一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置

1.本实用新型属于海洋可再生能源开发与利用技术领域，具体涉及一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置。


背景技术：

2.潜标是系泊在海面以下的长期观测海洋环境要素的系统，是开展海洋环境长期定点观测最有效的手段，也是水下海洋调查监测系统的重要组成部分。海洋潜标在工作时常常需要被放在距离海面数百米，甚至上千米的位置，所以潜标的投放回收成本也比较高，因此通常要求投放一次潜标的工作时间要求达到几个月甚至两年。潜标的缆绳上需要携带多个工作设备用来实时获取水下不同深度的温度、盐度、深度等海洋水文资料。通常潜标上携带工作设备的电能来源都是潜标自带的电池，但因为受到电池容量的限制，投放一次潜标的工作时长通常达不到人们所预期的目标。所以，关于如何维持潜标长时间的电池供电是当前一个急需解决的难题。
3.在自然界中，海流能是一种可再生清洁能源，海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动所产生的能量。海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似。并且海流能长期活跃在水下，即使在比较深的海水区域，海流能依然存在。所以，在深海区域利用海流能给潜标供电最为合适。
4.基于此，提出一种在深海利用低速海流能为海洋潜标发电的装置，该装置产生的电能可以直接传输给潜标上所携带的工作设备，解决了潜标不能保持长时间工作的技术难题，所以本装置有非常好的实际应用价值。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是根据上述提到的问题，提出了一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，本装置可以嫁接在深海潜标的任意深度位置，通过在潜标缆绳上固定转动基座，进而将装置的浮体通过圆柱形通孔与转动基座转动配合，当海水流过时，装置上的叶片在海流的作用下发生转动，这样就实现了叶片的机械能转换成发电机的电能，从而给潜标上携带的工作设备供电。
6.本装置包括：叶片、发电机、浮体、尾翼板、转动基座和限位板。
7.所述转动基座为圆柱体，将其固定在潜标缆绳上；所述限位板共有两个，分别固定在转动基座的上、下两端，用于限制装置在缆绳的上下移动。
8.所述浮体内部充满空气，在浮体上预设圆柱形通孔，圆柱形通孔轴线与竖直方向的夹角为3
°
～5
°
，浮体上的圆柱形通孔通过轴承与转动基座转动配合，转动基座的上、下两端的限位板对装置起到限位作用，从而保证装置在深海状态下呈悬浮状态。
9.所述发电机和叶片位于浮体一端，在发电机的输出轴上安装叶片，当水流流经装置时，叶片在海流能的作用下做旋转运动，从而带动发电机发电。
10.所述的尾翼板位于浮体的另一端，尾翼板通过支架与浮体刚性焊接。当水流方向
与尾翼板成一定夹角时，尾翼板可以在水流的作用下及时调整方向，使得尾翼板与水流方向平行，从而保证浮体前端的叶片在水流的冲击下旋转，给发电机提供动力。
11.本实用新型有益效果：
12.1.本装置可以在潜标缆绳的不同深度位置任意嫁接，所产生的电能可以及时的供给潜标所携带的工作设备，解决了潜标不能保持长时间工作的技术难题。
13.2.本装置与海洋潜标结合起来，无需安装在海底，装置产生的电力可以直接供给附近的携带设备，所以，本装置不需要有过高的承压能力和长距离电力输送问题。
14.3.本实用新型结构简单，容易安装，易于实现，装置的自动化程度高，无需人为长时间管理。
附图说明
15.图1本实用新型的示意图；
16.图2本实用新型浮体与转动基座的转动配合示意图；
17.图3本实用新型浮体的圆柱形通孔倾斜角度示意图；
18.图4本实用新型在海流作用下的示意图；
19.图5本实用新型的组成示意图；
20.附图中：1.叶片；2.发电机；3.尾翼板；4.浮体；5.限位板；6.转动基座。
