[發明專利]浮動式海上發電設備及控制方法

在審

• 申請號: 202010875487.3
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112012880A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張英華
• 申請（專利權）人: 張英華
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/25;F03D13/25;F03B13/18;F03B11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.浮動式海上發電設備，所述發電設備包括風力發電設備與海浪發電設備，海上風力發電設備為立式風力發電設備，立式風力發電設備主要由發電機和槳組成，立式風力發電設備有數層槳，每一層槳都由三個單體槳組成；單體槳由斗形槳葉和槳柄(1)組成，每一個單體槳的槳柄(1)后端都固定一節在空心轉軸(5)上，三個單體槳之間呈120°夾角，三個單體槳是中心對稱物體，通過固定架把三個單體槳固定在一起，固定架是等邊三角形框架，等邊三角形框架的頂點分別固定在三個單體槳的槳柄(1)上；海浪發電設備主要由發電機和槳組成，海浪發電設備有數層槳，每一層槳都由三個單體槳組成；單體槳由斗形槳葉和槳柄組成，每一個單體槳的槳柄(1)后端都固定一節在空心轉軸(5)上，三個單體槳之間呈120°夾角，三個單體槳是中心對稱物體，通過固定架把三個單體槳固定在一起，固定架是等邊三角形框架，等邊三角形框架的頂點分別固定在三個單體槳的槳柄(1)上；將一個圓柱形浮動平臺(15)放入海中，圓柱形浮動平臺(15)由八個扇柱形浮箱組成，每一個扇柱形浮箱的底部都有一條水管，每一條水管上都裝有一個電磁水閥，圓柱形浮動平臺(15)上面有一個直徑與圓柱形浮動平臺(15)相同的圓形圍欄(14)，圓形圍欄(14)上裝有金屬網，圓臺形圍欄(13)的下端直徑與圓形圍欄(14)的直徑相同，圓臺形圍欄(13)的下端固定在圓形圍欄(14)上；圓臺形圍欄(13)頂部邊緣裝有八臺卷揚機，每一個扇柱形浮箱上方的圓臺形圍欄(13)頂部邊緣都裝有一臺卷揚機，卷揚機的鋼絲繩下端固定在沉入海底的鋼筋混凝土的鋼筋上；圓形圍欄(14)頂部邊緣裝有八臺卷揚機，每一個扇形浮箱上方的圓形圍欄(14)頂部邊緣都裝有一臺卷揚機，卷揚機的鋼絲繩下端固定在沉入海底的鋼筋混凝土的鋼筋上；圓形圍欄(14)頂部上面裝有立式風力發電設備的發電機(11)，圓形圍欄(14)頂部上面裝有海浪發電設備的發電機(12)，海浪發電設備的槳在圓形圍欄(14)里面，圓形圍欄(14)頂部上面裝有空氣壓縮機，從空氣壓縮機出來的壓縮空氣經過單向閥進入儲氣罐，儲氣罐上裝有壓力傳感器，從儲氣罐出來的壓縮空氣分八路分別經過各自的電磁進氣閥和三通進入各自的扇柱形浮箱，每一個三通的側接口上都裝有一個電磁排氣閥，圓形圍欄頂部上面裝有水平傳感器，浮動式海上風力發電設備與海浪發電設備裝有水位傳感器；其特征在于：海上風力發電設備的單體槳的結構如下：有兩根支架桿水平且垂直地固定在槳柄(1)的前段的同一側，兩塊弧形鋼板(2)鉸鏈在一起，鉸鏈軸兩端固定在兩根支架桿的另外一端，兩塊弧形鋼板之間裝有壓縮彈簧，剪兩塊‘尖頭鏟’形帆布，兩塊‘尖頭鏟’形帆布的弧形邊分別與兩塊鉸鏈的弧形鋼板(2)的弧形邊相適配、并固定在兩塊鉸鏈的弧形鋼板(2)的弧形邊上，兩塊‘尖鏟’形帆布的中間線位置分別固定在兩根支架桿上；或者制作兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)，兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)的中間線位置分別固定在兩根支架桿上，兩塊弧形鋼板(