微型淺灘復合能源收集裝置和一種組合式微型淺灘復合能源收集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種微型淺灘復合能源收集裝置，包括兩個系統(tǒng)：能源收集系統(tǒng)和主體結構系統(tǒng)。能源收集系統(tǒng)包括：豎直軸水輪機(包括葉片、轉軸、發(fā)電機、齒條、葉片連軸)、太陽能電池板及其連接合頁、浮筒連桿、浮筒、連桿、發(fā)電機、儲電池；主體結構系統(tǒng)包括：回字形主體框架、電機、齒輪、齒條、皮帶輪、皮帶，通過浮筒?彈簧桿?浮筒兩兩鏈接，成片布置于淺灘區(qū)域，可通過水輪機與太陽能電池板收集潮汐能和太陽能，通過浮筒與主體的相對振動帶動搖桿采集波浪能，采集到的能量儲存于儲電池中或直接為某一其他裝置供電。還多個裝置成陣列連接增強其穩(wěn)定性與抵御風浪的能力，吃水淺，適合布設于淺灘區(qū)域和島礁周圍吃水淺、地形復雜區(qū)域供電。
【專利說明】
微型淺灘復合能源收集裝置和一種組合式微型淺灘復合能源收集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種能源收集裝置，尤其涉及一種微型淺灘復合能源收集裝置和一種組合式微型淺灘復合能源收集裝置。
【背景技術】
[0002]目前潮汐能的利用方式主要是發(fā)電。潮汐發(fā)電是利用海灣、河口等有利地形，建筑水堤，形成水庫，以便于大量蓄積海水，并在壩中或壩旁水利發(fā)電。
[0003]但是現(xiàn)存潮汐能電站只有出現(xiàn)大潮，能量集中時，并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。這樣的場所并不是到處都有，因此普通淺灘的潮汐能利用一直是一個空白。同時對于部分島礁，其周圍海域水深較淺不適合布設大型海上電站，使用化石能源又會對環(huán)境造成污染，因此需要一種能夠在淺灘布設的能源收集裝置。潮汐的漲落同時會伴隨著波浪，如何對波浪能進行利用也是一個需要考慮的問題。
[0004]而談到對于海洋上太陽能的利用，則因為單獨大面積鋪設太陽能板存在效益較低，鋪設難度大，難以在海洋中固定等問題，一直只作為船只輔助能源使用，本身因船只面積限制無法飽和利用太陽能。
[0005]本項目所研究的小型發(fā)電裝置不僅解決了對于淺灘地區(qū)尤其是島礁淺灘區(qū)域潮汐能、太陽能和波浪能的利用問題，而且運輸方便，在布設時通過一組之間相互連接降低錨固成本，同時也通過葉片實現(xiàn)了對部分潮流能的利用，增大了發(fā)電效率，加強了裝置發(fā)電的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是為了能夠在淺灘實現(xiàn)對太陽能和潮流、潮汐能的有效利用而提供一種微型淺灘復合能源收集裝置。
[0007]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:包括內圈是圓形、外圈是方形的回字形主體框架，在回字形主體框架的外圈的四個角上分別安裝有一號發(fā)電機，發(fā)電機的輸入端鉸接有第二搖桿，第二搖桿的端部鉸接有第一搖桿，第一搖桿的端部與浮筒連桿的中間位置鉸接，浮筒連桿的一端鉸接在回字形主體框架上、另一端與浮筒連接，所述回字形主體框架外圈的四個邊分別安裝有主體電動機，主體電動機的輸出端與主體外部齒輪軸連接，且所述主體外部齒輪軸設置在回字形主體框架上，主體外部齒輪軸上安裝有主體外部齒輪和主體外部皮帶輪，主體外部齒輪軸上還套裝有太陽能電池內板，太陽能電池內板的大邊上設置有內板第二齒輪軸，內板第二齒輪軸上安裝有內板第二齒輪，且內板第二齒輪與主體外部齒輪嚙合，太陽能電池內板的小邊上安裝有內板電動機，內板電動機的輸出軸上安裝有