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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：本发明属于海洋新能源技术领域，具体涉及一种固定式浪流联合发电装置。本发明可同时将波浪能与海流能转换成电能，充分利用有限的海域空间，实现海域利用率最大化。本发明可固定于海洋平台上，具有良好的稳定性。本发明在波浪能转换部分中利用限位导向装置使振荡浮子运动具有规律性，只收集可利用的上下浮动的波浪能，能有效避免恶劣天气对振荡浮子的破坏；在海流能转换部分中采用螺旋形海流能水轮机，能够显著提高水轮机的能量利用率。本发明结构功能明确，安全可靠，能量利用率高，整体模块化易于布置，具有较高的应用价值。

主权项：1.一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置和海流能发电装置，其特征在于：还包括浪流联合发电室和固定装置；所述的浪流联合发电室的内部通过隔板依次分为波浪能发电舱、集中蓄电舱、海流能发电舱和水密舱四部分；所述的波浪能发电装置包括浮子和直线电机；所述的海流能发电装置包括海流能水轮机和轴向电机；所述的直线电机安装在波浪能发电舱中；所述的轴向电机安装在海流能发电舱中；所述的浪流联合发电室的外壁上设有滑轨，在滑轨的两端设有限位导向装置；所述的浮子整体套在浪流联合发电室外侧，安装在滑轨上，浮子与浪流联合发电室内部的直线电机通过传动杆连接；所述的海流能水轮机安装在浪流联合发电室下方，海流能水轮机的主轴穿过浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接；所述的浪流联合发电室内部的集中蓄电舱中设有电力集成装置；所述的电力集成装置的电力输入通道分别与直线电机和轴向电机连接；所述的固定装置安装在浪流联合发电室上方；所述的海流能水轮机包括上轮辐、下轮辐及叶片；所述的叶片为螺旋形叶片，叶片安装在上轮辐与下轮辐之间；所述的海流能水轮机的主轴的一端安装在水轮机的下轮辐，另一端穿过水轮机的上轮辐及浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接；所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上；所述的长固定臂与固定基座之间通过铰链连接；所述的长固定臂上设有短固定臂，且长固定臂与短固定臂的末端设有法兰盘；所述的长固定臂与短固定臂均通过末端的法兰盘安装在浪流联合发电室的外壁上；在波浪涌动时，浮子受波浪作用发生运动，由于导向装置的作用，浮子沿浪流联合发电室外壁只做上下往复运动，带动传动杆做上下往复运动，传动杆则带动直线电机工作发电，直线电机将输出的电能输入到电力集成装置中；在海底潮流运动时，海流能水轮机受到海流的作用带动轴向电机工作发电，轴向电机将输出的电能输入到电力集成装置中；集中蓄电舱内的电力集成装置同时接收直线电机和轴向电机输入的电流并经过电路整合模块将能量集成统一输送到海洋平台上的用电设备中。

全文数据：一种固定式浪流联合发电装置技术领域本发明属于海洋新能源技术领域，具体涉及一种固定式浪流联合发电装置。背景技术化石能源的弊端显而易见，能量效率低，污染大，并且近年来化石能源日趋枯竭，能源供应安全问题凸显，提升清洁能源在能源中的比重是大势所趋，人们对新能源的开发愈发重视。占地球表面积71％的海洋，蕴藏着丰富的能源，包括波浪能和海流能。海洋能源的开发研究已成为当今世界能源研究的主要方向，众多波浪能、海流能发电装置层出不穷，如何提高能量利用率和可靠性成为这些发电装置研发的关键问题所在。目前出现的波浪能或者海流能独立发电装置，在风浪流并存的复杂海洋环境中仅能单一利用一种能源，而将其他能源作为附加载荷通过结构设计抵消掉，占用相当大的海域空间，然而却只能利用波浪能或海流能其中一种，有些平台自身也极易倾覆，因此可靠性和转化效率显得尤其重要。出于对平台自身安全、海域空间利用效率与能量转换效率的综合考量，需要一种能同时转换波浪能与海流能能量，安全稳定性好的浪流联合发电装置。