[发明专利]一种深海超低速流发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械设计领域，具体涉及一种深海超低流速发电装置。 

背景技术

由于海洋开发和国防的需要，应用于深海的各种特种设备如海洋监测设备、采矿系统、机器人、水下组网站点建设以及军事设施，水下空间站建设等将成倍增长，目前这些设施主要依靠高能电池提供电能。随着海洋开发力度的进一步加大，高能电池越来越难以满足各种深海特征设备大功耗和长期工作对电能的需求。解决深海特种设备能源补充的问题变得越来越急迫，深海无处不在的低速海流无疑让各种特种设备获得持续可靠的能源成为可能。 

深海流可利用速度通常很低，随着水深的增加，海流剖面流速下降很快，并且流向变化复杂。据现有测试资料显示，水深在1000米处流速最大为0.5m/s，绝大部分时间流速仅0.1m/s。这样的流速与常规海流发电机所需的流速有较大差距。主要表现为过低的流速转化为发电有效利用的转矩和转速都非常低。例如直径2米的叶轮在0.1m/s的流速下产生的转矩约为1.5Nm，而转速仅为4r/min。这样的转矩通常很难克服发电机系统的阻力，并且当流速变化或平台稳定性不够时过低的叶轮转速难以持续，因此直接由叶轮驱动实现发电机发电十分困难。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种深海超低流速发电装置，能够实现深海超低流速驱动叶轮发电。 

本发明的一种深海超低速流发电装置，包括叶轮机构、一端开口、一端水密的壳体以及置于壳体内部的减速器、发条机构、棘轮机构、释放机构、发电机系统和超越离合器； 

所述发条机构包括盒体中心轴、涡卷弹簧、发条盒体、芯轴和发条安装板；所述发条安装板为中心加工有圆孔的圆盘，发条盒体为圆盘状盒体，其一侧的 外表面上固定连接的盒体中心轴穿过发条安装板上的圆孔，并通过轴承与发条安装板活动连接，在发条盒体上与发条安装板相对的一侧开有通孔，芯轴通过该通孔伸进发条盒体内部，并通过轴承与该通孔活动连接，芯轴相对于发条盒体转动，其转动中心轴与盒体中心轴同轴；涡卷弹簧设置在发条盒体内部，其两端分别固定在发条盒体和芯轴上； 

所述释放机构包括主动齿轮、从动齿轮、弹簧挡块、弹簧、销座、压杆、凸轮、释放机构安装板、销轴、滚轮和弹簧销，其中：所述从动齿轮为具有54个齿的完全齿轮，主动齿轮为具有4个齿的不完全齿轮；主动齿轮的中心孔套在发条机构的芯轴上，并且固定安装在发条机构的发条盒体的外表面上，且主动齿轮与发条盒体具有相同的转动中心轴；所述从动齿轮与所述凸轮分别布置在释放机构安装板的两侧，并分别与销轴的两端紧固配合连接；从动齿轮与主动齿轮上的4个齿啮合；所述销座固定在释放机构安装板中心孔的上方，弹簧挡块固定在销座的上方，圆柱状的弹簧销沿与释放机构安装板平行方向穿过销座的通孔，弹簧销的上端固定连接弹簧的一端，弹簧的另一端固连在弹簧挡块上；弹簧销伸出销座的下端对准芯轴穿过释放机构安装板中心孔一端加工的凹槽，并可插入该凹槽中；所述压杆设置在凸轮一侧，压杆的中部的通孔与固定在释放机构安装板上的圆柱杆活动连接，压杆可在与释放机构安装板平行面上绕圆柱杆旋转；压杆的一端沿垂直于压杆的方向销接一个滚轮，滚轮的外圆与凸轮的弧面接触；压杆另一端加工成叉形结构，该叉形结构卡在弹簧销下端的侧面的凸台上；所述凸轮为圆盘结构，在圆盘的边缘一体加工有凸起，凸起对应于圆盘的圆心角为80°；当凸轮的圆盘弧面与滚轮抵触时，弹簧销插在发条储能机构的芯轴的凹槽中，弹簧处于自由状态，发条机构进行储能；当凸轮上凸起的弧面与滚轮抵触时，弹簧销从发条机构的芯轴的凹槽中拔出，发条机构进行释放。 

其整体连接关系为：从壳体开口一端到水密一端依次布置叶轮机构、减速器、棘轮机构、发条机构、释放机构、超越离合器和发电机系统；其中叶轮机构安装在开口一端，两者密封连接；叶轮机构的输出轴与发条机构的盒体中心轴通过减速器相连，减速器将叶轮机构的转动减速后传动给发条盒体，从而对发条机构储能；所述发条机构由发条安装板沿壳体的截面方向固定在壳体内壁上；释放机构由释放机构安装板沿壳体的截面方向固定在壳体内壁上；发条机 构中的芯轴穿过释放机构安装板中心孔的一端通过超越离合器与发电机系统的输入轴相连，发条机构释放能量时驱动发电机系统发电；所述棘轮机构设置在盒体中心轴上，用于防止盒体中心轴沿储能相反方向转动； 

所述超越离合器外轴与发条机构的芯轴固连，其内轴与发电机系统的输入轴固连。