內板第一齒輪，且太陽能電池內板的小邊通過連接合頁與太陽能電池外板的小邊連接，所述太陽能電池外板的小邊上設置有外板齒輪軸，外板齒輪軸上安裝有外板齒輪，且外板齒輪與內板第一齒輪嚙合，所述回字形主體框架的內圈上設置有儲電池，儲電池的下端設置豎直軸水輪機，豎直軸水輪機包括二號發(fā)電機、與二號發(fā)電機的轉軸固連的葉片連接軸和反向對稱安裝在葉片連接軸兩端的兩個葉片，回字形主體框架的內圈上還對稱設置有四根主體內部齒輪軸，每根主體內部齒輪軸上分別安裝有主體內部皮帶輪和主體內部齒輪，每個主體內部皮帶輪與對應的主體外部皮帶輪之間安裝有皮帶，所述儲電池的下端面對稱設置有四根齒條，每根齒條與對應的主體內部齒輪嗤合。
[0008]本實用新型還包括這樣一些結構特征:
[0009]1.—種組合式微型淺灘復合能源收集裝置，包括至少兩組所述的微型淺灘復合能源收集裝置，且連接方式是:每組的一個浮筒的端部與另一組的浮筒之間通過彈簧桿連接。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型的微型淺灘復合能源收集裝置，可以實現(xiàn)對淺灘和淺灘太陽能、潮汐能和波浪能的利用;本身的結構特點不僅可拆卸、折疊以方便運輸，減小運輸成本，折疊后更可以對太陽能電池板起到一定保護作用。多個裝置兩兩通過浮筒相連，增加了能源利用率和抵御風浪的能力。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的總布置圖俯視圖；
[0012]圖2是水輪機結構仰視圖；
[0013]圖3是水輪機結構主視圖；
[0014]圖4是回字形主體俯視圖[00?5]圖5是太陽能板結構示意圖；
[0016]圖6是主體中部齒輪齒條結構示意圖；
[0017]圖7是波浪能利用裝置不意圖；
[0018]圖8是多個裝置布置示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0020]本實用新型設計了一種微型淺灘復合能源收集裝置。其構成包括兩個系統(tǒng):能源收集系統(tǒng)和主體結構系統(tǒng)。結合圖1、圖2、圖3、圖5和圖7，能源收集系統(tǒng)包括:豎直軸水輪機I (包括葉片7、轉軸8、水輪機發(fā)電機9、齒條11、葉片連軸17)、太陽能電池內板3、太陽能電池外板16及其連接合頁2、外板齒輪軸26、外板齒輪24、內板第一齒輪軸25、內板第一齒輪23、內板電動機19、內板第二齒輪軸21、內板第二齒輪22、主體外部齒輪軸20、主體電動機18、主體外部齒輪13、主體外部皮帶輪14、儲電池10、浮筒連桿5、浮筒6、第一搖桿30、第二搖桿31、波浪能發(fā)電機32;結合圖1、圖4和圖6，主體結構系統(tǒng)包括:回字形主體框架4、回字形內圓框架29、主體內部齒輪軸27、電機11、主體內部齒輪28、主體內部皮帶輪35、皮帶15。結合圖8，該裝置通過浮筒6、彈簧桿33兩兩鏈接，通過錨鏈34固定于海底成片布置于淺灘區(qū)域，可通過水輪機I與太陽能電池板3收集潮汐能和太陽能，儲存于儲電池10中或直接為某一其他裝置供電。
[0021]結合圖2、圖3，豎直軸水輪機I由葉片7、轉軸8、發(fā)電機9、齒條11組成，轉軸8與發(fā)電機9相連，兩片葉片7反向對稱通過葉片連軸17固定于轉軸8上，儲電池10位于發(fā)電機9頂部，通過電線與太陽能板3和發(fā)電機9相連，4根齒條11均勻布置于儲電池10下部，與圖5中齒輪13相連。