发明内容本发明的目的在于提供能同时转换波浪能与海流能能量的一种固定式浪流联合发电装置。本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置和海流能发电装置，还包括浪流联合发电室和固定装置；所述的波浪能发电装置包括浮子和直线电机；所述的海流能发电装置包括海流能水轮机和轴向电机；所述的直线电机和轴向电机均布置在浪流联合发电室内部；所述的浮子整体套在浪流联合发电室外侧，浮子与浪流联合发电室内部的直线电机通过传动杆连接；所述的海流能水轮机安装在浪流联合发电室下方，海流能水轮机的主轴穿过浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接；所述的浪流联合发电室内部设有电力集成装置；所述的电力集成装置的电力输入通道分别与直线电机和轴向电机连接；所述的固定装置安装在浪流联合发电室上方。本发明还可以包括：所述的浪流联合发电室的外壁上设有滑轨，在滑轨的两端设有限位导向装置；所述的套在浪流联合发电室外侧的浮子安装在所述的滑轨上。所述的浪流联合发电室的内部通过隔板依次分为波浪能发电舱、集中蓄电舱、海流能发电舱和水密舱四部分；所述的直线电机安装在波浪能发电舱中；所述的轴向电机安装在海流能发电舱中；所述的电力集成装置安装在集中蓄电舱中。所述的海流能水轮机包括上轮辐、下轮辐及叶片；所述的叶片为螺旋形叶片，叶片安装在上轮辐与下轮辐之间；所述的海流能水轮机的主轴的一端安装在海流能水轮机的下轮辐，另一端穿过海流能水轮机的上轮辐及浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接。所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上。所述的长固定臂与固定基座之间通过铰链连接；所述的长固定臂上设有短固定臂，且长固定臂与短固定臂的末端设有法兰盘；所述的长固定臂与短固定臂均通过末端的法兰盘安装在浪流联合发电室的外壁上。本发明的有益效果在于：本发明可同时将波浪能与海流能转换成电能，充分利用有限的海域空间，实现海域利用率最大化。本发明可固定于海洋平台上，具有良好的稳定性。本发明在波浪能转换部分中利用限位导向装置使振荡浮子运动具有规律性，只收集可利用的上下浮动的波浪能，能有效避免恶劣天气对振荡浮子的破坏；在海流能转换部分中采用螺旋形海流能水轮机，能够显著提高海流能水轮机的能量利用率。本发明立足于解决现有海洋能装置在风浪流并存的复杂海洋环境中仅能单一利用一种能源且效率不高、易倾覆和海域使用空间大的实际问题，结构功能明确，安全可靠，能量利用率高，整体模块化易于布置，容易被企业接受，具有较高的商业推广应用价值。附图说明图1为带有“树冠”型固定装置的一种固定式浪流联合发电装置的立体结构示意图。图2为去掉“树冠”型固定装置的一种固定式浪流联合发电装置的立体结构示意图。图3为带有“树冠”型固定装置的一种固定式浪流联合发电装置的正视图。图4为带有“树冠”型固定装置的一种固定式浪流联合发电装置的俯视图。图5为本发明的浪流联合发电室内部结构图。图6为本发明的“树冠”型固定装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步描述。如图1所示的一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置1、海流能发电装置2、浪流联合发电室3和“树冠”型固定装置4。如图2、图3和图4所示，波浪能发电装置1中的振荡浮子11安装在浪流联合发电室圆筒形外壁301上，由限位导向装置318约束其活动。所述的传动杆12下端通过连杆法兰盘13连接振荡浮子11，传动杆12上端中杆穿过浪流联合发电室上端盖302进入浪流联合发电室3内的波浪能发电舱304，波浪能发电舱304内布置有直线电机支撑隔板309，直线电机14固定于直线电机支撑隔板309之上，将直线电机螺杆15伸出与传动杆12上端中杆连接。海流能发电装置2中的海流能水轮机叶片21与轮辐22固定后，海流能水轮机主轴23两端穿过轮辐中心并由主轴法兰盘24和主轴盖25固定。