可产能和储能的海洋生态居住平台

技术领域

本发明涉及一种可产能和储能的海洋生态居住平台。

背景技术

目前，现有的海洋居住平台特别是可以在海上游弋的平台发展趋势都是采用垂直轴风力发电机利用风力发电，产生的电能供海洋生态居住平台上的居民使用，当垂直轴风力发电机发的电能过多导致超过居民的使用量时，由于电能无法储存，也无法传送至陆地使用，因此，造成电能的浪费及投资发电功率过大。另外，传统风力发电机只采用自然风驱动叶片旋转进行发电，多采用蓄电池进行储电，发电效率不高、储电量小、也不环保。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种发电效率高、储电量大的可产能和储能的海洋生态居住平台。

本发明是这样实现的，一种可产能和储能的海洋生态居住平台，包括一漂浮于海面上的圆形第一基座，所述第一基座的正中心位置以及围绕所述第一基座正中心圆周竖直排列有主风筒，所述主风筒从上至下设置有若干主进风口，所述主风筒内设有一同轴设置的发电塔，所述发电塔从上至下设置有若干倾斜设置的主转轴，所述主转轴上固设有若干主叶片，每个所述主转轴均与一斜向设置的主风力发电机同轴连接，所述主叶片的重心位于其下部，所述主进风口对准所述主叶片的下部设置；

所述发电塔的中心同轴设置若干直驱发电机，所述直驱发电机设有一主轴，所述发电塔的顶部设置蓄水箱，所述主轴上固设一第一斜齿轮，每个所述主转轴上均固设一第二斜齿轮，所述第二斜齿轮直径小于所述第一斜齿轮的直径，同一层的若干所述第二斜齿轮均啮合传动同一层的所述第一斜齿轮；所述主轴还连接水轮机，所述蓄水箱中的水在出水管中经过加压补水装置加压后，注入水轮机中并推动所述主轴转动并带动所述直驱发电机发电；

所述第一基座的圆周边缘设有若干栋围绕第一基座正中心圆周排列且彼此间隔设置的用于人口居住的附楼，所述主风筒对应设置在所述附楼之间的间隔中；所述第一基座通过附楼和主风筒连接磁悬浮旋转升力装置。

具体地，围绕所述基座的正中心圆周竖直排列有六个所述主风筒，所述附楼的数量设置为六个。

具体地，所述主转轴上下端的支撑座均采用磁悬浮方式支撑所述主转轴。

具体地，所述发电塔内设有升降电梯，所述升降电梯到达的位置对应于所述主风力发电机和所述直驱发电机所处的位置。

具体地，所述主风筒顶部设有设置有重力机房，所述重力机房下方设有竖直重力通道，所述重力机房内设有一电动机、一主动轮和一发电机，所述主动轮上设有一可锁住和松开主动轮的刹车器，所述主动轮固设于一主动轴上，所述主动轴的一端通过一第一联轴器与一减速箱的输出轴连接，所述减速箱的输入轴与电动机的转轴连接，所述主动轴的另一端通过一第二联轴器与一增速箱的输入轴连接，所述增速箱的输出轴与发电机的转轴连接，所述第一联轴器和所述第二联轴器均与一控制器电连接，所述控制器用于控制所述第一联轴器和所述第二联轴器的打开和闭合，所述主动轮上饶设有牵引绳，所述牵引绳通过一固设于主风筒顶部的导向轮与重力块连接，所述重力块受到所述牵引绳的作用在重力通道内移动。

具体地，所述磁悬浮旋转升力装置包括第一结构、第二基座、环形轨道以及机翼，所述第二基座从上至下依次层叠设置且均通过若干第一结构梁固设于所述附楼外壁上，所述第二基座上固设有一环形轨道，所述轨道上设有若干机翼，所述轨道通过磁悬浮驱动机翼沿其路径绕所述附楼旋转，各所述机翼之间设有一连接件，所述连接件使各机翼之间的距离固定不变，轨道、机翼和连接件均朝向附楼倾斜设置；位于最上方的第二基座的上方设有一环形跑道，所述跑道上表面朝向附楼倾斜设置。

