一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置的制作方法

1.本发明涉及水面发电技术领域，具体涉及一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置。


背景技术：

2.水面尤其是海洋表面具有丰富的波浪能资源，而波浪能可以通过相应的发电设备来转变成为电能，进而改善我国的能源结构。但是现有的波浪能发电设备存在很多问题，首先就是现有的波浪能发电主要是采用波浪对水轮机转桨的推动来进行发电的，对波浪的浪高和波浪的传播速度有一定的要求，这就导致对能量利用效率低，并且这些设备大多为体型较大的大型设备，不方便安装维护也难以拆除后重新部署。
3.如果能够发明一种能够有效的提高单位水面区域发电效率，并且易于安装维护和再次部署的新型阵列式发电设备就能够有效的解决此类问题，为此本技术提供了一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置。


技术实现要素：

4.针对以上问题，本发明提供了一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置，包括顶部安装架、设于顶部安装架下方的底部安装架、以及用于连接顶部安装架和底部安装架的收缩式连接架；
7.所述顶部安装架的顶部固定安装有光伏板，且顶部安装架的底部四角处固定安装有支撑顶部安装架的浮筒；
8.所述顶部安装架的上方固定安装有主发电机，且顶部安装架的中间采用轴承安装有能够在水流的冲击下带动主发电机主轴旋转并发电的垂直轴转桨；
9.所述底部安装架的外侧通过可折叠分离的辅助固定装置与顶部安装架固定连接，所述底部安装架的内侧四角处固定安装有能够将顶部安装架随着水面摆动的动能转化为电能的往复式发电装置，且底部安装架的外侧四个表面均固定安装有拼装对接装置；
10.所述收缩式连接架包括相互套接的外套筒和内套筒，所述外套筒的上端通过铰接球头与顶部安装架的底部铰接安装，且内套筒的底部与底部安装架固定连接，所述内套筒和外套筒之间设置有复位弹簧，且外套筒的中间处固定安装有能够在复位弹簧的带动下上下运动的驱动齿条；
11.所述底部安装架上固定安装有底部发电机，所述底部发电机的输入端通过底部配合齿轮与驱动齿条啮合连接并在驱动齿条的带动下发电；
12.所述底部安装架的内侧固定安装有蓄电池组，所述蓄电池组通过电缆连接并存储来自光伏板、主发电机、底部发电机和往复式发电装置产生的电能；
13.所述拼装对接装置包括相互套接的连接底座和固定推板，且连接底座和固定推板
之间通过收紧弹簧连接，所述连接底座与底部安装架固定安装，且位于不同底部安装架上的相邻两个固定推板之间相互固定连接。
14.优选地，所述辅助固定装置包括与底部安装架通过轴承转动安装的连接杆，且连接杆的末端通过固定螺钮连接底部安装架的另一侧或者顶部安装架的外侧，所述连接杆上固定安装有便于手持转动连接杆的拉柄。
15.优选地，所述收缩式连接架与顶部安装架之间设置有用于帮助顶部安装架回复至水平位置的辅助复位装置，且辅助复位装置包括与顶部安装架的底部通过螺栓固定的上固定套，以及与外套筒的外侧通过螺栓固定的下固定套，所述下固定套上螺接安装有调节螺杆，且调节螺杆的末端一体成型有转动座，所述转动座上转动安装有连接环，且连接环与上固定套之间通过辅助弹簧连接。
16.优选地，所述外套筒的内壁开设有竖直的定向滑槽，且内套筒的外壁一体成型有与定向滑槽滑动配合的定向滑块，所述定向滑块的上端一体成型有防脱块，且定向滑槽的底部末端固定安装有防止防脱块脱轨的防脱板。
