[0001] 本发明涉及风浪发电技术领域，具体涉及一种基于海上能源综合利用平台的风能和潮流能组合发电装置。

[0002] 海洋的风浪能具有独特的优势，其波能能量密度高，是风能的4到30倍，海水的波浪运动蕴含着巨大的发电潜力。据估算，全球海洋波浪能可达700亿千瓦，占海洋能源的94％，是其主要来源之一。为了持续推进海洋资源节约集约利用，探索开展海洋能源立体化开发，建立海上能源综合利用平台，其中海上的风浪能如何开发利用是一个关键的技术。随着科技的进步，人们对风能和海洋能等新能源的研究投入不断增加，各种风能发电和波浪发电装置不断涌现，单独利用风能或者波浪能的装置很多，但是现有的装置存在以下问题：

[0003] 风能或者波浪能其本身不稳定性高，同时风能和波浪能的大小、方向均不固定，常规的发电装置，其发电效率低下。

[0004] 针对上述问题，例如申请号为“2023109270999”，专利名称为“一种海上风力发电装置及发电方法”的技术方案，其单独利用风力进行发电，其采用了浮动式的结构，可以调节桨叶的方向，但是需要时刻关注风向，实际使用较为不便，且风力大小不稳定，无法进行准确预测评估，也就无法及时进行桨叶方向的调整。

[0005] 例如申请号为“2022207750013”，专利名称为“一种基于风能和潮流能的海上发电装置”的技术方案，其虽然结合了风能和潮流能，但实际还是分别单独发电，没有将风能和潮流能组合在一起，同时风能和潮流能均是驱动固定方向的扇叶旋转，发电效率低下。

[0045] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0046] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0047] 实施例1

[0048] 请参阅图1‑16所示，本实施例公开了一种基于海上能源综合利用平台的风能和潮流能组合发电装置，本装置可以适用于海上能源综合利用平台，进行电能储备。本装置包括风力转动组件100、浮子驱动组件200、变速组件300和发电件。其中风力转动组件100用于利用风力驱动其在竖直面内进行水平旋转，产生第一驱动力；浮子驱动组件200用于利用波浪能驱动其旋转，产生第二驱动力，变速组件300用于连接风力转动组件100和浮子驱动组件200，将产生的第一驱动力进行提速，并和第二驱动力进行组合，然后传递给发电件，发电件用于接收变速组件300传递的组合驱动力进行发电，产生的电能通过外接设备进行存储。

[0049] 风力转动组件100包括旋转支架110和多个风叶120，多个风叶120呈圆周布设在旋转支架110的最外圈，每个风叶120均竖向设置在旋转支架110上。

[0050] 旋转支架110包括上支撑架111、下支撑架112、上传动轴113、多个定位杆114，上支撑架111和下支撑架112上下间隔水平设置，上支撑架111和下支撑架112结构相同，均为中心三角板，在中心三角板的三个角均设置有直杆，构成了三角架的形状。在上支撑架111和下支撑架112之间的中心设置有上传动轴113，上传动轴113向下穿过下支撑架112与变速组件300传动连接，在上支撑架111和下支撑架112之间围绕上传动轴113设置有多个呈圆周分布的定位杆114，定位杆114位于上支撑架111和下支撑架112之间的最外圈，每个定位杆114上均穿插有风叶120，风叶120呈矩形结构，风叶120的截面呈柳叶形状，中间厚，两侧薄，该结构的风叶120能够提高升力系数从而提高捕获风能的能力，同时可以提高叶片的强度和减少风叶120的震动。风叶120固定设置在定位杆114上，定位杆114与上支撑架111、下支撑架112固定连接。在实际风力发电过程中，风力吹动风叶120转动，风叶120转动时，由于风叶120与定位杆114固定连接，风叶120会同步带动定位杆114转动，而定位杆114又与上支撑架
111和下支撑架112固定连接，因此会带动上支撑架111和下支撑架112转动，上支撑架111和下支撑架112转动时，会同步带动上传动轴113转动，从而产生第一驱动力，第一驱动力在上传动轴113的作用下会向下传递至变速组件300。为了保证上传动轴113向下传递驱动力的稳定性，在上传动轴113下端设置有单向轴承301，可以向下传递稳定的单向驱动力。