具体实施方式
21.为了使本装置的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
22.一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，本装置安装在海洋潜标上的示意图如图1所示，本装置各个组成部分的安装位置及连接方式如图2、图3和图4所示。本装置包括：叶片1、发电机2、尾翼板3、浮体4、限位板5和转动基座6。
23.如图2所示，所述转动基座6为圆柱体，将其固定在潜标缆绳上；所述限位板5共有两个，分别固定在转动基座6上、下两端，用来限制本装置在缆绳上的移动。
24.如图3所示，所述浮体4内部充满空气，在浮体4上预设圆柱形通孔，所述圆柱形通孔的轴线与竖直方向所成的夹角为3
°
～5
°
。如图4所示，当有海流流过装置时，潜标和本装置会沿海流方向移动，因为有水下锚体的牵制作用，所以海流潜标的缆绳部分会带动整个缆绳上的装置发生倾斜，根据经验可知缆绳倾斜角约在3
°
～5
°
之间，所以本装置的圆柱形通孔的倾斜角度也是3
°
～5
°
，这样就可保证当装置安装在缆绳上受到水流冲击时，本装置的叶片1能够垂直于海流方向，实现最大化利用海流能。
25.如图5所示，所述发电机2和叶片1位于浮体4一端，在发电机2的输出轴上安装叶片1，当水流流经装置时，叶片1在海流能作用下做旋转运动，产生的转矩使得发电机2的输出轴转动，进而带动发电机2发电；所述浮体4内部充满空气，使得整个装置在水中呈悬浮状态，浮体4上方开设一个圆柱形通孔，所述圆柱形通孔与缆绳上的转动基座6转动配合；所述尾翼板3位于浮体4的另一端，尾翼板3通过支架与浮体4刚性焊接。当水流方向与尾翼板3成一定夹角时，尾翼板3可以在水流的作用下及时调整方向，使得尾翼板3与水流方向平行，从而确保浮体4前端的叶片1最大化利用海流能。
26.当海流流过本装置时，叶片1在海流能作用下做旋转运动，从而带动发电机2发电。若海水的流向与尾翼板3不平行时，尾翼板3就会在水流的作用下发生旋转，使得尾翼板3与水流方向平行，从而保证叶片1在水流作用下旋转，带动发电机2发电。
27.以上所述仅是本实用新型的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，其特征在于：所述发电装置通过缆绳连接海洋潜标，通过缆绳连接水下锚体，该装置包括叶片(1)、发电机(2)、尾翼板(3)、浮体(4)、限位板(5)、转动基座(6)，所述转动基座(6)固定在缆绳上；所述浮体(4)内部充满空气，在浮体(4)上开设一个圆柱形通孔；所述浮体(4)通过圆柱形通孔与转动基座(6)转动配合；所述叶片(1)和发电机(2)之间通过叶片(1)上的输出轴相连；所述尾翼板(3)和浮体(4)之间通过支架刚性焊接。2.根据权利要求1所述的一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，其特征在于：浮体(4)上开设圆柱形通孔轴线与竖直方向的夹角为3
°
～5
°
。3.根据权利要求1所述的一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，其特征在于：所述限位板(5)共有两个，分别位于转动基座(6)的上、下两端。

技术总结
本新型实用装置提出了一种深海悬浮状态下利用低速海流能的发电装置，本装置包括叶片、发电机、尾翼板、浮体、限位板和转动基座，本装置可以嫁接在海洋潜标的任意深度位置，通过在潜标缆绳上固定转动基座，进而将装置的浮体通过圆柱形通孔与转动基座转动配合，当海水流过时，装置上的叶片在海流能的作用下产生转动，这样就实现了叶片的机械能转换成发电机的电能，从而给潜标上携带的工作设备供电，解决了潜标不能保持长时间工作的技术难题。了潜标不能保持长时间工作的技术难题。了潜标不能保持长时间工作的技术难题。


技术研发人员：李博洋 岳荣芹 张宝收 吕竞泽
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/4/8