17.优选地，所述往复式发电装置包括与底部安装架通过螺栓固定的连接板，且连接板上通过螺栓固定安装有引导架和辅助发电机，所述引导架内滑动安装有配合齿条，且辅助发电机的动力输入端通过从动轮与配合齿条啮合连接，所述配合齿条的顶部通过收拉绳与顶部安装架或者浮筒的底部连接，且引导架的顶端通过轴承安装有一对用于夹紧并引导收拉绳的限位滚轮，所述配合齿条上开设有引导滑槽，且引导架上一体成型有与引导滑槽滑动配合的引导凸起，所述引导架在位于限位滚轮的下方处固定安装有用于引导收拉绳的引导管，且配合齿条和引导架之间通过牵拉弹簧连接。
18.优选地，所述固定推板的左侧通过防脱复位弹簧连接有插入固定推板内的插接柱，且固定推板的右侧开设有与位于相邻拼装对接装置内的插接柱末端插接配合的卡接限位孔，所述固定推板的左侧一体成型有卡紧块，且固定推板的右侧开设有与位于相邻拼装对接装置内的卡紧块插接配合的卡槽，所述固定推板上固定安装有方便穿入并收纳来自蓄电池组外接线缆的线缆收纳管，且插接柱的顶部开设有便于手动拉动插接柱的拉手。
19.优选地，所述底部安装架上固定安装有吊环，且顶部安装架与光伏板之间采用螺栓固定。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明设计的发电装置能够直接的利用太阳能、波浪带动水面产生的不均匀起伏、波浪造成的顶部安装架整体升降以及波浪本身对垂直轴转桨的推动作用来发电，因此能量利用充分，单位区域内发电效率更高，同时对波浪浪高和传播速度的要求更低，更容易找到合适的安装位置。
22.2、本发明设计的发电装置在组成阵列后，发电阵列本身对大型风浪的抵抗能力强、易于扩展发电阵列装机规模，同时易于针对性的拆卸其中任意一个发电单元，安装、拆卸、维护和再次部署相比传统大型水面发电设备都更加的简单，也方便了适应不同尺寸和形状的水面区域，具有很高的实用价值。
附图说明
23.图1是本发明中辅助固定装置收起状态示意图；
24.图2是本发明中辅助固定装置打开状态示意图；
25.图3是本发明中收缩式连接架和辅助复位装置的连接示意图；
26.图4是本发明中收缩式连接架的结构剖视图；
27.图5是本发明中往复式发电装置的结构示意图；
28.图6是本发明中往复式发电装置的结构侧视图；
29.图7是本发明中拼装对接装置的结构示意图；
30.图8是本发明中拼装对接装置的结构剖视图。
31.图中：1、顶部安装架；2、拼装对接装置；201、连接底座；202、收紧弹簧；203、插接柱；204、防脱复位弹簧；205、卡紧块；206、拉手；207、线缆收纳管；208、卡槽；209、固定推板；210、卡接限位孔；3、往复式发电装置；301、收拉绳；302、限位滚轮；303、引导管；304、引导架；305、配合齿条；306、从动轮；307、连接板；308、辅助发电机；309、牵拉弹簧；4、收缩式连接架；401、外套筒；402、内套筒；403、铰接球头；404、定向滑槽；405、防脱块；406、定向滑块；407、防脱板；408、复位弹簧；5、辅助固定装置；501、固定螺钮；502、拉柄；503、连接杆；6、辅助复位装置；601、调节螺杆；602、下固定套；603、连接环；604、转动座；605、辅助弹簧；606、上固定套；7、底部发电机；8、底部配合齿轮；9、吊环；10、底部安装架；11、蓄电池组；12、光伏板；13、主发电机；14、垂直轴转桨；15、引导凸起；16、引导滑槽；17、驱动齿条；18、浮筒。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明：
33.如图1-8所示，一种易于阵列式组装的模块化水面多源发电装置，其特征在于，包括顶部安装架1、设于顶部安装架1下方的底部安装架10、以及用于连接顶部安装架1和底部安装架10的收缩式连接架4。
34.其中，所述顶部安装架1的顶部通过螺栓固定安装有光伏板12，且顶部安装架1的底部四角处固定安装有支撑顶部安装架1的浮筒18。
35.其中，所述顶部安装架1的上方固定安装有主发电机13，且顶部安装架1的中间采用轴承安装有能够在水流的冲击下带动主发电机13主轴旋转并发电的垂直轴转桨14。