[0051] 在海面上波浪能与风能常常同时存在，为了能同步利用波浪能，本发明还设计了浮子驱动组件200，浮子驱动组件200包括浮子支架210、浮子件220、推动件230和转动风扇240。浮子支架210设置在基座500上端，浮子支架210上端设置有腔室250，多个推动件230水平设置在浮子支架210内，转动风扇240水平设置在腔室250内，多个推动件230与腔室250通过气道连通，多个浮子件220呈圆周分布在腔室250外侧，浮子件220与腔室250、推动件230均铰接，浮子件220可在波浪的作用下上下波动带动推动件230做往复压缩运动。

[0052] 浮子支架210设置在基座500上端，浮子支架210包括底板211、多个支撑柱212，底板211设置在基座500上端，支撑柱212呈圆周分布在底板211上，腔室250的下表面设置在支撑柱212的上表面。

[0053] 多个浮子件220呈圆周分布在腔室250外侧，浮子件220与腔室250、推动件230均铰接，浮子件220可在波浪的作用下上下波动，从而带动推动件230做往复压缩运动。其中浮子件220包括第一连杆221和浮子222，第一连杆221上端与腔室250外侧壁铰接，浮子222设置在第一连杆221下端，推动件230与第一连杆221连接。为了更好的驱动推动件230做往复压缩运动，浮子件220还包括第二连杆223，第二连杆223用于与推动件230连接，第二连杆223与第一连杆221成一定角度设置。浮子222漂浮在海面上，可以随着波浪进行上下波动，同时会带动第一连杆221绕着第一连杆221与腔室250的铰接点进行上下摆动，而第一连杆221的运动会带动第二推杆233进行运动，第二推杆233在运动时会带动与其铰接的推动件230进行运动。

[0054] 腔室250下表面和底板211之间形成的空间，用于放置推动件230。单个推动件230包括筒体231、活塞232和推杆233，筒体231水平设置在底板211上，活塞232滑动设置在筒体231内，推杆233一端与活塞232连接，推杆233另一端与第二连杆223铰接，第二连杆223与第一连杆221连接。在第一连杆221随浮子222上下波动的过程中，会带动第二连杆223同步上下波动，由于推杆233与第二连杆223铰接，且与推杆233连接的活塞232滑动设置在筒体231内，因此，第二连杆223运动过程中会带动推杆233在筒体231内做直线往复运动，活塞232同步随推杆233进行移动，不断压缩筒体231内的空气，利用筒体231与腔室250之间的气道将压缩空气持续输送至腔室250内，形成驱动力，用于推动转动风扇240旋转。

[0055] 筒体231包括相互并列设置的活塞筒一2311和活塞筒二2312，活塞232设置在活塞筒一2311内，活塞筒一2311内远离推杆233的一端设置有隔离腔一2313，隔离腔一2313内沿着活塞筒一2311的方向对称设置有两个通孔，隔离腔一2313内活动设置有隔离球一2314，隔离球一2314可在隔离腔一2313内移动封堵两个通孔中的一个，活塞筒二2312与活塞筒一2311对称位置设置有隔离腔二2315，隔离腔二2315内沿着活塞筒二2312的方向对称设置有两个通孔，隔离腔二2315内活动设置有隔离球二2316，隔离球二2316可在隔离腔二2315内移动封堵两个通孔中的一个，活塞筒二2312与活塞筒一2311的连接处还设置有隔离腔三
2317，隔离腔三2317内活动设置有隔离球三2318，隔离腔三2317与活塞筒一2311之间设置有连通孔一，隔离腔三2317与活塞筒二2312之间设置有连通孔二，隔离球三2318可在隔离腔三2317内移动封堵连通孔一或连通孔二，活塞筒一2311远离隔离腔一2313的一端设置有连接活塞筒二2312的连通通道。

[0056] 该筒体231的具体运动过程如下，以图示角度为例进行方向说明：

[0057] 当推杆233向上移动时，此时活塞232同步向上移动，压缩活塞筒一2311内位于活塞232上方的气体，气体推动隔离腔一2313内的隔离球一2314向上移动封堵隔离腔一2313内上端的通孔，气体推动隔离球三2318封堵隔离腔三2317内连通孔二；同时活塞232向上移动时，会在活塞筒一2311内位于活塞232下方产生吸力，在吸力的作用下，会使隔离球二2316向下移动封堵隔离腔二2315下端的通孔。即气体从活塞筒一2311沿着连通孔一进入隔离腔三2317，然后再通过气道将压缩空气输送至腔室250内。

