本發(fā)明公開了一種海流能高效捕獲與利用裝置。

背景技術(shù)：

在海流能獲能裝置主要可以分為四種結(jié)構(gòu)形式：水平軸海流能水輪機(jī)、豎軸海流能水輪機(jī)、升力—阻力型海流能裝置和振蕩式水翼海流能裝置等。水平軸海流能水輪機(jī)轉(zhuǎn)換效率不高，當(dāng)海流流速較小時(shí)，發(fā)電效率比較低；豎軸海流能水輪機(jī)起動(dòng)性能通常都較差，效率較低，會(huì)受到周期性載荷；升力—阻力型海流能裝置增加導(dǎo)流罩同時(shí)也增加了海下安裝以及回收的工程量；振蕩式海流能發(fā)電裝置振蕩式水翼所受力由多個(gè)參數(shù)決定，其控制過程復(fù)雜，研發(fā)和生產(chǎn)成本高，不利于推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有海流能獲能裝置的不足，本發(fā)明專利提供一種“帶輪-活動(dòng)葉片”式新型低海流發(fā)電裝置，通過理論計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方式研究其海流能采集和轉(zhuǎn)換原理，以提高海流能采集轉(zhuǎn)換效率、降低發(fā)電流速為目標(biāo)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)進(jìn)行，為該型海流能發(fā)電裝置的工程化打下基礎(chǔ)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種海流能高效捕獲與利用裝置，包括一個(gè)箱體，在所述的箱體頂部安裝有兩個(gè)導(dǎo)流罩，實(shí)現(xiàn)海流的收集加速及導(dǎo)向；在兩個(gè)導(dǎo)流罩之間設(shè)有多個(gè)活動(dòng)葉片，每個(gè)活動(dòng)葉片與一個(gè)葉片支架相連，且所述的活動(dòng)葉片相對于葉片支架可以擺動(dòng)；每個(gè)葉片支架與一個(gè)軸套相連，每個(gè)軸套套裝在一個(gè)導(dǎo)向輪軸上，每個(gè)導(dǎo)向輪軸的兩端各安裝一個(gè)導(dǎo)向輪，所述的導(dǎo)向輪可以沿著安裝在導(dǎo)流罩側(cè)面的環(huán)狀導(dǎo)向軌道循環(huán)運(yùn)動(dòng)，所有的軸套與同一個(gè)皮帶固定連接，通過活動(dòng)葉片的移動(dòng)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的皮帶驅(qū)動(dòng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)，所述的皮帶輪再通過增速機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)海流能的收集轉(zhuǎn)化。

進(jìn)一步的，所述的葉片安裝在葉片支架上，且通過葉片角度限位器限制其角度。低海流沖擊葉片，在葉片角度限位器的限制下活動(dòng)葉片受力偏轉(zhuǎn)至一定角度，并對葉片支架產(chǎn)生一個(gè)沿皮帶方向的力；導(dǎo)向輪卡裝在中間箱體內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向軌道內(nèi)，并通過滾動(dòng)軸承與導(dǎo)向輪軸連接，實(shí)現(xiàn)了葉片支架的支撐與運(yùn)動(dòng)定向，最終在海流沖擊力下，通過連接螺釘葉片軸套帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，最終成為皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，在所述的箱體內(nèi)還設(shè)有電動(dòng)機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)與一個(gè)潛水泵相連，在導(dǎo)流罩的頂部設(shè)有注水孔，在導(dǎo)流罩的底部設(shè)有排水孔，注水孔和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。

開始時(shí)，通過注水孔將導(dǎo)流罩內(nèi)腔注滿水后將裝置安放到指定位置，待蓄電池電滿后，箱體內(nèi)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，潛水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩內(nèi)腔內(nèi)海水通過排水孔直接排出，注水孔和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。裝置浮力變大，然后在牽引鎖鏈作用下自動(dòng)浮出海面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沉浮。

進(jìn)一步的，在所述的箱體內(nèi)還設(shè)有蓄電池放置抽屜，蓄電池在電池放置抽屜內(nèi)分隔放置，實(shí)現(xiàn)海流能的儲(chǔ)存。

進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流罩為喇叭狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的增速機(jī)構(gòu)通過皮帶與發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)工作并發(fā)電，電能經(jīng)整流器儲(chǔ)存在蓄電池中，完成海流能收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存過程。

進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)流罩為一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且其上窄下寬，兩個(gè)導(dǎo)流罩之間形成一個(gè)喇叭狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，每個(gè)導(dǎo)流罩內(nèi)還設(shè)有導(dǎo)向板，所述的導(dǎo)向板通過連接桿與導(dǎo)流罩相連接。

