微型浅滩复合能源收集装置和一种组合式微型浅滩复合能源收集装置

技术领域

本发明涉及一种能源收集装置，尤其涉及一种微型浅滩复合能源收集装置和一种组合式 微型浅滩复合能源收集装置。

背景技术

目前潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤， 形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁水利发电。

但是现存潮汐能电站只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的 地方，从潮汐中提取能量才有可能。这样的场所并不是到处都有，因此普通浅滩的潮汐能利 用一直是一个空白。同时对于部分岛礁，其周围海域水深较浅不适合布设大型海上电站，使 用化石能源又会对环境造成污染，因此需要一种能够在浅滩布设的能源收集装置。潮汐的涨 落同时会伴随着波浪，如何对波浪能进行利用也是一个需要考虑的问题。

而谈到对于海洋上太阳能的利用，则因为单独大面积铺设太阳能板存在效益较低，铺设 难度大，难以在海洋中固定等问题，一直只作为船只辅助能源使用，本身因船只面积限制无 法饱和利用太阳能。

本项目所研究的小型发电装置不仅解决了对于浅滩地区尤其是岛礁浅滩区域潮汐能、太 阳能和波浪能的利用问题，而且运输方便，在布设时通过一组之间相互连接降低锚固成本， 同时也通过叶片实现了对部分潮流能的利用，增大了发电效率，加强了装置发电的经济性。

发明内容

本发明的目的是为了能够在浅滩实现对太阳能和潮流、潮汐能的有效利用而提供一种微 型浅滩复合能源收集装置。

本发明的目的是这样实现的：包括内圈是圆形、外圈是方形的回字形主体框架，在回字 形主体框架的外圈的四个角上分别安装有一号发电机，发电机的输入端铰接有第二摇杆，第 二摇杆的端部铰接有第一摇杆，第一摇杆的端部与浮筒连杆的中间位置铰接，浮筒连杆的一 端铰接在回字形主体框架上、另一端与浮筒连接，所述回字形主体框架外圈的四个边分别安 装有主体电动机，主体电动机的输出端与主体外部齿轮轴连接，且所述主体外部齿轮轴设置 在回字形主体框架上，主体外部齿轮轴上安装有主体外部齿轮和主体外部皮带轮，主体外部 齿轮轴上还套装有太阳能电池内板，太阳能电池内板的大边上设置有内板第二齿轮轴，内板 第二齿轮轴上安装有内板第二齿轮，且内板第二齿轮与主体外部齿轮啮合，太阳能电池内板 的小边上安装有内板电动机，内板电动机的输出轴上安装有内板第一齿轮，且太阳能电池内 板的小边通过连接合页与太阳能电池外板的小边连接，所述太阳能电池外板的小边上设置有 外板齿轮轴，外板齿轮轴上安装有外板齿轮，且外板齿轮与内板第一齿轮啮合，所述回字形 主体框架的内圈上设置有储电池，储电池的下端设置竖直轴水轮机，竖直轴水轮机包括二号 发电机、与二号发电机的转轴固连的叶片连接轴和反向对称安装在叶片连接轴两端的两个叶 片，回字形主体框架的内圈上还对称设置有四根主体内部齿轮轴，每根主体内部齿轮轴上分 别安装有主体内部皮带轮和主体内部齿轮，每个主体内部皮带轮与对应的主体外部皮带轮之 间安装有皮带，所述储电池的下端面对称设置有四根齿条，每根齿条与对应的主体内部齿轮 啮合。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.一种组合式微型浅滩复合能源收集装置，包括至少两组所述的微型浅滩复合能源收集 装置，且连接方式是：每组的一个浮筒的端部与另一组的浮筒之间通过弹簧杆连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的微型浅滩复合能源收集装置，可以实 现对浅滩和浅滩太阳能、潮汐能和波浪能的利用；本身的结构特点不仅可拆卸、折叠以方便 运输，减小运输成本，折叠后更可以对太阳能电池板起到一定保护作用。多个装置两两通过 浮筒相连，增加了能源利用率和抵御风浪的能力。

