一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，该系统包括浮体、水上组件和水下组件，浮体通过链锚固定在海底，水上组件设置在浮体的上部，水上组件包括传动连接的万向节和交流发电机；水下组件设置在浮体的下部，水下组件包括多组逐级串联的叶片驱动装置以及主动式浮力控制球，第一组叶片驱动装置与万向节传动连接，最后一组叶片驱动装置与主动式浮力控制球连接，叶片驱动装置包括连接器、分段轴以及套设在分段轴上的叶片；浮力控制球的表面均匀固定连接有多个海流舵，浮力控制球还悬挂有重物。本发明专利技术提供的叶片驱动的半潜式海流能发电系统，进一步减少了海面以下部件的数量，减少了海水腐蚀风险，降低了运行成本，减少了系统的安装限制。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统
本专利技术涉及海流能发电
，特别是涉及一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统。
技术介绍
在现今的能源形势下，开发新能源发电方式已经成为当今研究的热点。占地球表面积70％的广阔海洋，集中了97％的水量，蕴藏着大量的能源，包括波浪能、潮汐能、海流能、温差能和盐差能等。而海流能作为一种新能源发电方式具有能量稳定的特点，所以上世纪以来，涌现了许多以海流能为主的发电形式，其中应用最广泛的便是海底叶片式海流能发电方式和直立半潜式海流能发电方式。海底叶片式海流能发电方式和陆上风力发电方式类似，只是将叶片机组经过改造，利用海流推动叶片旋转发电。这种发电方式所有的传动机构以及发电设备均在水面之下，故而设备防水要求极高，建造困难；且由于海水腐蚀性强，维护成本也较为高昂。传统直立半潜式海流能发电系统是一种改进系统，是将发电设备置于水面之上，一定程度上缓解了建设投入、维护难度和成本，但此种方式水面下的驱动叶片不可倾斜，亦即此系统水面以下的距离无法改变，这给系统的维护和安装带来困难。鉴于海流能发电的现状，本文提出了一种新型海流能半潜式发电系统，解决了传统海流能发电系统安装受限的问题，降低了维护成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，进一步减少了海面以下部件的数量，减少了海水腐蚀风险，降低了运行成本，减少了系统的安装限制。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，包括浮体、水上组件和水下组件，所述浮体通过链锚固定在海底，所述水上组件设置在所述浮体的上部，所述水上组件包括传动连接的万向节和交流发电机；所述水下组件设置在所述浮体的下部，所述水下组件包括多组逐级串联的叶片驱动装置以及主动式浮力控制球，第一组叶片驱动装置与所述万向节传动连接，最后一组叶片驱动装置与主动式浮力控制球连接，所述叶片驱动装置包括连接器、分段轴以及套设在分段轴上的叶片；所述浮力控制球的表面均匀固定连接有多个海流舵，所述浮力控制球还悬挂有重物。可选的，所述万向节为球笼式万向节，具体包括球形外壳、设置在球形外壳内的多枚滚珠、与球形外壳固定连接的主动轴、从动轴以及与从动轴固定连接的星型套，所述滚珠镶嵌于所述星型套表面的花键上，所述主动轴带动滚珠转动，滚珠通过花键将动力传动至从动轴。可选的，所述第一组叶片驱动装置与所述万向节之间通过第一级分段轴传动连接。可选的，所述叶片驱动装置还包括固定式浮力调节器，所述固定式浮力调节器固定在所述分段轴上，并靠近所述连接器设置。可选的，所述叶片设置有4个。可选的，所述最后一组叶片驱动装置与主动式浮力控制球之间通过尾部密封轴承连接，所述尾部密封轴承为金属盖密封轴承，具体包括滚珠轴承本体以及设置在滚珠轴承本体外的密封金属圈，所述滚珠轴承本体连接于最后一组叶片驱动装置的分段轴与主动式浮力控制球之间。可选的，所述浮力控制球包括主体球壳以及固定设置在所述主体球壳上的深度传感器和浮力调节水箱，所述海流舵固定连接在所述主体球壳上。可选的，所述浮力调节水箱包括密封活塞、驱动电机、内螺纹连杆、传动带、水舱、外螺纹连杆，所述水舱设置有进出水阀，所述密封活塞设置在所述水舱内，所述驱动电机通过传动带与所述螺纹连杆传动连接，所述外螺纹连杆与内螺纹连杆螺纹连接。可选的，所述海流舵包括海流舵基体以及设置在海流舵基体上的可活动舵片。可选的，所述重物的质量大于所述主动式浮力控制球的最大浮力，但二者的重力之和小于二者受到的浮力之和。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的叶片驱动的半潜式海流能发电系统，包括了水上组件和水下组件，水上组件包括了交流发电机和万向节，是将机械能转化为电能的部分，将其设置在浮体上，能够减少海水腐蚀风险；水下组件包括多组逐级串联的叶片驱动装置以及主动式浮力控制球，减少了海面以下部件的数量，降低了运行成本，减少了系统的安装限制；当联结较多时由于重力原因会产生一定弧度，而本申请在每节分段轴上都安装有固定式浮力调节器，增加分段轴所受的浮力，解决多级分段轴受重力影响产生弯曲损坏万向节；海流舵与主动式浮力控制球维持多级分段轴和叶片稳定，防止多级分段轴随海流摆动幅度过大损坏设备；采用万向节实现变角度动力传递，也即万向节连接的主动轴与从动轴的角度可以不同，所以本半潜式系统的分段轴的方向是可以通过主动式浮力控制球以及海流舵控制的，这样便解决了背景中所述的传统半潜式海流能发电系统安装不便的问题；主动式浮力控制球是除万向节之外，本系统最重要的结构，其既可以控制转轴纵向摆动的角度，又可以控制系统最低点与海底的距离在一个安全的范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例叶片驱动的半潜式海流能发电系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例万向节的结构示意图；图3为本专利技术实施例主动式浮力控制球的结构示意图；图4为本专利技术实施例主动式浮力控制球的摆动方向示意图；图5为本专利技术实施例尾部密封轴承结构的结构示意图；图6为本专利技术实施例浮力调节水箱的结构示意图；图7为本专利技术实施例深度闭环控制结构图；附图标记说明：1、浮体；2、链锚；3、交流发电机；4、万向节；5、连接器；6、固定式浮力调节器；7、分段轴；8、叶片；9、尾部密封轴承；10、海流舵；11、主动式浮力控制球；12、重物；4-1、主动轴；4-2、球形外壳；4-3、滚珠；4-4、星型套；4-5、支持架；4-6、从动轴；9-1、滚珠轴承本体；9-2、密封金属圈；10-1、海流舵基体；10-2、可活动舵片；11-1、主体球壳；11-2、浮力调节水箱；11-3、进出水阀；11-4、深度传感器；11-2-1、驱动电机；11-2-2、传动带；11-2-3、外螺纹连杆；11-2-4、内螺纹连杆；11-2-5、密封活塞；11-2-6、水舱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，进一步减少了海面以下部件的数量，减少了海水腐蚀风险，降低了运行成本，减少了系统的安装限制。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供的叶片8驱动的半潜式海流能发电系统，包括浮体1、水上组件和水下组件，所述浮体1通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，其特征在于，包括：浮体、水上组件和水下组件，所述浮体通过链锚固定在海底，所述水上组件设置在所述浮体的上部，所述水上组件包括传动连接的万向节和交流发电机；所述水下组件设置在所述浮体的下部，所述水下组件包括多组逐级串联的叶片驱动装置以及主动式浮力控制球，第一组叶片驱动装置与所述万向节传动连接，最后一组叶片驱动装置与主动式浮力控制球连接，所述叶片驱动装置包括连接器、分段轴以及套设在分段轴上的叶片；所述浮力控制球的表面均匀固定连接有多个海流舵，所述浮力控制球还悬挂有重物。/n