具体地，所述第二基座和轨道在竖直方向设置六层，每层朝着环形轨道正中心的方向设置四个所述第二基座和所述轨道。

本发明的可产能和储能的海洋生态居住平台，气流经过附楼导向挤压后，风速提高6-10倍，然后气流从主进风口以龙卷风形态导入主风筒中，直接冲击主叶片的底部，又由于主叶片采用非平衡方式制作，一侧偏重，主叶片的重心位于其下部，对主叶片一侧增加重量可以加大这一侧转动时的惯性力，有利于主叶片在较小的风力作用下就能顺畅地进行转动，以实现高效地发电。

本发明将直驱发电机、水轮机和主风力发电机进行联动，使得其成为一个有机的发电系统，具体地，将主轴和主转轴和之间使用第一斜齿轮、第二斜齿轮啮合传动，使得直接作用在主转轴上的风能以及直接作用在主轴上的海水重力势能汇聚成一个整体，有利于直驱发电机和主风力发电机充分吸收外界的能量并将其转换为电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的剖视图。

图2是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的俯视图。

图3是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的多个附楼、主风筒以及磁悬浮旋转升力装置的俯视图。

图4是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的附楼的局部剖视图。

图5是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的附楼顶部的局部示意图。

图6是图5的右视图的局部示意图；

图7是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的重力机房内部示意图；

图8是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的主风筒竖直方形剖视图；

图9是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的主风筒俯视图；

图10是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的主风筒局部示意图；

图11是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的磁悬浮旋转升力装置局部剖视图；

图12是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的环形轨道和机翼的局部示意图；

图13是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的附楼的斜面上重力块的发电储能工作示意图；

图14是本发明实施例提供的海洋生态居住平台的附楼的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、2、3、8、10所示，本发明实施例提供的一种可产能和储能的海洋生态居住平台，包括一漂浮于海面上的圆形第一基座1，第一基座1的正中心位置以及围绕该第一基座1正中心圆周竖直排列有若干主风筒4，主风筒4从上至下设置有若干主进风口41，主风筒4内设有一同轴设置的发电塔42，发电塔42 从上至下设置有若干倾斜设置的主转轴43，主转轴43上固设有若干主叶片44，每个主转轴43均与一斜向设置的主风力发电机45同轴连接，主叶片44的重心位于其下部，主进风口41对准主叶片44的底部设置，使主叶片44具有更大的惯性矩；

发电塔42的中心同轴设置若干直驱发电机413，直驱发电机413设有一主轴410，发电塔42的顶部设置蓄水箱46，主轴410上固设一第一斜齿轮415，每个主转轴43上均固设一第二斜齿轮144，第二斜齿轮144的直径小于第一斜齿轮415的直径，同一层的若干第二斜齿轮144均啮合传动同一层的第一斜齿轮415；可知，通过大小不同的第一斜齿轮415、第二斜齿轮144实现了从主转轴43到主轴410的减速，也实现了从主风力发电机45到主轴410的减速，在此过程中为主轴410提供了较大的转矩以此保证直驱发电机413的平稳发电；直驱发电机413的主轴410还连接水轮机462，蓄水箱46中的水在出水管461 中经过加压补水装置49加压后，注入水轮机462中并推动主轴410转动并带动直驱发电机413发电；

第一基座1的圆周边缘设有若干栋围绕第一基座1正中心圆周排列且彼此间隔设置的用于人口居住的附楼3，主风筒4对应设置在附楼3之间的间隔中，吹向第一基座1的海风通过附楼3之间的间隔到达主风筒4；第一基座1通过附楼3和主风筒4连接磁悬浮旋转升力装置用以实现可产能和储能的海洋生态居住平台的飞行移动。