[0058] 当推杆233向下移动时，此时活塞232同步向下移动，活塞232向下移动时，会产生吸力，带动隔离球一2314向下移动封堵隔离腔一2313内下端的通孔，同时带动隔离球三2318向左移动封堵隔离腔三2317内连通孔一，

[0059] 同时活塞232向下移动会压缩活塞筒一2311内位于活塞232下方的气体，压缩气体从活塞筒一2311下方的连通通道进入活塞筒二2312内，然后推动隔离球二2316向上移动封堵隔离腔二2315上端的通孔，使得压缩气体从隔离腔二2315内沿着连通孔二进入隔离腔三2317内，然后再通过气道将压缩空气输送至腔室250内。

[0060] 通过本方案设计的筒体231结构，在活塞232做往复运动过程中，可以消除吸力对转动风扇240的影响，产生持续稳定的压缩气体输送至腔室250内，保证了转动风扇240转动的稳定性。

[0061] 转动风扇240下端设置有输出轴261，输出轴261下端与发电件传动连接，发电件包括电机400和联轴器，电机400设置在基座500内部，电机400的转动端向上穿过底板211，联轴器一端与电机400的转动端连接，联轴器另一端与输出轴261连接。

[0062] 为了保证转动风扇240的转动方向始终保持一致，在腔室250侧壁上开设有多个间隔分布的通孔251，筒体231远离推杆233的一端通过气管与通孔251连通。该多个通孔251水平设置，通孔251的朝向与该通孔251朝向所对应的转动风扇240的扇叶呈一定角度相对设置，便于喷出的气流直接作用在扇叶上，具体角度的设置根据转动风扇240的扇叶形状进行选择，本实施方式中不做具体要求，本实施例中转动风扇240的扇叶采取半环弧形结构。同时多个通孔251构成的气道形成单一的旋转方向，确保气流从通孔251喷出后会推动该扇叶进行单向旋转。这样设置的通孔251，可以确保吹动转动风扇240旋转时，其方向为单一的固定方向，保证了转动风扇240产生单向稳定的第二驱动力。

[0063] 为了组合利用风能和波浪能，利用变速组件300进行变速调节，变速组件300包括变速腔310和变速腔齿轮组320，变速腔310设置在风力转动组件100和浮子驱动组件200之间，变速腔齿轮组320设置在变速腔310内，利用上传动轴113套设的单向轴承301，该单向轴承301设置在上传动轴113和变速腔310之间。

[0064] 变速腔齿轮组320一端与旋转支架110单向传动连接，变速腔齿轮组320另一端与转动风扇240传动连接，旋转支架110与转动风扇240转动的方向一致。变速腔310上端设置有上盖311，变速腔310下端设置有下盖312，变速腔310内设置有连接盘313，连接盘313设置在上传动轴113下端，单向轴承301设置在上传动轴113和上盖311之间，即上传动轴113可以按照逆时针转动，从而向下传递稳定的单向驱动力，连接盘313下端设置有两个呈竖向对称分布的连接杆314，每个连接杆314上均水平设置有连接轴315，变速腔齿轮组320包括依次齿轮啮合的第一锥齿轮321、第二锥齿轮322和第三锥齿轮323，第一锥齿轮321和第三锥齿轮323分别对称转动设置在两个连接轴315上，第二锥齿轮322套设在下传动轴260上，下传动轴260竖直设置，下传动轴260向下穿过下盖312与转动风扇240传动连接，第二锥齿轮322和下传动轴260之间设置有棘轮组件350，棘轮组件350可在第二锥齿轮322的驱动下按照第一矢量速度驱动下传动轴260加速旋转，棘轮组件350可在第二锥齿轮322的驱动下按照第二矢量速度自转，棘轮组件350可在下传动轴260的驱动下按照第三矢量速度自转。