【技术特征摘要】
1.一种叶片驱动的半潜式海流能发电系统，其特征在于，包括：浮体、水上组件和水下组件，所述浮体通过链锚固定在海底，所述水上组件设置在所述浮体的上部，所述水上组件包括传动连接的万向节和交流发电机；所述水下组件设置在所述浮体的下部，所述水下组件包括多组逐级串联的叶片驱动装置以及主动式浮力控制球，第一组叶片驱动装置与所述万向节传动连接，最后一组叶片驱动装置与主动式浮力控制球连接，所述叶片驱动装置包括连接器、分段轴以及套设在分段轴上的叶片；所述浮力控制球的表面均匀固定连接有多个海流舵，所述浮力控制球还悬挂有重物。


2.根据权利要求1所述的叶片驱动的半潜式海流能发电系统，其特征在于，所述万向节为球笼式万向节，具体包括球形外壳、设置在球形外壳内的多枚滚珠、与球形外壳固定连接的主动轴、从动轴以及与从动轴固定连接的星型套，所述滚珠镶嵌于所述星型套表面的花键上，所述主动轴带动滚珠转动，滚珠通过花键将动力传动至从动轴。


3.根据权利要求1所述的叶片驱动的半潜式海流能发电系统，其特征在于，所述第一组叶片驱动装置与所述万向节之间通过第一级分段轴传动连接。


4.根据权利要求1所述的叶片驱动的半潜式海流能发电系统，其特征在于，所述叶片驱动装置还包括固定式浮力调节器，所述固定式浮力调节器固定在所述分段轴上，并靠近所述连接器设置。


5.根据权利要求1所述的叶片驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹春诚，刘玉成，罗永利，刘弋铭，段炼，王杰，马超群，王超，王鹏浩，朱家炜，嵇泽林，李江，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司，东北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15