一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标制造技术

本发明专利技术涉及一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，浮标壳体内部安装气泵，浮标壳体外侧开设通气孔以及气压传感器，在通气孔处连接通气管，通气管与气泵连接；浮标壳体外部连接气囊，气泵的上侧连通输气管，输气管的上部连通通气浮筒，通气浮筒上侧连接风速传感器；潮流能获能叶片的一端连接转速传感器；根据风能富余度与海面下的潮流能富余度进行对比情况，控制获能装置到达最佳的获能位置；同时，上、下两种不同的输入转速集成到同一根输出轴并传递给发电机，采用与行星轮啮合的中心轮接收两者的传输动力，避免刚性耦合器对发电机造成伤害，提高耦合器的可靠性，降低了维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标
本专利技术涉及一种海洋能发电装置，具体来说，是一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标。
技术介绍
海洋能是一种蕴藏在海洋中，集绿色、低碳、清洁为一体的可再生能源,海洋能包括潮汐能、潮流能、波浪能、海上风能、温差能和盐差能等，其中，潮流能和海上风能是能源需求的重要补充，将风能和潮流能进行耦合，可提高发电的效率，而将风能与潮流能获取的两股输入能量融合为一种输出能量的换能装置是风力、潮流能联合发电的核心。现今的采用海洋能发电的浮标存在以下一些不足：1.现有的采用海洋能发电的浮标在将风能和潮流能进行耦合发电时，耦合转换能量的效率较低，并且其采用的强制耦合的方式易损伤浮标内部发电装置的结构，例如当风能传输的转动速度与潮流能传输的动力不同，两种不同的输入转速集成到同一根输出轴并传递给发电机时，易对耦合器以及发电机造成极大损害，严重影响了发电装置的使用效果，同时增加了维护的成本。2.现有的采用海洋能发电的浮标难以根据海上风能的风速以及潮流能的流速来调整获能位置，难以在同一深度位置根据能量富余度自动调节获能方式，使得浮标的耦合发电效率难以得到提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，两种不同的输入转速集成到同一根输出轴并传递给发电机时，采用与行星轮啮合的中心轮接收两者的传输动力，避免耦合器对发电机造成伤害，提高耦合器的增速效果和可靠性，降低维护成本；同时在同一深度位置根据能量富余度自动调节风能、潮流能获能方式，提高浮标的耦合发电效率。本专利技术采取以下技术方案：一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，包括浮标壳体101，其内部安装气泵206，在浮标壳体101外侧开设通气孔209以及气压传感器208，气压传感器208及气泵206均与控制器301连接，在通气孔209处固定连接通气管201，通气管201与气泵206连接；浮标壳体外部连接气囊207，气泵206的上侧连通输气管204，输气管204的上部连通通气浮筒203，通气浮筒203上侧固定连接风速传感器202，风速传感器202与控制器301连接；潮流能获能叶片801的一端连接转速传感器712，转速传感器通过信号线与控制器301连接；当风速传感器202检测的海面上的风能富余度小于转速传感器检测712的海面下的潮流能富余度时，控制器301控制气泵使气囊排气，使浮标下潜至潮流能富余区，使浮标上下两侧的获能装置同时进行潮流能获能；当风速传感器202检测的海面上的风能富余度大于转速传感器712检测的海面下的潮流能富余度时，则控制器301控制气泵对气囊充气，浮标上浮至海上风能富余区，使得上侧的风能获能装置以及下侧的潮流能获能装置分别对风能以及潮流能进行获能。进一步的，所述潮流能获能叶片801与第三传动轴713同轴固定，第三传动轴713上端与太阳轮702固定连接；若干风能获取叶片402自上而下与各自的换向传动轴706同轴固定连接，各换向传动轴706与各自第二换向齿轮705同轴固定，各第二换向齿轮705均与第一换向齿轮704外啮合，第一换向齿轮704与行星架703固定连接，行星架703上具有若干竖轴，各竖轴与各自行星轮701转动连接，行星轮710内侧与中心轮711啮合，外侧与太阳轮702啮合；行星架703转动方向与太阳轮702相反，中心轮711上部与第二传动轴708同轴固定，第二传动轴708为发电机的输入轴。工作时：潮流能获能叶片传输的动力通过底部的传动轴传递给太阳轮702，海上风能获能叶片传输的动力通过上部的三根换向传动轴同向转动传递给第二传动齿轮，再由第二传动齿轮同时传动给第一换向齿轮，由于第一换向齿轮704与下侧的行星架703固定连接，所以行星架703发生转动且转向与太阳轮相反，太阳轮702与行星轮710的转动速度叠加，使得本就具有对增速效果的行星轮机构通过速度叠加，使得装置传递给发电机输入轴的转速大大提升，不仅提高了发电的效率，而且减少了刚性耦合对发电装置内部的结构产生损害。进一步的，所述第二换向齿轮705的数量有三个，对应的，换向传动轴706及风能获取叶片402的数量也为三个；所述第二换向齿轮705沿着第一换向齿轮704的周向间隔120度均匀分布。进一步的，浮标壳体101上部设有顶部支架5用于支撑固定上侧获能装置；浮标壳体101下部设有底部支架802，用于固定和支撑下侧获能装置。进一步的，所述气囊207呈环形，固定在浮标壳体101的外侧。进一步的，所述输气管204为一柔性防水套管。更进一步的，所述换向传动轴706靠近传动齿轮保护壳701的一侧转动连接有第一棘轮709，第一棘轮709与传动齿轮保护壳701固定连接；所述第三传动轴713靠近浮标壳体101的一侧转动连接有第二棘轮714，第二棘轮714与浮标壳体101固定连接；再进一步的，所述浮标壳体101内设有第一支撑板103和第二支撑板104，蓄电池302固定在第二支撑板104上，发电机707固定在第一支撑板103上。进一步的，控制器301增设计时器模块，当浮标长时间处于海平面以下时，控制器定时控制浮标上浮，使得浮标定时、分次的从海平面以上发射检测信号。