[0065] 为了实现该棘轮组不同的运动状态，因此棘轮组件350包括第一转盘351、第二转盘352和锁扣件，第一转盘351设置在第二转盘352的外圈，第一转盘351和第二转盘352之间留有间隙，锁扣件360设置在第一转盘351和第二转盘352之间，第一转盘351的外侧壁与第二锥齿轮322的内侧壁连接，第一转盘351的内侧壁上设置有多个呈周向等距分布的弧形槽3511，即第一转盘351的内部由于多个弧形槽3511构成了单向齿轮状结构，第二转盘352的下表面设置在下传动轴260的上表面，锁扣件360包括多个一一对应的卡块361和弹簧362，多个卡块361周向设置在第二锥齿轮322的外侧壁上，卡块361与弧形槽3511的位置相对应，可以确保每个弧形槽3511内都设置有一个卡块361，保持第一转盘351和第二转盘352之间相对运动的稳定性，卡块361的固定端与第二转盘352的外侧壁铰接，弹簧362的一端设置在第二转盘352的外侧壁上，弹簧362的另一端设置在卡块361的移动端，卡块361的移动端在弹簧362的作用下抵靠在第一转盘351的内侧壁上,当第一转盘351和第二转盘352按照顺时针转动，且第一转盘351转速不大于第二转盘352的转速时，卡块361可从上一个弧形槽3511滑入下一个弧形槽3511内，此时第二转盘352处于自转状态，当第一转盘351和第二转盘352按照顺时针转动，且第一转盘351转速大于第二转盘352的转速时，卡块361的移动端会锁紧在弧形槽3511的侧壁上，此时第二转盘352处于加速转动的状态，当第一转盘351与第二转盘352按照相反方向转动时，卡块361的移动端会锁紧在弧形槽3511的侧壁上。

[0066] 由于变速组件300的第一锥齿轮321和第三锥齿轮323通过上传动轴113与旋转支架110连接，变速组件300的第二锥齿轮322通过下传动轴260与转动风扇240连接，因此，会出现如下几种工作情况：

[0067] 当海面上波浪较小，不足以产生足量的压缩气体驱动转动风扇240旋转时，此时风力转动组件100单独工作，上传动轴113产生的第一驱动力经过变速组件300进行提速，加速后的第一驱动力通过下传动轴260传递给转动风扇240，通过转动风扇240将加速后的第一驱动力传递至发电件进行发电。

[0068] 当海面上波浪能较大，风力较小时，此时浮子222的上下浮动会带动活塞232压缩空气，压缩后的空气通过通孔251向转动风扇240的扇叶进行喷射，驱动转动风扇240旋转，产生第二驱动力，通过下传动轴260传递给发电件进行发电。此时风力较小，产生的第一驱动力较小，通过变速组件300加速后，也无法再次加速转动风扇240的转动。且此时第一转盘351和第二转盘352均按照顺时针旋转，棘轮件的第二转盘352转速大于第一转盘351的转速，此时第二转盘352会实现自转，不会将驱动力上传至转动风扇240。

[0069] 当海面上风能和波浪能并存时，此时风力转动组件100和浮子222驱动组件200同时工作，首先是风叶120带动上传动轴113产生的第一驱动力会通过变速组件300进行初步加速，加速后的第一驱动力通过第三锥齿轮323和下传动轴260传递给转动风扇240。与此同时，浮子222的上下浮动带动活塞232持续压缩空气，压缩后的空气通过通孔251向转动风扇240的扇叶进行喷射，使得转动风扇240在压缩空气的驱动下进行了二次提速，此时转动风扇240通过输出轴261向下传递给发电件的驱动力为：加速后的第一驱动力和压缩空气驱动转动风扇240产生的第二驱动力的组合力。

[0070] 发电件，浮子222驱动组件200与发电件连接，用于驱动发电件发电；发电件包括电机400和联轴器，电机400设置在基座500内部，电机400的输出轴261向上穿过底板211，联轴器一端与电机400的输出轴261连接，联轴器另一端与下传动轴260连接。发电件产生的电能通过外接设备进行存储。具体的存储装置根据实际需要进行设置，本实施方式中不做具体限定。

[0071] 实施例2

[0072] 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例公开了一种基于海上能源综合利用平台的风能和潮流能组合发电装置，在下支撑架112上靠近定位杆114的一端设置有用于限制风叶120转动角度的限位块115，风叶120固定设置在定位杆114上，而定位杆114并非与上支撑架111、下支撑架112固定连接，此时定位杆114与上支撑架111、下支撑架112转动连接，限位块115与定位杆114之间留有间隙。

[0073] 风叶120在风力的作用下旋转，会同步带动定位杆114旋转，定位杆114在旋转时，由于限位块115的限制，只能在一定范围内转动，当定位杆114转动使得风叶120的一侧抵靠在限位块115上时，此时风力继续吹动风叶120，风叶120会带动整个旋转支架110进行转动，进而带动上传动轴113进行转动，产生第一驱动力。设置风叶120可以在一定范围内进行角度的偏转，可以更好的适应海面上各个方向的风，更好的利用风力产生更大的第一驱动力。

[0074] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。