[0022]結合圖5，太陽能電池外板16通過合頁2與內板3連接，中間有由內板電動機19帶動固定于內板第一齒輪軸25的內板第一齒輪23轉動，從而帶動固定于外板齒輪軸26的外板齒輪24轉動，最終帶動太陽能電池外板16展開或閉合。太陽能電池內板3長邊固定于連接主體4的主體外部齒輪軸20上。結合圖5和圖6，主體電動機18帶動固定于主體外部齒輪軸20的主體外部齒輪13轉動，使固定于內板第二齒輪軸21的內板第二齒輪22轉動，最終使太陽能電池內板3折疊進主體4內部或展開；同時，主體電動機18帶動固定于主體外部齒輪軸20的主體外部皮帶輪14轉動，通過皮帶15帶動固定于回字形內圓框架29上剛性固定于主體內部齒輪軸27的主體內部皮帶輪35轉動，從而帶動主體內部齒輪軸27轉動，使剛性固定于主體內部齒輪軸27的主體內部齒輪28轉動，最終帶動水輪機I隨著齒條11做上下平動，實現(xiàn)太陽能板內板3的展開閉合與豎直軸水輪機I升沉由主體電動機18統(tǒng)一帶動，同步進行。
[0023]結合圖7，裝置采集波浪能是通過下列結構實現(xiàn)的:浮筒6隨著海浪振動帶動浮筒連桿5繞與主體3鉸接點振動，從而帶動鉸接于浮筒連桿5中部的第一搖桿30、第二搖桿31，最終帶動固定于主體4內部的波浪能發(fā)電機32發(fā)電。
[0024]結合圖7，各個單個裝置通過浮筒6-彈簧桿33-浮筒6連接組成陣列，陣列外側的裝置通過錨鏈34固定。
[0025]本實用新型的小型發(fā)電站具有適用范圍廣，實現(xiàn)了太陽能發(fā)電、潮汐能發(fā)電和波浪能發(fā)電的有機結合，同時基本解決了淺灘太陽能、潮汐能和波浪能的利用等優(yōu)點。同時，該發(fā)電站對太陽能、潮汐能和波浪能利用的結合并非是機械的，而是對結構進行優(yōu)化后的有機結合，太陽能電池板的展開和葉片的下沉通過主體中部皮帶輪和皮帶的連接同時進行，太陽能板在展開后能起到一定的浮筒的作用，增加發(fā)電站的浮力，而葉片的下沉則降低了發(fā)電站的穩(wěn)心，增加其作業(yè)的穩(wěn)定性。而其本身的結構特點不僅可拆卸、折疊以方便運輸，減小運輸成本，折疊后更可以對太陽能電池板起到一定保護作用，同時，回字形結構減小了建造材料，節(jié)約了建造過程中所需能源。
[0026]本實用新型的微型淺灘復合能源收集裝置有兩個系統(tǒng)組成，能源收集系統(tǒng)和主體結構系統(tǒng)。能源收集系統(tǒng)包括:豎直軸水輪機(包括葉片、轉軸、發(fā)電機、齒條、葉片連軸)、太陽能電池板及其連接合頁、浮筒連桿、浮筒、搖桿、發(fā)電機、儲電池;主體結構系統(tǒng)包括:回字形主體框架(包括內圓框架)、電機、齒輪、齒條、皮帶輪、皮帶。水輪機布置于回字形主體中部，通過四根齒條與電機相連，實現(xiàn)水輪機的沉降；四組太陽能電池板布置于主體四條邊上，通過合頁連接，連接處有齒輪通過齒條與回字形中部的電機相連，用于板的一次展開，每組太陽能電池板包括兩塊短邊由合頁連接的梯形電池板，連接處有齒輪與電機用于板的二次展開;儲電池共兩塊，分別布置于主體內部和水輪機上部，浮筒通過浮筒連桿固定于主體外口字的四個角上，浮筒的振動通過浮筒連桿-搖桿帶動發(fā)電機發(fā)電，電機固定于主體內口字四邊中部，通過齒輪與水輪機上的齒條連接，通過齒輪齒條與太陽能板靠近主體一側的齒輪連接。太陽能電池板的一次展開和葉片的下沉通過主體中部皮帶輪和皮帶的連接同時進行。
[0027]裝置最先在母船組裝并在淺灘通過小型吊機進行投放，此時的裝置太陽能板折疊于主體中，水輪機約露出其相連齒條的一半長度于主體之上，浮筒通過彈簧桿與主體四個角相連接。裝置被投放于水中后，主體中電機帶動水輪機的沉降和太陽能板的一次展開同時由太陽能板上的電機帶動太陽能板的二次展開。當遇到大風浪時，可由人為遙控電機轉動，帶動太陽能板的折疊和水輪機的小幅度上升。