附图说明

图1是本发明的总布置图俯视图；

图2是水轮机结构仰视图；

图3是水轮机结构主视图；

图4是回字形主体俯视图

图5是太阳能板结构示意图；

图6是主体中部齿轮齿条结构示意图；

图7是波浪能利用装置示意图；

图8是多个装置布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明设计了一种微型浅滩复合能源收集装置。其构成包括两个系统：能源收集系统和 主体结构系统。结合图1、图2、图3、图5和图7，能源收集系统包括：竖直轴水轮机1(包 括叶片7、转轴8、水轮机发电机9、齿条11、叶片连轴17)、太阳能电池内板3、太阳能电 池外板16及其连接合页2、外板齿轮轴26、外板齿轮24、内板第一齿轮轴25、内板第一齿 轮23、内板电动机19、内板第二齿轮轴21、内板第二齿轮22、主体外部齿轮轴20、主体电 动机18、主体外部齿轮13、主体外部皮带轮14、储电池10、浮筒连杆5、浮筒6、第一摇杆 30、第二摇杆31、波浪能发电机32；结合图1、图4和图6，主体结构系统包括：回字形主 体框架4、回字形内圆框架29、主体内部齿轮轴27、电机11、主体内部齿轮28、主体内部 皮带轮35、皮带15。结合图8，该装置通过浮筒6、弹簧杆33两两链接，通过锚链34固定 于海底成片布置于浅滩区域，可通过水轮机1与太阳能电池板3收集潮汐能和太阳能，储存 于储电池10中或直接为某一其他装置供电。

结合图2、图3，竖直轴水轮机1由叶片7、转轴8、发电机9、齿条11组成，转轴8与 发电机9相连，两片叶片7反向对称通过叶片连轴17固定于转轴8上，储电池10位于发电 机9顶部，通过电线与太阳能板3和发电机9相连，4根齿条11均匀布置于储电池10下部， 与图5中齿轮13相连。

结合图5，太阳能电池外板16通过合页2与内板3连接，中间有由内板电动机19带动 固定于内板第一齿轮轴25的内板第一齿轮23转动，从而带动固定于外板齿轮轴26的外板齿 轮24转动，最终带动太阳能电池外板16展开或闭合。太阳能电池内板3长边固定于连接主 体4的主体外部齿轮轴20上。结合图5和图6，主体电动机18带动固定于主体外部齿轮轴 20的主体外部齿轮13转动，使固定于内板第二齿轮轴21的内板第二齿轮22转动，最终使 太阳能电池内板3折叠进主体4内部或展开；同时，主体电动机18带动固定于主体外部齿轮 轴20的主体外部皮带轮14转动，通过皮带15带动固定于回字形内圆框架29上刚性固定于 主体内部齿轮轴27的主体内部皮带轮35转动，从而带动主体内部齿轮轴27转动，使刚性固 定于主体内部齿轮轴27的主体内部齿轮28转动，最终带动水轮机1随着齿条11做上下平动， 实现太阳能板内板3的展开闭合与竖直轴水轮机1升沉由主体电动机18统一带动，同步进行。

结合图7，装置采集波浪能是通过下列结构实现的：浮筒6随着海浪振动带动浮筒连杆5 绕与主体3铰接点振动，从而带动铰接于浮筒连杆5中部的第一摇杆30、第二摇杆31，最终 带动固定于主体4内部的波浪能发电机32发电。

结合图7，各个单个装置通过浮筒6-弹簧杆33-浮筒6连接组成阵列，阵列外侧的装置通 过锚链34固定。

本发明的小型发电站具有适用范围广，实现了太阳能发电、潮汐能发电和波浪能发电的 有机结合，同时基本解决了浅滩太阳能、潮汐能和波浪能的利用等优点。同时，该发电站对 太阳能、潮汐能和波浪能利用的结合并非是机械的，而是对结构进行优化后的有机结合，太 阳能电池板的展开和叶片的下沉通过主体中部皮带轮和皮带的连接同时进行，太阳能板在展 开后能起到一定的浮筒的作用，增加发电站的浮力，而叶片的下沉则降低了发电站的稳心， 增加其作业的稳定性。而其本身的结构特点不仅可拆卸、折叠以方便运输，减小运输成本， 折叠后更可以对太阳能电池板起到一定保护作用，同时，回字形结构减小了建造材料，节约 了建造过程中所需能源。