2)只能在兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)的灣邊范圍內移動；兩塊弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置有兩排小孔，有兩塊泄漏鋼板(4)分別與兩塊弧形鋼板(2)的表面鉸鏈，泄漏鋼板(4)的鉸鏈軸上裝有的扭力彈簧將泄漏鋼板(4)壓向塊弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔，海上風力發電設備的單體槳的槳柄(1)前端的小輪插入所述圓臺形圍欄(13)上的環形槽中，海上風力發電設備相鄰兩層槳的單體槳的斗形槳的斗口朝向相反，導致海上風力發電設備相鄰兩層槳的的轉動方向相反；海上風力發電設備相鄰兩層槳的所述空心轉軸(5)之間裝有軸承座(6)，最上層所述空心轉軸(5)上端裝有軸承座(6)，最下層所述空心轉軸(5)下端裝有軸承座(6)，所述空心轉軸(5)與軸承座(6)之間裝有滾珠軸承，軸承座(6)上有兩個圓孔，一節主轉軸(7)和一節副轉軸(8)分別穿過軸承座(6)上的兩個圓孔上裝有的軸承，上下節主轉軸(7)通過花鍵連接，上下節副轉軸(8)通過花鍵連接，所述空心轉軸(5)內有環形齒輪，每一節主轉軸(7)上都裝有一個主齒輪(9)，每一節副轉軸(8)上都裝有一個副齒輪(10)，海上風力發電設備相鄰兩層槳的單體槳逆時針轉動的所述空心轉軸(5)的環形齒輪與主轉軸(7)上裝有的主齒輪(9)嚙合，順時針轉動的所述空心轉軸(5)的環形齒輪與副轉軸(8)上裝有副齒輪(10)嚙合，最上端的軸承座(6)上面的主轉主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合，最上端的軸承座(6)上面裝有上齒輪罩，最下端都裝有軸承座(6)下面的主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合，最下端裝有的軸承座(6)下面的主齒輪(9)與海上風力發電設備的發電機轉軸上裝有輸入齒輪嚙合，最下端的軸承座(6)下面裝有下齒輪罩，上齒輪罩、下齒輪罩以及所述空心轉軸(5)內裝有潤滑油；海浪發電設備的單體槳的結構如下：有兩根支架桿水平且垂直地固定在所述槳柄(1)的前段的同一側，兩塊弧形鋼板(2)鉸鏈在一起，鉸鏈軸兩端固定在兩根支架桿的另外一端，兩塊弧形鋼板(2)之間裝有壓縮彈簧；剪兩塊‘尖頭鏟’形帆布，兩塊‘尖頭鏟’形帆布的弧形邊分別與兩塊鉸鏈的弧形鋼板(2)的弧形邊相適配、并固定在兩塊鉸鏈的弧形鋼板(2)的弧形邊上，兩塊‘尖頭鏟’形帆布的中間線位置分別固定在兩根支架桿上；或者制作兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)，兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)的中間線位置分別固定在兩根支架桿上，兩塊弧形鋼板(2)只能在兩個帶灣邊的鋼制‘尖頭鏟’(3)的灣邊范圍內移動；兩塊弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置有兩排小孔，有兩塊泄漏鋼板(4)分別與兩塊弧形鋼板(2)的表面鉸鏈，泄漏鋼板(4)的鉸鏈軸上裝有的扭力彈簧將泄漏鋼板(4)壓向塊弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔，海浪發電設備的單體槳的槳柄前端小輪插入圓形圍欄上的環形槽中，海浪發電設備相鄰兩層槳的單體槳的斗形槳的斗口朝向相反，導致海浪發電設備相鄰兩層槳的的轉動方向相反；海浪發電設備相鄰兩層槳的所述空心轉軸(5)之間裝有軸承座(6)，最上層所述空心轉軸(5)上端裝有軸承座(6)，最下層所述空心轉軸(5)下端裝有軸承座(