海流能水轮机主轴23上端接入浪流联合发电室下端盖303中的联轴器314，联轴器314连接海流能水轮机主轴23与轴向电机轴27，轴向电机26位于浪流联合发电室3内的海流能发电舱305中。海流能发电舱305上端布置有轴向电机支撑隔板311，将轴向电机26固定于轴向电机支撑隔板311上。浪流联合发电室3中由浪流联合发电室上端盖302、浪流联合发电室下端盖303以及直线电机支撑隔板309、蓄电池支撑隔板310、轴向电机支撑隔板311、水密隔板312从上至下分隔成波浪能发电舱304、集中蓄电舱306、海流能发电舱305和水密舱307。波浪能发电舱304内布置有直线电机14，并留有足够的空间供传动杆12和直线电机螺杆15运动；集中蓄电舱306内布置有电力集成装置308，电力集成装置可以为蓄电池及电路整合模块。电力集成装置308由直线电机导线315和轴向电机导线316提供输入电流，经过集成后由穿过直线电机支撑隔板309和浪流联合发电室上端盖302的输出电线317将电流输送到海洋平台上的用电设备中。海流能发电舱305布置有轴向电机26，轴向电机轴27下端穿过水密舱307与联轴器314配合；在水密隔板312内布置有止推轴承313，起到固定轴向电机轴27的作用，布置完成后盖上浪流联合发电室下端盖303。如图1、图3、图4和图5所示，“树冠”型固定装置4包括固定基座41、长固定臂42和短固定臂43。固定基座41为环状结构，在固定基座41上围绕环形开有多个基座螺孔46，用于搭载在海洋平台上。长固定臂42与固定基座41通过铰链44连接。短固定臂43安装在长固定臂42上，且在长固定臂42和短固定臂43的末端均安装有固定臂法兰盘45，用于与浪流联合发电室外壁连接。“树冠”型固定装置4用于将整套装置搭载于海洋平台之上，先将固定基座41安装在海洋平台上，再将本发明的固定式浪流联合发电装置整体放入固定基座41之中，之后调整长固定臂42与短固定臂43至合适的位置，再与浪流联合发电室圆筒形外壁301螺栓连接，使整套装置稳定搭载于海洋平台上。本发明的工作程序如下：在波浪涌动时，振荡浮子11受波浪作用发生运动，由于限位导向装置318的作用，振荡浮子11沿浪流联合发电室外壁301只做上下往复运动，带动传动杆12做上下往复运动，传动杆12则带动直线电机螺杆15做往复运动，从而带动直线电机14工作发电，并通过直线电机导线315将输出的电能输入到电力集成装置308中，电力集成装置308通过穿过浪流联合发电室3的输出电线317将电能输出到平台上的用电设备。在海底潮流运动时，海流能水轮机叶片21受到海流的作用绕海流能水轮机主轴23做圆周运动，通过与海流能水轮机主轴23连接的轮辐22带动海流能水轮机主轴23转动，海流能水轮机主轴23与浪流联合发电室3内的轴向电机轴27相连，带动轴向电机轴27旋转，从而使轴向电机26工作发电，并通过轴向电机导线316将输出的电能输入到电力集成装置308中，电力集成装置308通过穿过浪流联合发电室3的输出电线317将电能输出到平台上的用电设备。在振荡浮子11与海流能水轮机同时工作时，工作原理同上，此时集中蓄电舱306内的电力集成装置308同时接收直线电机14和轴向电机26输入的电流并经过电路整合模块将能量集成统一输送到海洋平台上的用电设备中。本发明的目的是解决现有技术中的缺陷和不足，提供一种可基于不同海洋平台作业的固定式浪流联合发电装置，该装置通过自身的波浪能转换装置和海流能转换装置同时对海面的波浪能与海面下的海流能进行转换，充分利用宝贵有限的海域空间，提供清洁可靠的电力能源。