進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)向板由兩個(gè)流線型的上下弧面組成，海流沖擊導(dǎo)向板后被分成兩部分分別沿上下兩面流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對中間海流的分流。

本發(fā)明的工作原理是：

首先喇叭狀導(dǎo)流罩能最大限度的擴(kuò)大低海流收集范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低海流的加速，海流導(dǎo)向板對中間海流進(jìn)行分流，并使海流水平?jīng)_擊葉片，避免了海流分流后能量的浪費(fèi)，二者結(jié)合不僅降低了起動(dòng)流速，而且提高了海流能發(fā)電效率。

收集加速后的海流沖擊葉片，在“帶輪—活動(dòng)葉片”傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪與增速機(jī)構(gòu)連接，增速機(jī)構(gòu)是一系列大小不等齒輪組合而成的

增速機(jī)構(gòu)通過皮帶與發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，套筒將皮帶與外界隔開，皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)工作并發(fā)電，電能經(jīng)整流器儲(chǔ)存在蓄電池中，完成海流能收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存過程，

電池放置抽屜極大方便了電池的取用，電池相互之間用隔板隔開，形成7個(gè)電池放置室，保證蓄電池的穩(wěn)定。

此外裝置還配有自動(dòng)沉浮系統(tǒng)，起初通過注水孔將導(dǎo)流罩內(nèi)腔注滿水后將裝置安放到指定位置，待蓄電池電滿后，箱體內(nèi)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，潛水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩內(nèi)腔內(nèi)海水通過排水孔直接排出，注水孔和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。裝置浮力變大，然后在牽引鎖鏈作用下自動(dòng)浮出海面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沉浮。

本發(fā)明采用“帶輪—活動(dòng)葉片”傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為核心機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)發(fā)電流速低、轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)電功率大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易于安裝回收等功效，將具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及實(shí)用價(jià)值。該裝置用多種蓄電池儲(chǔ)存電能，可供海上出海的船只使用，也可供電動(dòng)公交車使用，并且產(chǎn)品易于安裝回收，效率高、實(shí)用性強(qiáng)。此外，裝置還具有以下特點(diǎn)：

1.裝置的葉片可隨海流方向自動(dòng)調(diào)整，具有雙向海流單向轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，不需換向機(jī)構(gòu)，裝置采用箱體結(jié)構(gòu)，可對海流進(jìn)行加速。增加設(shè)備的橫向長度可以增加葉片的數(shù)量，進(jìn)而增加設(shè)備的發(fā)電功率，故與水平軸等其他海洋發(fā)電裝置相比，更適合淺海大功率發(fā)電。

2.裝置采用沉浮式，海上運(yùn)輸方便，無需大型吊裝設(shè)備。安裝時(shí)通過向箱體內(nèi)注入海水，裝置會(huì)自動(dòng)沉入海底，會(huì)收時(shí)排除一定的海水，裝置會(huì)自動(dòng)上浮，因此便于安裝、維修和回收。

3.箱體內(nèi)的蓄電池對發(fā)出來的電進(jìn)行收集，避免向海面輸電，方便收集，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存一體化，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1-1、1-2是本裝置整體結(jié)構(gòu)圖；

圖中1.導(dǎo)流罩；2.皮帶輪；3.海流導(dǎo)向板；4.增速機(jī)構(gòu)；5.潛水泵；6.排水孔；7.海流能利用箱；8.注水孔；9.葉片角度限位器；10.皮帶；11.皮帶輪軸；12.活動(dòng)葉片；13.葉片支架；26.連接桿；

圖2-1、2-2是海流能收集傳導(dǎo)的“活動(dòng)葉片-帶輪”傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖；

圖中9.葉片角度限位器；10.皮帶；11.皮帶輪軸；12.葉片；13.葉片支架；14.導(dǎo)向輪；15.導(dǎo)向輪軸；16.導(dǎo)向軌道；17.軸套；