本发明的微型浅滩复合能源收集装置有两个系统组成，能源收集系统和主体结构系统。 能源收集系统包括：竖直轴水轮机(包括叶片、转轴、发电机、齿条、叶片连轴)、太阳能电 池板及其连接合页、浮筒连杆、浮筒、摇杆、发电机、储电池；主体结构系统包括：回字形 主体框架(包括内圆框架)、电机、齿轮、齿条、皮带轮、皮带。水轮机布置于回字形主体中 部，通过四根齿条与电机相连，实现水轮机的沉降；四组太阳能电池板布置于主体四条边上， 通过合页连接，连接处有齿轮通过齿条与回字形中部的电机相连，用于板的一次展开，每组 太阳能电池板包括两块短边由合页连接的梯形电池板，连接处有齿轮与电机用于板的二次展 开；储电池共两块，分别布置于主体内部和水轮机上部，浮筒通过浮筒连杆固定于主体外口 字的四个角上，浮筒的振动通过浮筒连杆-摇杆带动发电机发电，电机固定于主体内口字四边 中部，通过齿轮与水轮机上的齿条连接，通过齿轮齿条与太阳能板靠近主体一侧的齿轮连接。 太阳能电池板的一次展开和叶片的下沉通过主体中部皮带轮和皮带的连接同时进行。

装置最先在母船组装并在浅滩通过小型吊机进行投放，此时的装置太阳能板折叠于主体 中，水轮机约露出其相连齿条的一半长度于主体之上，浮筒通过弹簧杆与主体四个角相连接。 装置被投放于水中后，主体中电机带动水轮机的沉降和太阳能板的一次展开同时由太阳能板 上的电机带动太阳能板的二次展开。当遇到大风浪时，可由人为遥控电机转动，带动太阳能 板的折叠和水轮机的小幅度上升。

本发明公开的是一种微型浅滩复合能源收集装置。其构成包括两个系统：能源收集系统 和主体结构系统。能源收集系统包括：竖直轴水轮机(包括叶片、转轴、发电机、齿条、叶 片连轴)、太阳能电池板及其连接合页、浮筒连杆、浮筒、连杆、发电机、储电池；主体结构 系统包括：回字形主体框架(包括内圆框架)、电机、齿轮、齿条、皮带轮、皮带。该装置通 过浮筒-弹簧杆-浮筒两两链接，成片布置于浅滩区域，可通过水轮机与太阳能电池板收集潮 汐能和太阳能，通过浮筒与主体的相对振动带动摇杆采集波浪能，采集到的能量储存于储电 池中或直接为某一其他装置供电。多个装置成阵列连接增强其稳定性与抵御风浪的能力，吃 水浅，适合布设于浅滩区域和岛礁周围吃水浅、地形复杂区域供电。

微型浅滩复合能源收集装置，微型浅滩复合能源收集装置由两个系统组成，能源收集系 统和主体结构系统。能源收集系统包括：竖直轴水轮机(包括叶片、转轴、发电机、齿条、 叶片连轴)、太阳能电池板及其连接合页、浮筒连杆、浮筒、摇杆、发电机、储电池；主体结 构系统包括：回字形主体框架(包括内圆框架)、电机、齿轮、齿条、皮带轮、皮带。水轮机 布置于回字形主体中部，通过四根齿条与电机相连，实现水轮机的沉降；四组太阳能电池板 布置于主体四条边上，通过合页连接。连接处有齿轮通过齿条与回字形中部的电机相连，用 于板的一次展开。每组太阳能电池板包括两块短边由合页连接的梯形电池板，连接处有齿轮 与电机用于板的二次展开。浮筒通过浮筒连杆固定于主体外口字的四个角上，浮筒的振动通 过浮筒连杆-摇杆带动发电机发电，电机固定于主体内口字四边中部，通过齿轮与水轮机上的 齿条连接，通过齿轮齿条与太阳能板靠近主体一侧的齿轮连接。太阳能电池板的一次展开和 叶片的下沉通过主体中部皮带轮和皮带的连接同时进行。