一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置、海流能发电装置、浪流联合发电室和“树冠”型固定装置，所述波浪能发电装置包括浪流联合发电室、传动杆和直线电机，所述海流能发电装置包括垂直轴海流能水轮机、海流能水轮机主轴和轴向电机，浪流联合发电室内由四层隔板及两端端盖分成发电舱、集中蓄电舱和水密舱，其中发电舱包括波浪能发电舱和海流能发电舱，所述波浪能发电装置通过与振荡浮子连接的传动杆与浪流联合发电室内的直线电机连接，所述海流能发电装置通过与垂直轴海流能水轮机连接的主轴与浪流联合发电室内的轴向电机连接，所述直线电机与轴向电机均通过导线连接蓄电池，用于储存装置转换的能量，并设置电路整合模块，将转换得到的电能集成统一通过电线输送到平台上，同时设计“树冠”型固定装置将整套发电系统搭载于漂浮式或者固定式海洋平台之上本发明的波浪能转化部分包括浮子，振荡浮子吸收波浪的动能通过传动杆传递给浪流联合发电室内的直线电机，直线电机再将动能转化为电能储存在蓄电池中，本发明的海流能转换部分包括叶片、轮辐和主轴，所述叶片采用螺旋形海流能水轮机叶片，可以提高海流能水轮机的自启动性能以及能量利用率，所述轮辐用于连接叶片与主轴，主轴将叶片俘获的动能向上传入到浪流联合发电室中的轴向电机中，轴向电机再将动能转化为电能储存在蓄电池中，浪流联合发电室外连接“树冠”型固定装置可与不同的平台搭载固定，浪流联合发电室内通过两端的端盖与内部的四层隔板隔断分成波浪能发电舱、海流能发电舱、集中蓄电舱及水密舱，波浪能发电舱内布置有直线电机，海流能发电舱内布置有轴向电机，蓄电舱内布置有蓄电池和电路整合模块，水密舱内采用防水密封结构，防止海水进入其上的发电舱和蓄电舱中。波浪能转换部分中振荡浮子与浪流联合发电室之间采用限位滑轨和限位导向装置，使振荡浮子只随波浪做上下往复运动。“树冠”型固定装置与平台连接部分的形状可根据平台条件采用多边形结构。波浪能转换部分中振荡浮子的形状可采用倒圆锥形结构。海流能转换装置中海流能水轮机主轴外包覆防水外层，防止主轴长期在水中作业生锈。海流能转换装置中海流能水轮机主轴与浪流联合发电室连接处采用密封防水处理。海流能转换装置中海流能水轮机采用螺旋形叶片，可以提高海流能水轮机的自启动性能以及能量利用率。本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：本发明可同时将波浪能与海流能转换成电能，充分利用有限的海域空间，实现海域利用率最大化，装置固定于海洋平台上，具有良好的稳定性，在波浪能转换部分中利用限位导向装置使振荡浮子运动具有规律性，只收集可利用的上下浮动的波浪能，也能有效避免恶劣天气对振荡浮子的破坏，在海流能转换部分中采用螺旋形海流能水轮机，能够显著提高海流能水轮机的能量利用率，本发明立足于现有海洋能装置在风浪流并存的复杂海洋环境中仅能单一利用一种能源且效率不高、易倾覆和海域使用空间大的实际问题，结构功能明确，安全可靠，能量利用率高，整体模块化易于布置，容易被企业接受，具有较高的商业推广应用价值。一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置、海流能发电装置、浪流联合发电室和“树冠”型固定装置，将振荡浮子式波浪能装置与垂直轴海流能水轮机采用圆柱型浪流联合发电室串列集成、统一供电，整套发电系统采用“树冠”型装置固定连接于海洋平台。波浪能发电装置采用轴对称浮子吸收波浪能量转化为动能，通过传动杆装置从浪流联合发电室上端将动能传递给直线电机转化为电能，再通过电能转换系统将电能储存在浪流联合发电室的蓄电池中。海流能发电装置采用具有自启动特性、力矩平稳、能量利用率高的螺旋型垂直轴海流能水轮机将海流能量转换为动能，通过轮辐、主轴从浪流联合发电室下端将动能传递给轴向电机转化为电能，再通过电能转换系统将电能储存在浪流联合发电室的蓄电池中。浪流联合发电室的圆筒形结构内部由上端盖、直线电机支撑隔板、蓄电池支撑隔板、轴向电机支撑隔板、水密隔板和下端盖划分为波浪能发电舱、海流能发电舱、蓄电舱和水密舱，圆筒形结构外部配有螺纹孔，采用螺栓与“树冠”型固定装置连接。“树冠”型固定装置顶端采用圆形或者多边形封闭环状结构，既可搭载于固定式海洋平台也可搭载于漂浮式海洋平台，即可固定于月池型平台中也可固定于平台下，底端采用三角形框架与浪流联合发电室相连。海流能发电装置的海流能水轮机主轴与浪流联合发电室的下端盖与水密隔板采用两个密封的止推轴承连接。浪流联合发电室将直线电机轴向电机的输出能量整合在一个蓄电池中通过电缆为负载供电，在不同的海况条件下两种发电装置既可以单独发电又可以联合发电。