圖3-1、3-2是葉片結(jié)構(gòu)圖；

圖中9.葉片角度限位器；12.葉片；13.葉片支架。

圖4是海流能收集傳導(dǎo)的“帶輪-活動(dòng)葉片”傳動(dòng)結(jié)構(gòu)軸測圖

圖5是下部發(fā)電裝置軸測圖；

圖中18.翻蓋；19.發(fā)電機(jī)；20.固定螺釘；21.箱體；

圖6是電池存放抽屜軸測圖；

圖中22.把手；23.電池隔板；24.橡膠條；25.擋板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1-1、1-2、2-1、2-2所示，海流能高效捕獲與利用裝置，包括導(dǎo)流罩1；皮帶輪2；海流導(dǎo)向板3；增速機(jī)構(gòu)4；潛水泵5；排水孔6；海流能利用箱7；注水孔8；葉片角度限位器9；皮帶10；皮帶輪軸11；活動(dòng)葉片12；葉片支架13；導(dǎo)向輪14；導(dǎo)向輪軸15；導(dǎo)向軌道16；軸套17；翻蓋18；發(fā)電機(jī)19；固定螺釘20；箱體21；

具體連接關(guān)系如下：

在海流能利用箱7頂部對稱的安裝有兩個(gè)導(dǎo)流罩1，實(shí)現(xiàn)海流的收集加速及導(dǎo)向；導(dǎo)流罩中間，海流導(dǎo)向板3通過8根對稱的連接桿26與導(dǎo)流罩相連接，實(shí)現(xiàn)其固定和安裝。在兩個(gè)導(dǎo)流罩1設(shè)有多個(gè)活動(dòng)葉片12，每個(gè)活動(dòng)葉片12的底部一個(gè)葉片支架13相連，每個(gè)葉片支架13與一個(gè)軸套17相連，每個(gè)軸套17套裝在兩個(gè)導(dǎo)向輪軸15上，每個(gè)導(dǎo)向輪軸15的兩端各安裝一個(gè)導(dǎo)向輪14，所述的導(dǎo)向輪14可以沿著環(huán)狀的導(dǎo)向軌道16循環(huán)運(yùn)動(dòng)，所有的軸套17與同一個(gè)皮帶10固定連接，通過活動(dòng)葉片的移動(dòng)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的皮帶驅(qū)動(dòng)皮帶輪2旋轉(zhuǎn)，皮帶輪2安裝在皮帶輪軸11上，所述的皮帶輪2再通過增速機(jī)構(gòu)4與發(fā)電機(jī)19相連，實(shí)現(xiàn)海流能的收集轉(zhuǎn)化。

進(jìn)一步的，所述的活動(dòng)葉片安裝在葉片支架上，且通過葉片角度限位器9限制其角度。低海流沖擊活動(dòng)葉片，在葉片角度限位器9的限制下活動(dòng)葉片受力偏轉(zhuǎn)至一定角度，并對葉片支架產(chǎn)生一個(gè)沿皮帶方向的力；導(dǎo)向輪卡裝在中間箱體內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向軌道內(nèi)，并通過滾動(dòng)軸承與導(dǎo)向輪軸連接，實(shí)現(xiàn)了葉片支架的支撐與運(yùn)動(dòng)定向，最終在海流沖擊力下，通過連接螺釘葉片軸套帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，最終成為皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

葉片角度限位器9為一個(gè)擋板，可以限制活動(dòng)葉片的擺動(dòng)角度。

進(jìn)一步的，在海流能利用箱7內(nèi)還設(shè)有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與一個(gè)潛水泵5相連，在導(dǎo)流罩的頂部設(shè)有注水孔8，在導(dǎo)流罩的底部設(shè)有排水孔6，注水孔8和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。

開始時(shí)，通過注水孔8將導(dǎo)流罩內(nèi)腔注滿水后將裝置安放到指定位置，待蓄電池電滿后，箱體內(nèi)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，潛水泵5開始運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩內(nèi)腔內(nèi)海水通過排水孔6直接排出，注水孔和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。裝置浮力變大，然后在牽引鎖鏈作用下自動(dòng)浮出海面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沉浮。

進(jìn)一步的，如圖6所示，在所述的流能利用箱7內(nèi)還設(shè)有蓄電池放置抽屜，蓄電池在電池放置抽屜內(nèi)分隔放置，實(shí)現(xiàn)海流能的儲(chǔ)存。電池存放抽屜包括一個(gè)擋板25和電池隔板23；在擋板25上安裝有把手22，抽屜中的電池通過電池隔板23隔開；且整個(gè)抽屜通過橡膠條24密封。

進(jìn)一步的，增速機(jī)構(gòu)通過皮帶與發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)工作并發(fā)電，電能經(jīng)整流器儲(chǔ)存在蓄電池中，完成海流能收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存過程。