本专利技术的有益效果在于：1)上、下两种不同的输入转速集成到同一根输出轴并传递给发电机，采用与行星轮啮合的中心轮接收两者的传输动力，避免耦合器对发电机造成伤害，提高耦合器的可靠性，降低维护成本；2)本就具有对增速效果的行星轮机构通过速度叠加，使得装置传递给发电机输入轴的转速大大提升，不仅提高了发电的效率，而且减少了刚性耦合对发电装置内部的结构产生损害。3)在同一深度位置根据能量富余度自动调节风能、潮流能获能方式，提高浮标的耦合发电效率；4)结构设计合理、巧妙，智能化程度高。附图说明图1是本专利技术采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标的主视图。图2是本专利技术采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标的剖视图。图3是图2中A部位的放大图。图4是本专利技术采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标的仰视图。图5是底部支架部位的横剖视图。图中，101-浮标壳体；102-支撑架；103-第一支撑板；104-第二支撑板；201-通气管；202-风速传感器；203-通气浮筒；204-输气管；205-密封体；206-气泵；207-气囊；208-气压传感器；209-通气孔；301-控制器；302-蓄电池；401-第一传动轴；402-风能获能叶片；5-顶部支架；6-信号发射器；7-耦合装置；701-传动齿轮保护壳；702-太阳轮；703-行星架；704-第一换向齿轮；705-第二换向齿轮；706-换向传动轴；707-发电机；708-第二传动轴；709-第一棘轮；710-行星轮；711-中心轮；712-转速传感器；713-第三传动轴；714-第二棘轮；801-潮流能获能叶片；802-底部支架。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进一步说明。参见图1-图2，一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，包括浮标壳体101，其内部安装气泵206，在浮标壳体外侧开设通气孔209以及气压传感器208，气压传感器208及气泵206均与控制器301连接，在通气孔209处连接通气管201本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，其特征在于：包括浮标壳体(101)，其内部安装气泵(206)，在浮标壳体(101)外侧开设通气孔(209)以及气压传感器(208)，气压传感器(208)及气泵(206)均与控制器(301)连接，在通气孔(209)处固定连接通气管(201)，通气管(201)与气泵(206)连接；浮标壳体外部连接气囊(207)，气泵(206)的上侧连通输气管(204)，输气管(204)的上部连通通气浮筒(203)，通气浮筒(203)上侧固定连接风速传感器(202)，风速传感器(202)与控制器(301)连接；潮流能获能叶片(801)的一端连接转速传感器(712)，转速传感器通过信号线与控制器(301)连接；当风速传感器(202)检测的海面上的风能富余度小于转速传感器检测(712)的海面下的潮流能富余度时，控制器(301)控制气泵使气囊排气，使浮标下潜至潮流能富余区，使浮标上下两侧的获能装置同时进行潮流能获能；当风速传感器(202)检测的海面上的风能富余度大于转速传感器(712)检测的海面下的潮流能富余度时，则控制器(301)控制气泵对气囊充气，浮标上浮至海上风能富余区，使得上侧的风能获能装置以及下侧的潮流能获能装置分别对风能以及潮流能进行获能。...

【技术特征摘要】
1.一种采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，其特征在于：包括浮标壳体(101)，其内部安装气泵(206)，在浮标壳体(101)外侧开设通气孔(209)以及气压传感器(208)，气压传感器(208)及气泵(206)均与控制器(301)连接，在通气孔(209)处固定连接通气管(201)，通气管(201)与气泵(206)连接；浮标壳体外部连接气囊(207)，气泵(206)的上侧连通输气管(204)，输气管(204)的上部连通通气浮筒(203)，通气浮筒(203)上侧固定连接风速传感器(202)，风速传感器(202)与控制器(301)连接；潮流能获能叶片(801)的一端连接转速传感器(712)，转速传感器通过信号线与控制器(301)连接；当风速传感器(202)检测的海面上的风能富余度小于转速传感器检测(712)的海面下的潮流能富余度时，控制器(301)控制气泵使气囊排气，使浮标下潜至潮流能富余区，使浮标上下两侧的获能装置同时进行潮流能获能；当风速传感器(202)检测的海面上的风能富余度大于转速传感器(712)检测的海面下的潮流能富余度时，则控制器(301)控制气泵对气囊充气，浮标上浮至海上风能富余区，使得上侧的风能获能装置以及下侧的潮流能获能装置分别对风能以及潮流能进行获能。2.如权利要求1所述的采用风能与潮流能耦合的自适应型海洋能发电浮标，其特征在于：所述潮流能获能叶片(801)与第三传动轴(713)同轴固定，第三传动轴(713)上端与太阳轮(702)固定连接；若干风能获取叶片(402)自上而下与各自的换向传动轴(706)同轴固定连接，各换向传动轴(706)与各自第二换向齿轮(705)同轴固定，各第二换向齿轮(705)均与第一换向齿轮(704)外啮合，第一换向齿轮(704)与行星架(703)固定连接，行星架(703)上具有若干竖轴，各竖轴与各自行星轮(701)转动连接，行星轮(710)内侧与中心轮(711)啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世明，刘安东，李淼淼，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海,31