如图8、10所示，气流经过附楼3导向挤压后，风速提高6-10倍，然后气流从主进风口41以龙卷风形态导入主风筒4中，直接冲击主叶片44的底部，又由于主叶片44采用非平衡方式制作，上部偏轻、下部偏重，具体地，如图10 所示主叶片44的位置状态，该位置状态下主叶片44的重心位于其下部，对主叶片44一侧增加重量可以加大这一侧转动时的惯性力，有利于主叶片44在较小的风力作用下就能顺畅地进行转动。

由于每相邻两个附楼3之间有间隔，自然风和附楼3产生的热风通过该间隔及主进风口41后进入主风筒4形成龙卷风，龙卷风通过主进风口41进入主风筒4后驱动主叶片44高速旋转，主叶片44带动主转轴43一起高速旋转，主转轴43在高速旋转过程中驱动主风力发电机45发电。

本发明将主转轴43上的主叶片44数量优选设置为4个，增加了主叶片44 的高度，可以使龙卷风直接冲击主叶片44的底部，显著提高了主叶片44的转速，提高了主风力发电机45的发电效率；另外，主风力发电机45在发电过程中产生的热风及建筑热风在主风筒4内以龙卷风形态向上运动过程中，也会驱动主叶片44高速旋转，主叶片44再通过主转轴43驱动主风力发电机45发电，进一步提高了主风力发电机45的发电效率。

本发明将直驱发电机413、水轮机462和主风力发电机45进行联动，使得其成为一个有机的发电系统，具体地，将主轴410和主转轴43之间使用第一斜齿轮415、第二斜齿轮144啮合传动，使得作用在主转轴43上的风能以及作用在主轴410上的海水重力势能汇聚成一个整体，有利于直驱发电机413和主风力发电机45充分吸收外界的能量并将其转换为电能。实施例中，主风力发电机 45与主转轴43之间还可以设置离合器以控制两者是否继续同轴转动，当然，此时依然视为将主转轴43贯穿主风力发电机45并提供动力，直驱发电机413在大风地区可以设置二级、三级电机，以吸收和转换大风力地区的风力转为电力，也是该能量转换平台特点，可充分利用，根据不同的地区调配不同的参数和设备。

如图1、图2和图8所示，第一基座1的正中心的主风筒4的周围设置六个主风筒4，附楼3的数量设置为六个。在本实施例中，第一基座1的正中心的主风筒4以及围绕该主风筒4设置的另外六个主风筒4，因此，一共设有七个主风筒4；在另一些实施例中，附楼3的数量可设置N个，那么主风筒4的数量设置为N+1个。

具体地，主转轴43上下端的支撑座(未画出)均采用磁悬浮方式支撑主转轴43。对主转轴43采用磁悬浮支撑可以较好地减少主转轴43在转动过程中产生的不必要摩擦，使得主转轴43上的机械动能能更加高效地传送到主风力发电机45和直驱发电机413主轴410中并转换成电能。

如图9所示，主风筒4内设有升降电梯2，升降电梯2到达的位置对应于主风力发电机45和直驱发电机413所处的位置。这样可以便于对主风力发电机45 和直驱发电机413管理和维修。

再参阅图1、4、14所示，附楼3的外侧面为斜面，该斜面上设置有一倾斜设置的副风筒31，副风筒31从上至下设置有若干副进风口(未示出)，每个副进风口处还设有一集风罩32，集风罩32的三个面分别开设有一进风口33，副风筒31内从上至下设置有若干同轴可独立旋转且倾斜设置的副转轴34，副转轴 34上固设有若干副叶片35，每个副转轴34均与一副风力发电机36连接。自然风从集风罩32的三个进风口33进入后形成龙卷风，龙卷风从副进风口进入副风筒31后驱动副叶片35的底部使副叶片35高速旋转，副叶片35带动副转轴 34一起高速旋转，副转轴34在高速旋转过程中驱动副风力发电机36。本发明将副风筒31倾斜设置，便于将其设置在附楼3的斜面上，可大大减少建造成本及提高空间利用率，并减少风电对居住的干扰，副风筒31结合自然风、附楼3 产生的热风混合形成的龙卷风直接冲击副叶片35的底部，显著提供了副叶片35 的转速，提高了副风力发电机36的发电效率。

