[发明专利]一种海上水轮发电机和深海半潜式养殖平台的集成装置

说明书

本发明公开了一种海上水轮发电机和深海半潜式养殖平台的集成装置，包括水轮发电机和深海半潜式养殖平台。水轮机与养殖平台浮管通过两根固定吊杆进行连接，水轮机轮毂两端与固定吊杆刚性连接，轮毂两端均增加整流帽以降低对流体阻尼。固定吊杆与浮管通过螺栓将吊杆固定于突起固定板以实现连接。浮管内部注水后，浮架水平浮管内的水随波浪运动通过竖直浮管而产生往复晃荡运动，水轮发电机的叶片在水流载荷作用下旋转，带动齿轮传动，即达到发电机需要的转速。另外养殖平台圆柱形浮管为水轮机提供了天然导流罩，增大了水轮发电机叶片转动力矩，同时提高了海洋空间利用效率，降低了外部因素对发电系统的损害。

技术领域

本发明属于海洋工程和水产养殖工程技术领域，尤其涉及一种海上水轮发电机和深海半潜式养殖平台的集成装置。

背景技术

海水养殖是人类获取优质蛋白的重要途径，然而浅海养殖造成了严重的环境污染，导致水产品质量下降。利用深海优质海水资源进行水产养殖，是我国提高水产品质量、满足消费者需求、增强出口能力的重要途径。

深海半潜式养殖平台(请见图1)作为一种先进的海上水产养殖装备，为开发利用深蓝渔业资源提供了重要支撑。深远海渔业养殖设计鱼饲料处理系统、死鱼回收系统、活鱼捕捞输送系统、鱼群状态实时监控系统、海洋环境监测与调节系统、集成自动化控制系统等设备，均需要大量电能来实现无人值守管理。电力供应是限制海洋渔业养殖向深远海发展的主要瓶颈问题，开发波浪能与深海半潜式养殖平台的集成系统，具有极大的潜力和实际应用价值。

目前已有研究者提出了多种将发电装置应用于水产养殖装置的设计方案。例如：有人提出将海上风机与贝类养殖装置相结合，通过利用海洋天然的海风资源，将风能转化为电能，为贝类养殖装置提供所需电力。但此技术浪费了大量海洋空间，同时海上风机过于昂贵，且安装与运输过程繁杂，经济性不高；也有研究人员提出，在筏式养殖装置底部安装水轮机，利用水轮机将波流能转化为电能为养殖装置发电。此技术不能够很好的把握波流流动方向，需要人为操控致使水轮机转向，过程繁琐且浪费人力资源，并且水轮机暴露在外，容易受到外部环境损害。因此，上述方案通用性较弱，本技术解决了上述两项研究的缺点，展现了较强的实用性。

发明内容

针对以上现有的技术不足，本发明提出了水轮发电机和深海半潜式养殖平台的集成装置，通过将两台水轮机置于养殖平台浮管的内部，浮管内部注水后即可实现晃荡带动水轮机转动，进而发电。这种集成结构的应用显著降低了外部环境对于水轮机结构的损害。浮管的导流罩作用也显著增加了波浪能向动能乃至电能的转化率。

本发明的技术方案：

一种海上水轮发电机和深海半潜式养殖平台的集成装置，主要由两台水轮发电机4与深海半潜式养殖平台组合而成；所述水轮发电机4为水平轴式水轮发电机；所述深海半潜式养殖平台主要由方形浮架1、网衣2、压舱块7和吊绳 6组成，每台水轮发电机4与深海半潜式养殖平台通过两根固定吊杆9进行连接；

固定吊杆9一端直接与轮毂11刚性连接，另一端设有螺栓孔，固定吊杆9 通过螺栓13与水平浮管3内表面的两个突起固定板12实现连接；

浮架主要由水平浮管3、竖直浮管5和方形浮架组成；四个竖直浮管5与四个水平浮管3对应相连形成底部框架，方形浮架1安装底部框架上；水轮发电机4安装在方形浮架1的水平浮管3内，水平浮管3内注入海水，四个竖直浮管5与四个水平浮管3相通，水位可达到竖直浮管5，当整个浮架在海浪的作用下产生运动时，浮管内的水就会通过竖直浮管5实现往复晃荡运动，从而带动水轮发电机4的叶片转动，进行发电，为整个半潜式养殖平台系统提供电能；

深海半潜式养殖平台系统工作方式为：网衣2由浮架支撑并由压舱块7通过吊绳6固定于底部框架下方，提高了网箱抗风浪能力并增大了养殖装置的空间利用率；同时，压舱块7可防止网箱在潮流和网内鱼群的作用下大幅度运动，避免系统结构损坏；养殖系统的电力供应全部由水轮发电机来承担。