進(jìn)一步的，增速機(jī)構(gòu)放置在一個(gè)箱體內(nèi)，箱體通過支撐桿固定在導(dǎo)流罩形成的空間內(nèi)。

進(jìn)一步的，導(dǎo)流罩1為一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且其上窄下寬，兩個(gè)導(dǎo)流罩之間形成一個(gè)喇叭狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，如圖5所示，所述的海流能利用箱7包括一個(gè)箱體21，在箱體21上設(shè)有翻蓋18，在箱體21內(nèi)放置有發(fā)電機(jī)19；發(fā)電機(jī)19通過固定螺釘20固定。

本發(fā)明的工作原理是：

首先喇叭狀導(dǎo)流罩能最大限度的擴(kuò)大低海流收集范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低海流的加速，海流導(dǎo)向板3通過8根對稱的連接桿與導(dǎo)流罩相連接，實(shí)現(xiàn)其固定和安裝，導(dǎo)向板主要由兩個(gè)流線型的上下弧面組成，海流沖擊導(dǎo)向板后被分成兩部分分別沿上下兩面流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對中間海流的分流，并使海流最后水平?jīng)_擊活動(dòng)葉片，避免了海流分流后能量的浪費(fèi)，二者結(jié)合不僅降低了起動(dòng)流速，而且提高了海流能發(fā)電效率。

收集加速后的海流沖擊活動(dòng)葉片，在“帶輪—活動(dòng)葉片”傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪與增速機(jī)構(gòu)連接，增速機(jī)構(gòu)是一系列大小不等齒輪組合而成的。

活動(dòng)葉片可在與葉片支架的軸上進(jìn)行一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)會(huì)由葉片角度限位器進(jìn)行限制。葉片支架的軸套套裝在一個(gè)導(dǎo)向輪軸上，葉片支架上的軸套與導(dǎo)向輪支架上的軸可以實(shí)現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動(dòng)，方便葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪軸和導(dǎo)向輪相連接，導(dǎo)向輪會(huì)使整個(gè)葉片機(jī)構(gòu)沿著指定的導(dǎo)軌方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且軸套與皮帶輪連接，當(dāng)葉片帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶便會(huì)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪從而會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)向輪軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而使力傳遞到其他機(jī)構(gòu)。

增速機(jī)構(gòu)通過皮帶與發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，套筒將皮帶與外界隔開，皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)工作并發(fā)電，電能經(jīng)整流器儲(chǔ)存在蓄電池中，完成海流能收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存過程，

電池放置抽屜極大方便了電池的取用，電池相互之間用隔板隔開，形成7個(gè)電池放置室，保證蓄電池的穩(wěn)定。

此外裝置還配有自動(dòng)沉浮系統(tǒng)，起初通過注水孔將導(dǎo)流罩內(nèi)腔注滿水后將裝置安放到指定位置，待蓄電池電滿后，箱體內(nèi)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，潛水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩內(nèi)腔內(nèi)海水通過排水孔直接排出，注水孔和潛水泵分別有管子與海面上大氣相連。裝置浮力變大，然后在牽引鎖鏈作用下自動(dòng)浮出海面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沉浮。

本發(fā)明采用“帶輪—活動(dòng)葉片”傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為核心機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)發(fā)電流速低、轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)電功率大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易于安裝回收等功效，將具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及實(shí)用價(jià)值。該裝置用多種蓄電池儲(chǔ)存電能，可供海上出海的船只使用，也可供電動(dòng)公交車使用，并且產(chǎn)品易于安裝回收，效率高、實(shí)用性強(qiáng)。此外，裝置還具有以下特點(diǎn)：

1.裝置的活動(dòng)葉片可隨海流方向自動(dòng)調(diào)整，具有雙向海流單向轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，不需換向機(jī)構(gòu)，裝置采用箱體結(jié)構(gòu)，可對海流進(jìn)行加速。增加設(shè)備的橫向長度可以增加活動(dòng)葉片的數(shù)量，進(jìn)而增加設(shè)備的發(fā)電功率，故與水平軸等其他海洋發(fā)電裝置相比，更適合淺海大功率發(fā)電。

2.裝置采用沉浮式，海上運(yùn)輸方便，無需大型吊裝設(shè)備。安裝時(shí)通過向箱體內(nèi)注入海水，裝置會(huì)自動(dòng)沉入海底，會(huì)收時(shí)排除一定的海水，裝置會(huì)自動(dòng)上浮，因此便于安裝、維修和回收。

3.箱體內(nèi)的蓄電池對發(fā)出來的電進(jìn)行收集，避免向海面輸電，方便收集，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)收集轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存一體化，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。