36.其中，所述底部安装架10的外侧通过可折叠分离的辅助固定装置5与顶部安装架1固定连接，所述底部安装架10的内侧四角处固定安装有能够将顶部安装架1随着水面摆动的动能转化为电能的往复式发电装置3，且底部安装架10的外侧四个表面均固定安装有拼装对接装置2，底部安装架10上固定安装有吊环9。
37.其中，所述收缩式连接架4包括相互套接的外套筒401和内套筒402，所述外套筒401的上端通过铰接球头403与顶部安装架1的底部铰接安装，且内套筒402的底部与底部安装架10固定连接，所述内套筒401和外套筒402之间设置有复位弹簧408，且外套筒401的中间处固定安装有能够在复位弹簧408的带动下上下运动的驱动齿条17。
38.其中，所述底部安装架10上固定安装有底部发电机7，所述底部发电机7的输入端通过底部配合齿轮8与驱动齿条17啮合连接并在驱动齿条17的带动下发电。
39.其中，所述底部安装架10的内侧固定安装有蓄电池组11，所述蓄电池组11通过电缆连接并存储来自光伏板12、主发电机13、底部发电机7和往复式发电装置3产生的电能。
40.其中，所述拼装对接装置2包括相互套接的连接底座201和固定推板209，且连接底
座201和固定推板209之间通过收紧弹簧202连接，所述连接底座201与底部安装架10固定安装，且位于不同底部安装架10上的相邻两个固定推板209之间相互固定连接。
41.具体的，请参阅图2，辅助固定装置5包括与底部安装架10通过轴承转动安装的连接杆503，且连接杆503的末端通过固定螺钮501连接底部安装架10的另一侧或者顶部安装架1的外侧，连接杆503上固定安装有便于手持转动连接杆503的拉柄502。
42.具体的，请参阅图3，收缩式连接架4与顶部安装架1之间设置有用于帮助顶部安装架1回复至水平位置的辅助复位装置6，且辅助复位装置6包括与顶部安装架1的底部通过螺栓固定的上固定套606，以及与外套筒401的外侧通过螺栓固定的下固定套602，下固定套602上螺接安装有调节螺杆601，且调节螺杆601的末端一体成型有转动座604，转动座604上转动安装有连接环603，且连接环603与上固定套606之间通过辅助弹簧605连接。
43.具体的，请参阅图3和图4，外套筒401的内壁开设有竖直的定向滑槽404，且内套筒402的外壁一体成型有与定向滑槽404滑动配合的定向滑块406，定向滑块406的上端一体成型有防脱块405，且定向滑槽404的底部末端固定安装有防止防脱块405脱轨的防脱板407。
44.具体的，请参阅图5和图6，往复式发电装置3包括与底部安装架10通过螺栓固定的连接板307，且连接板307上通过螺栓固定安装有引导架304和辅助发电机308，引导架304内滑动安装有配合齿条305，且辅助发电机308的动力输入端通过从动轮306与配合齿条305啮合连接，配合齿条305的顶部通过收拉绳301与顶部安装架1或者浮筒18的底部连接，且引导架304的顶端通过轴承安装有一对用于夹紧并引导收拉绳301的限位滚轮302，配合齿条305上开设有引导滑槽16，且引导架304上一体成型有与引导滑槽16滑动配合的引导凸起15，引导架304在位于限位滚轮302的下方处固定安装有用于引导收拉绳301的引导管303，且配合齿条305和引导架304之间通过牵拉弹簧309连接。
45.具体的，请参阅图7和图8，固定推板209的左侧通过防脱复位弹簧204连接有插入固定推板209内的插接柱203，且固定推板209的右侧开设有与位于相邻拼装对接装置2内的插接柱203末端插接配合的卡接限位孔210，固定推板209的左侧一体成型有卡紧块205，且固定推板209的右侧开设有与位于相邻拼装对接装置2内的卡紧块205插接配合的卡槽208，固定推板209上固定安装有方便穿入并收纳来自蓄电池组11外接线缆的线缆收纳管207，且插接柱203的顶部开设有便于手动拉动插接柱203的拉手206。