本发明公开了一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置、海流能发电装置、浪流联合发电室和“树冠”型固定装置。本发明采用轴对称模块化设计将波浪能发电装置与海流能发电装置串列集成，整体构型简单、结构可靠性强、能量利用率高，既节约成本又可显著提高海域空间利用率，具有较高的商业推广应用价值。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置和海流能发电装置，其特征在于：还包括浪流联合发电室和固定装置；所述的波浪能发电装置包括浮子和直线电机；所述的海流能发电装置包括海流能水轮机和轴向电机；所述的直线电机和轴向电机均布置在浪流联合发电室内部；所述的浮子整体套在浪流联合发电室外侧，浮子与浪流联合发电室内部的直线电机通过传动杆连接；所述的海流能水轮机安装在浪流联合发电室下方，海流能水轮机的主轴穿过浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接；所述的浪流联合发电室内部设有电力集成装置；所述的电力集成装置的电力输入通道分别与直线电机和轴向电机连接；所述的固定装置安装在浪流联合发电室上方。2.根据权利要求1所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的浪流联合发电室的外壁上设有滑轨，在滑轨的两端设有限位导向装置；所述的套在浪流联合发电室外侧的浮子安装在所述的滑轨上。3.根据权利要求1或2所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的浪流联合发电室的内部通过隔板依次分为波浪能发电舱、集中蓄电舱、海流能发电舱和水密舱四部分；所述的直线电机安装在波浪能发电舱中；所述的轴向电机安装在海流能发电舱中；所述的电力集成装置安装在集中蓄电舱中。4.根据权利要求1或2所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的海流能水轮机包括上轮辐、下轮辐及叶片；所述的叶片为螺旋形叶片，叶片安装在上轮辐与下轮辐之间；所述的海流能水轮机的主轴的一端安装在水轮机的下轮辐，另一端穿过水轮机的上轮辐及浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接。5.根据权利要求3所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的海流能水轮机包括上轮辐、下轮辐及叶片；所述的叶片为螺旋形叶片，叶片安装在上轮辐与下轮辐之间；所述的海流能水轮机的主轴的一端安装在水轮机的下轮辐，另一端穿过水轮机的上轮辐及浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接。6.根据权利要求1或2所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上。7.根据权利要求3所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上。8.根据权利要求4所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上。9.根据权利要求5所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的固定装置为“树冠”型固定装置；所述的“树冠”型固定装置包括固定基座和长固定臂；所述的固定基座为环状结构；所述的固定基座设置在浪流联合发电室上方；所述的长固定臂一端安装在固定基座上，另一端安装在浪流联合发电室的外壁上。10.根据权利要求9所述的一种固定式浪流联合发电装置，其特征在于：所述的长固定臂与固定基座之间通过铰链连接；所述的长固定臂上设有短固定臂，且长固定臂与短固定臂的末端设有法兰盘；所述的长固定臂与短固定臂均通过末端的法兰盘安装在浪流联合发电室的外壁上。

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