6)，所述空心轉軸(5)與軸承座(6)之間裝有滾珠軸承，軸承座(6)上有兩個圓孔，一節主轉軸(7)和一節副轉(8)分別穿過軸承座(6)上的兩個圓孔上裝有的軸承，上下節主轉軸(7)通過花鍵連接，上下節副轉軸(8)通過花鍵連接，所述空心轉軸(5)內有環形齒輪，主轉軸(7)上裝有主齒輪(9)，副轉軸(8)上裝有副齒輪(10)，海浪發電設備相鄰兩層槳的逆時針轉動所述空心轉軸(5)的環形齒輪與主轉軸(7)上裝有的主齒輪(9)嚙合，順時針轉動所述空心轉軸(5)的環形齒輪與副轉軸(8)上裝有副齒輪(10)嚙合，在最上端的軸承座(6)上面的主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合，最上端裝有軸承座(6)上面的主齒輪(9)與海浪發電設備的發電機轉軸上裝有輸入齒輪嚙合，最上端的軸承座(6)上面裝有上齒輪罩，最下端都裝有軸承座(6)下面的主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合，最下下端的軸承座(6)下面裝有下齒輪罩，上齒輪罩、下齒輪罩以及所述空心轉軸(5)內裝有潤滑油。

2.浮動式海上發電設備的控制方法，其特征在于：海平面不是固定不變的，漲潮時海平面升高，電腦控制儀根據浮動式海上風力發電設備與海浪發電設備裝有的水位傳感器傳遞的信號使圓臺形圍欄(13)頂部邊緣都裝有的卷揚機和圓形圍欄(14)頂部邊緣都裝有的卷揚機放松鋼絲繩以適應海平面的升高，保持水力渦輪在海面的下面；退潮時海平面降低，電腦控制儀根據浮動式海上風力發電設備與海浪發電設備裝有的水位傳感器傳遞的信號使圓臺形圍欄(13)頂部邊緣都裝有的卷揚機和圓形圍欄(14)頂部邊緣都裝有的卷揚機收緊鋼絲繩以適應海平面的降低，保持水力渦輪在海面的下面；風力和海水流動的力量使浮動式海上風力發電設備與海浪發電設備發生傾斜，電腦控制儀根據圓形圍欄(14)頂部上面裝有的水平傳感器傳遞的信號調整圓臺形圍欄(13)頂部邊緣都裝有的卷揚機和圓形圍欄(14)頂部邊緣都裝有的卷揚機放松鋼絲繩的松緊以保持圓形圍欄(14)頂部上面裝有的水平傳感器顯示處于水平狀態，圓形圍欄(14)頂部上面裝有的空氣壓縮機通電運轉，從空氣壓縮機出來的壓縮空氣經過單向閥進入儲氣罐，儲氣罐上裝有的壓力傳感器檢測到儲氣罐的壓強達到設定高氣壓值時停空氣壓縮機的電，單向閥能夠阻止儲氣罐里的壓縮空氣進入空氣壓縮機，電腦控制儀根據圓形圍欄(14)頂部上面裝有的水平傳感器傳遞的信號打開較低的扇柱形浮箱的電磁進氣閥和電磁水閥，從儲氣罐出來的壓縮空氣經過打開的電磁進氣閥進入較低的扇柱形浮箱里，同時較低的扇柱形浮箱里的海水從打開的電磁水閥排出，電腦控制儀根據圓形圍欄(14)頂部上面裝有的水平傳感器傳遞的信號打開較高的扇柱形浮箱的電磁排氣閥和電磁水閥，較高的扇柱形浮箱里的空氣從打開的電磁排氣閥排出，同時海水從打開的電磁水閥進入較高的扇柱形浮箱里，圓形圍欄(14)頂部上面裝有的水平傳感器顯示圓形圍欄(14)頂部處于水平狀態時電腦控制儀關閉較低的扇柱形浮箱的電磁進氣閥和電磁水閥和關閉較高的扇柱形浮箱的電磁排氣閥和電磁水閥；在海上風力發電設備上，風力達到二級以上時，由于各層之間的槳是交錯安裝的，總會有單體槳是迎風的和有單體槳是頂風的，單體槳迎風時單體漿呈斗形可以兜風、單體槳的風阻很大，迎風的單體槳推動單數層空心轉軸(5)逆時針轉動，單數層空心轉軸(5)內的環形齒輪逆時針轉動帶動主齒輪(9)順時針轉動，迎風的單體槳推動雙數層空心轉軸(5)順時針轉動，雙數層空心轉軸(5)內的環形齒輪順時針轉動帶動副齒輪(10)逆時針轉動，最下層軸承座下面的主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合共同帶動海上風力發電設備發電；當單數層單體槳逆時針轉過六點鐘方向后，單數層單體槳開始逆時針