

进一步的，所述箱体顶面通过法兰固定有风力轴承，风力发电机的转轴向上伸出箱体且转动套设在风力轴承内，风力发电机的转轴顶端部与叶片架的转轴固定连接。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的海洋能源捕获系统将海上的海浪能、风能和太阳能集中成一个系统，能够系统化的捕获海洋能源，为海上环境监测平台持续供电。

本实用新型的海浪能捕获装置随着海浪一起运动，运动状态一致，由于物体惯性随着海浪运动而发生相对运动，但由于直线轴承的作用，上下连接板与圆轴只能做竖直方向的往复运动，充分利用海浪能的势能，进而在缓冲弹簧的作用下，能够将海浪能的势能一部分储存在缓冲弹簧中，同时避免上下连接板对密闭空间的筒体上下端盖的撞击，避免装置损坏。

本实用新型的风能捕获装置，当海风吹动叶片时，将风能转化为电能，并储存在蓄电池中，在系统工作时，当与电磁铁连接的风速传感器检测到风速超过叶片保护允许范围时，将传递信号给电磁铁，电磁铁接收信号以后，得电恢复磁性，吸住下方刹车盘，起到抱死制动的作用，能够防止叶片损坏。

本实用新型的太阳能捕获装置，多个位置分布的太阳能电池板，增加光照利用率，提高太阳能捕获效率，增加整个装置的储能量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的海浪能捕获装置除筒体外的立体结构示意图；

图3为本实用新型的海浪能捕获装置除支撑座外的正面结构示意图；

图4为本实用新型的风能捕获装置的正面结构示意图；

图5为本实用新型的风能捕获装置除箱体外的立体结构示意图。

附图标记说明：

10-海上环境监测平台、101-浮体、102-支撑架、103-抛锚、1-海浪能捕获装置、11-筒体、111-上端盖、112-下端盖、121-上连接板、122-下连接板、131-直线轴承、132-圆轴、133-缓冲弹簧、14-齿条、15-主齿轮、151-水平轴、152-滚动轴承、153-第一支撑座、161-从齿轮、162-双向发电机、163-第二支撑座、2-风能捕获装置、21-箱体、22-风力发电机、231-刹车盘、232-电磁铁、241-法兰、242-风力轴承、25-叶片架、251-叶片、26-风速传感器、3-太阳能捕获装置、31-太阳能板、4-蓄电池。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

参见图1至图5，一种海上环境监测平台的海洋能源捕获系统，所述的海上环境监测平台10包括浮体101和架设在浮体101上的支撑架102，所述浮体101通过抛锚103固定在海底或者岸边，所述海洋能源捕获系统包括海浪能捕获装置1、风能捕获装置2和太阳能捕获装置3。

所述海浪能捕获装置1设置在浮体101底部中心处，所述海浪能捕获装置1包括固定在浮体101内部的筒体11，所述筒体11上下端面固定连接有上端盖111和下端盖112，所述筒体11内部水平且上下间隔设置有圆盘形的上连接板121和下连接板122，所述上连接板121和下连接板122上分别固定有竖直的直线轴承131，所述上连接板121和下连接板122通过滑动穿设在直线轴承131内的竖直的圆轴132连接，所述圆轴132的上端抵靠在筒体11的上端盖111上，所述圆轴132的下端抵靠在筒体11的下端盖112上，所述上连接板121的直线轴承131与筒体11的上端盖111之间的圆轴132上套设有缓冲弹簧133，所述下连接板122和直线轴承131与筒体11的下端盖112之间的圆轴132上也套设有缓冲弹簧133。优选的，所述圆轴132的数量为三根，三根圆轴132与上连接板121或者下连接板122的交点相连形成一等边三角形，三根圆轴132形成的等边三角形的中心与上连接板121和下连接板122的中心重合。

所述上连接板121和下连接板122固定连接有竖直的齿条14，所述齿条14与一主齿轮15啮合，所述主齿轮15固定套设在一水平轴151上，所述水平轴151的两端滚动套设在一滚动轴承152内，所述滚动轴承152支撑在第一支撑座153上，所述主齿轮15与一从齿轮161啮合，所述从齿轮161固定套设在一双向发电机162的转轴上，所述双向发电机162支撑在第二支撑座163上，所述第一支撑座153和第二支撑座163固定连接在筒体11的下端盖112上。

所述齿条14、主齿轮15和从齿轮161构成一转换机构，所述海浪能捕获装置1在海浪上下波动时，由于惯性的作用，上连接板121和下连接板122相对圆轴132上下运动，转换机构将上连接板121和下连接板122的上下运动转换为转动，从而带动风力发电机22的转轴转动。

优选的，所述齿条14的数量为三根，分别位于两相邻的圆轴132之间的上连接板121和下连接板122的侧边中心处，对应的，所述双向发电机162的数量也为三个，三个双向发电机162分别通过从齿轮161和主齿轮15与齿条14啮合。

所述风能捕获装置2设置在浮体101上且位于支撑架102的底部，所述风能捕获装置2包括固定在支撑架102上的箱体21，所述箱体21内部容纳有竖直设置的风力发电机22，所述风力发电机22的转轴上固定套设有刹车盘231，所述箱体21内壁上固定有至少两个电磁铁232，所述电磁铁232位于刹车盘231的上方且靠近刹车盘231设置。

所述箱体21顶面通过法兰241固定有风力轴承242，所述风力发电机22的转轴向上伸出箱体21且转动套设在风力轴承242内，所述风力发电机22的转轴顶端部与一叶片架25的转轴固定连接，所述叶片架25上均匀固定若干弧形梳齿状的叶片251。

所述电磁铁232通过控制器与一架设在支撑架102顶部的风速传感器26电连接，风速传感器26检测海上风力大小并通过控制器控制电磁铁232的得失电，如果海上风力超过叶片251的最大承载能力，控制器控制电磁铁232得电吸住刹车盘231，从而使得叶片251停止转动，保护叶片251。

所述刹车盘231和电磁铁232构成一制动机构，用于限制风力发电机22的转轴转动。

所述太阳能捕获装置3包括若干太阳能板31，所述太阳能板31分别固定在支撑架102的底部、中部和顶部的周面上。

所述双向发电机162、风力发电机22和太阳能板31分别与浮体101内部的蓄电池4电连接，将双向发电机162、风力发电机22和太阳能板31转化的电能储存在蓄电池4内，以为海上环境监测平台10持续供电。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。