本发明将副风筒31倾斜设置，便于将其设置在附楼3的斜面上，可大大减少建造成本及提高空间利用率，并减少风电对居住的干扰，副风筒31结合自然风、附楼3产生的热风混合形成的龙卷风直接冲击副叶片，显著提高了副叶片 35的转速，提高了副风力发电机36的发电效率。

如图1、5、6、13所示，进一步地，附楼3的斜面上还设置有一滑轨37，滑轨37上滑设有一重力块38，附楼3顶部设置有一电动机39、一主动轮310 和一发电机311，主动轮310上设有一可锁住和松开主动轮310的刹车器(未示出)，主动轮310固设于一主动轴311上，主动轴311的一端通过一第一联轴器 312与一减速箱313的输出轴连接，减速箱313的输入轴与电动机39的转轴连接，主动轴311的另一端通过一第二联轴器314与一增速箱315的输入轴连接，增速箱315的输出轴与发电机316的转轴连接，第一联轴器312和第二联轴器 313均与一控制器(未示出)电连接，该控制器用于控制第一联轴器312和第二联轴器313的打开和闭合，主动轮310上饶设有牵引绳317，牵引绳317通过一固设于附楼3顶部的导向轮318与重力块38连接。每3条滑轨37提供一套电动机39、主动轮310和发电机311以实现发电。

如图1、6、7、9所示，主风筒4顶部设有设置有重力机房411，重力机房 411下方设有竖直重力通道412，重力机房411内设有一电动机39、一主动轮 310和一发电机311，主动轮310上设有一可锁住和松开主动轮310的刹车器(未示出)，主动轮310固设于一主动轴311上，主动轴311的一端通过一第一联轴器312与一减速箱313的输出轴连接，减速箱313的输入轴与电动机39的转轴连接，主动轴311的另一端通过一第二联轴器314与一增速箱315的输入轴连接，增速箱315的输出轴与发电机316的转轴连接，第一联轴器312和第二联轴器313均与一控制器(未示出)电连接，该控制器用于控制第一联轴器312 和第二联轴器313的打开和闭合，主动轮310上饶设有牵引绳317，牵引绳317 通过一固设于主风筒4顶部的导向轮318与重力块38连接，所述重力块38受到牵引绳317的作用在重力通道412内移动。

当海洋生态居住平台的电能富裕时，首先，控制器控制第一联轴器312闭合、第二联轴器313打开，此时，主动轴311通过第一联轴器312与减速箱313 的输出轴连接，主动轴311与增速箱315的输入轴断开连接；然后，控制器控制刹车器将主动轮310松开；接着，控制器启动电动机39，电动机39的转速经减速箱313减速后驱动主动轮310缓慢旋转，主动轮310旋转的同时将牵引绳 317缠绕在主动轮310外周壁，牵引绳317通过导向轮318拉动重力块38沿滑轨37向上运动，当重力块38到达滑轨37顶部时，控制器关闭电动机39，同时控制器控制刹车器将主动轮310锁住，从而实现将海洋生态居住平台富裕的电能转换成重力块38的重力势能储存起来。

当海洋生态居住平台的电能缺少时，首先，控制器控制第一联轴器312打开、第二联轴器313闭合，此时，主动轴311与减速箱313的输出轴断开连接，主动轴311与增速箱315的输入轴连接；然后，控制器控制刹车器将主动轮310 松开，重力块38开始沿滑轨37向下滑动，重力块38通过牵引绳317带动主动轮310和主动轴311一起旋转，主动轴311的转速经增速箱315增速后驱动发电机311发电，从而实现将重力块38的重力势能转化为电能，实现增加发电产能的目的。