頂風轉動，當單數層單體槳逆時針轉動到五點鐘方向之后，單數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)逐漸合攏、減小頂風面積，當雙數層單體槳順時針轉過六點鐘方向后，雙數層單體槳開始順時針頂風轉動，當雙數層單體槳順時針轉動到七點鐘方向之后，雙數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)逐漸合攏、減小頂風面積；當單數層單體槳逆時針轉過十二點鐘方向后，單數層單體槳開始逆時針迎風轉動，當單數層單體槳逆時針轉動到十一點鐘方向之后，單數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)在壓縮彈簧的彈力作用下逐漸張開、增大迎風面積，當雙數層單體槳順時針轉過十二點鐘方向后，雙數層單體槳開始順時針迎風轉動，當雙數層單體槳順時針轉動到一點鐘方向之后，雙數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)在壓縮彈簧的彈力作用下逐漸張開、增大迎風面積；風力達到八級以上時，迎風的單體漿的風阻超過設定值，迎風的斗形單體漿內的壓強超過設定值，風從弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔吹出，推動泄漏鋼板(4)克服鉸鏈軸上裝有的扭力彈簧的扭力將泄漏鋼板(4)向外轉動，風從弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔吹出降低了迎風的斗形單體漿內的壓強；在海海浪發電設備上，水流達到0.3米/秒以上時，由于各層之間的槳是交錯安裝的，總會有單體槳是順水流和有單體槳是逆水流的，單體槳順水流時單體漿呈斗形水阻力很大，順水流的單體槳推動單數層空心轉軸(5)逆時針轉動，單數層空心轉軸(5)內的環形齒輪逆時針轉動帶動主齒輪(9)順時針轉動，順水流的單體槳推動雙數層空心轉軸(5)順時針轉動，雙數層空心轉軸(5)內的形齒輪順時針轉動帶動副齒輪(10)逆時針轉動，最上層軸承座(6)上面的主齒輪(9)與副齒輪(10)嚙合共同帶動海浪發電設備發電；當單數層單體槳逆時針轉過與點鐘方向后，單數層單體槳開始逆時針逆水流轉動，當單數層單體槳逆時針轉動到五點鐘方向之后，單數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)逐漸合攏，減小逆水流面積達到減小水阻力的目的，當雙數層單體槳順時針轉過六點鐘方向后，雙數層單體槳開始順時針逆水流轉動，當雙數層單體槳順時針轉動到七點鐘方向之后，雙數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)逐漸合攏，減小逆水流面積達到減小水阻力的目的；當單數層單體槳逆時針轉過十二點鐘方向后，單數層單體槳開始逆時針順水流轉動，當單數層單體槳逆時針轉動到十一點鐘方向之后，單數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)在壓縮彈簧的彈力作用下逐漸張開、增大順水流面積，當雙數層單體槳順時針轉過十二點鐘方向后，雙數層單體槳開始順時針迎風轉動，當雙數層單體槳順時針轉動到一點鐘方向之后，雙數層單體槳的兩塊弧形鋼板(2)在壓縮彈簧的彈力作用下逐漸張開、增大順水流面積；水流達到3米/秒以上時，順水流的單體漿的水阻超過設定值，順水流的斗形單體漿內的壓強超過設定值，水從弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔噴出，推動泄漏鋼板(4)克服鉸鏈軸上裝有的扭力彈簧的扭力將泄漏鋼板(4)向外轉動，水從弧形鋼板(2)靠近鉸鏈軸的位置的兩排小孔噴出降低了順水流的斗形單體漿內的壓強。