46.本发明的工作原理：该发电设备在使用时可以拼装成为发电阵列，每个模块化水面多源发电装置都是阵列中的一个发电单元，各发电单元之间通过电缆进行并联最终对外部进行电力输出。在安装的时候由船只将该装置运输至相应的位置处，由人工摆放到指定的水面上，在有必要的情况下还可以通过吊环9连接牵拉绳与水下相应的固定物进行锚定，从而防止设备位置发生漂流变动，随后将各个辅助固定装置5由顶部安装架1上取下并将固定螺钮501固定到底部安装架10上，此时顶部安装架1将在浮力的作用下向上浮出水面，此时光伏板12完全露出水面能够进行光伏发电，而垂直轴转桨14的部分浮出水面，从而在风浪冲击垂直轴转桨14的时候，能够利用垂直轴转桨14带动主发电机13进行发电。
47.伴随着顶部安装架1的浮起，复位弹簧408可以将外套筒401和内套筒402之间撑开，此时当水面波浪带动顶部安装架1整体上移或者下降时，外套筒401和内套筒402之间的垂直位置会发生变化，从而能够利用驱动齿条17带动底部发电机7进行旋转并发电；另一方面，牵拉弹簧309也将对收拉绳301进行张紧，从而在顶部安装架1在风浪的作用下沿着铰接
球头403进行晃动的时候，能够利用收拉绳301和牵拉弹簧309的配合来带动配合齿条305进行上下运动，进而带动辅助发电机308进行发电。
48.当单个模块化水面多源发电装置摆放完毕后，还需要将相邻的模块化水面多源发电装置之间通过拼装对接装置2进行连接，连接过程中先将相应的线缆穿入线缆收纳管207内并使相邻的模块化水面多源发电装置上的蓄电池组11之间通过这些线缆并联，然后通过挤压推动固定推板209然后使得相邻的固定推板209上的卡紧块205和卡槽208相互对齐，最后通过将插接柱203插入对应位置的卡紧限位孔210内即可，从而依次搭建出发电阵列，而且由于拼装式对接装置2特殊的连接方式，当需要拆除更换单个的模块化水面多源发电装置时只需要直接拆除相应的对接装置2即可，因此维护更加的方便。在拆除的过程中，首先拆掉相邻模块化水面多源发电装置上拼装对接装置2之间的连接，随后断开相应的线缆，再然后将吊环9上用于锚定的绳缆拆除，再将顶部安装架1和底部安装架10之间通过辅助固定装置5重新固定好，随后将起吊设备的挂钩或者绳缆固定在吊环9上，将该模块化水面多源发电装置拖离相应的位置并利用船只运输走即可。
49.在本装置中收缩式连接架4用于调整顶部安装架1在正常作业情况下的水平位置，由于顶部安装架1和铰接球头403之间采用铰接安装，而各个收拉绳301之间的张紧程度难以维持一致，因此容易导致顶部安装架1在平静水面上也会发生一定的倾斜，此时只需要微调倾斜方向处的一个调节螺杆601，利用相应位置处的辅助弹簧605进行辅助支撑即可使得顶部安装架1重新回归至水平位置，有效的避免了由于偏转导致的光伏板12长期埋入水中造成发电能力下降，以及垂直轴转桨14无法以正确的角度与水面波浪接触导致发电能力下降的问题。
50.该装置在组成阵列后，各个发电单元的底部安装架10都是连接在一起的，因此能够有效的使得阵列整体更加不容易漂流，也不容易被风浪给打翻，同时在单个顶部安装架1在随着风浪进行晃动和上下运动时，底部安装架10也能够更好的保持位置不动，从而有效的保障了辅助发电机308和底部发电机7的发电效率，而且由于该装置安装和拆卸方便，易于组成阵列，并且能够同时利用光能、波浪带动水面产生的不均匀起伏、波浪造成的顶部安装架整体升降以及波浪本身对垂直轴转桨的推动作用来发电，因此能量利用充分，单位区域内发电效率更高，每个发电单元的尺寸较小，根据制作型号的不同占地约两平方米至十二平方米之间，组成阵列后能够更好的适应不用尺寸和形状的水面，同时该设备对波浪浪高和传播速度的要求更低，更容易找到合适的安装位置，因此十分适合水面上发电使用，相对于传统的水面发电设备更有利于管理和发电规模的扩展，具有很高的实用价值。
51.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。