[0028]本實用新型公開的是一種微型淺灘復合能源收集裝置。其構成包括兩個系統(tǒng):能源收集系統(tǒng)和主體結構系統(tǒng)。能源收集系統(tǒng)包括:豎直軸水輪機(包括葉片、轉軸、發(fā)電機、齒條、葉片連軸)、太陽能電池板及其連接合頁、浮筒連桿、浮筒、連桿、發(fā)電機、儲電池;主體結構系統(tǒng)包括:回字形主體框架(包括內圓框架)、電機、齒輪、齒條、皮帶輪、皮帶。該裝置通過浮筒-彈簧桿-浮筒兩兩鏈接，成片布置于淺灘區(qū)域，可通過水輪機與太陽能電池板收集潮汐能和太陽能，通過浮筒與主體的相對振動帶動搖桿采集波浪能，采集到的能量儲存于儲電池中或直接為某一其他裝置供電。多個裝置成陣列連接增強其穩(wěn)定性與抵御風浪的能力，吃水淺，適合布設于淺灘區(qū)域和島礁周圍吃水淺、地形復雜區(qū)域供電。
[0029]微型淺灘復合能源收集裝置，微型淺灘復合能源收集裝置由兩個系統(tǒng)組成，能源收集系統(tǒng)和主體結構系統(tǒng)。能源收集系統(tǒng)包括:豎直軸水輪機(包括葉片、轉軸、發(fā)電機、齒條、葉片連軸)、太陽能電池板及其連接合頁、浮筒連桿、浮筒、搖桿、發(fā)電機、儲電池;主體結構系統(tǒng)包括:回字形主體框架(包括內圓框架)、電機、齒輪、齒條、皮帶輪、皮帶。水輪機布置于回字形主體中部，通過四根齒條與電機相連，實現(xiàn)水輪機的沉降；四組太陽能電池板布置于主體四條邊上，通過合頁連接。連接處有齒輪通過齒條與回字形中部的電機相連，用于板的一次展開。每組太陽能電池板包括兩塊短邊由合頁連接的梯形電池板，連接處有齒輪與電機用于板的二次展開。浮筒通過浮筒連桿固定于主體外口字的四個角上，浮筒的振動通過浮筒連桿-搖桿帶動發(fā)電機發(fā)電，電機固定于主體內口字四邊中部，通過齒輪與水輪機上的齒條連接，通過齒輪齒條與太陽能板靠近主體一側的齒輪連接。太陽能電池板的一次展開和葉片的下沉通過主體中部皮帶輪和皮帶的連接同時進行。
【主權項】
1.微型淺灘復合能源收集裝置，其特征在于:包括內圈是圓形、外圈是方形的回字形主體框架，在回字形主體框架的外圈的四個角上分別安裝有一號發(fā)電機，發(fā)電機的輸入端鉸接有第二搖桿，第二搖桿的端部鉸接有第一搖桿，第一搖桿的端部與浮筒連桿的中間位置鉸接，浮筒連桿的一端鉸接在回字形主體框架上、另一端與浮筒連接，所述回字形主體框架外圈的四個邊分別安裝有主體電動機，主體電動機的輸出端與主體外部齒輪軸連接，且所述主體外部齒輪軸設置在回字形主體框架上，主體外部齒輪軸上安裝有主體外部齒輪和主體外部皮帶輪，主體外部齒輪軸上還套裝有太陽能電池內板，太陽能電池內板的大邊上設置有內板第二齒輪軸，內板第二齒輪軸上安裝有內板第二齒輪，且內板第二齒輪與主體外部齒輪嚙合，太陽能電池內板的小邊上安裝有內板電動機，內板電動機的輸出軸上安裝有內板第一齒輪，且太陽能電池內板的小邊通過連接合頁與太陽能電池外板的小邊連接，所述太陽能電池外板的小邊上設置有外板齒輪軸，外板齒輪軸上安裝有外板齒輪，且外板齒輪與內板第一齒輪嚙合，所述回字形主體框架的內圈上設置有儲電池，儲電池的下端設置豎直軸水輪機，豎直軸水輪機包括二號發(fā)電機、與二號發(fā)電機的轉軸固連的葉片連接軸和反向對稱安裝在葉片連接軸兩端的兩個葉片，回字形主體框架的內圈上還對稱設置有四根主體內部齒輪軸，每根主體內部齒輪軸上分別安裝有主體內部皮帶輪和主體內部齒輪，每個主體內部皮帶輪與對應的主體外部皮帶輪之間安裝有皮帶，所述儲電池的下端面對稱設置有四根齒條，每根齒條與對應的主體內部齒輪嗤合。2.—種組合式微型淺灘復合能源收集裝置，其特征在于:包括至少兩組權利要求1所述的微型淺灘復合能源收集裝置，且連接方式是:每組的一個浮筒的端部與另一組的浮筒之間通過彈簧桿連接。
【文檔編號】F03B13/14GK205423088SQ201620206207
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】李曄, 馬騰, 陳鵬云, 姜言清, 雷明, 安力
【申請人】哈爾濱工程大學