如图1、8、10所示，蓄水箱46和至少一水泵(未示出)连接，蓄水箱46 通过一电磁阀(未示出)连接有一出水管461，水泵连接有一抽水管(未示出)，水管另一端设于海水内；第一基座1上设有一海水发电机房47，出水管461延伸至海水发电机房47内，海水发电机房内设有至少一水力发电机48。

当海洋生态居住平台的电能富裕时，控制器启动水泵，水泵向蓄水箱46抽水，当蓄水箱46内的水位到达设定位置后，控制器关闭水泵，从而实现将海洋生态居住平台富裕的电能转换成蓄水箱46内海水的重力势能储存起来。

当海洋生态居住平台的电能缺少时，控制器打开电磁阀，蓄水箱46内的海水通过出水管461冲向水轮机462中并推动主轴410直驱发电机413转动；使得直驱发电机413进行发电，从而实现将蓄水箱46内海水的重力势能转化为电能，实现增加产能、提高发电效率及环保的目的。

第一基座1上还设置氢能制作装置(未画出)，当风力大并且存储的电能充足时，将氮化后的海水电解出氢气并储存起来，本发明能智能控制能量的相互补充，以实现能量节约、使用、储存、效益的最大化，如根据市场资源价值，合理进行发电、制氢、储水以及重力块38重力势能的储存及转换。

如图1、2、11、12所示，磁悬浮旋转升力装置包括第一结构61、第二基座 6、环形轨道62以及机翼63，所述第二基座6从上至下依次层叠设置且均通过若干第一结构61梁固设于所述附楼3外壁上，第二基座6上固设有一环形轨道 62，轨道62上设有若干机翼63，轨道62通过磁悬浮技术驱动机翼63沿其路径绕附楼3旋转，各机翼63之间设有一连接件64，连接件64使各机翼63之间的距离固定不变，轨道62、机翼63和连接件64均朝向附楼3倾斜设置，使机翼 63在轨道62上高速旋转时产生的离心力不会对海洋生态居住平台造成影响，保证了海洋生态居住平台的稳定性；

位于最上方的第二基座6的上方设有一环形跑道5，跑道5上表面朝向附楼 3倾斜设置。

通过第二基座6中在附楼3的外壁上设置轨道62和机翼63，轨道62通过磁悬浮技术驱动机翼63沿其路径绕附楼3高速旋转，当平均转速达到一定程度时，海洋生态居住平台开始起飞，跑道5可以起降中小型飞机或无人飞行器，提供便利的交通服务，便于补充物资；本发明可以在海洋、空中、陆地、湖泊和山顶等地使用，实用性高，还能用于城市旅游观光、人道救灾、紧急援助及物质运输等。

如图11、12所示，具体地，轨道62包括上轨道621和固设于上轨道621 底部的下轨道622，上轨道621的宽度大于下轨道622的宽度，上轨道621的两端均固设有若干间隔设置呈圆形排列的导向电磁铁623，若干导向电磁铁623串联连接，上轨道621底部的两侧均固设有若干间隔设置呈圆形排列的直线同步电机定子624，若干直线同步电机定子624串联连接；

各机翼63的底部开设有一用于容置轨道62的凹槽331，凹槽631开口朝下，凹槽631的两侧均向轨道62延伸形成一凸台632，凸台632上表面均固设有一与直线同步电机定子624正对设置的悬浮电磁铁633；

直线同步电机定子624与一控制组(未示出)电连接，控制组控制输入给直线同步电机定子624的电流大小，可以实现海洋生态居住平台的起飞、悬停、水平飞行和降落。

如图12所示，具体地，第二基座6和轨道62在竖直方向设置六层，每层朝着环形轨道62正中心的方向设置四个第二基座6和轨道62。

机翼63使得气流快速流动形成升力，每个约700米直径轨道设置了约150 余条长度在30米的机翼63，每条升力在160顿以上，当平均转速大于350公里 /小时，平台开始起飞，该可产能和储能的海洋生态居住平台整体提升力达在55 万顿以上。

该可产能和储能的海洋生态居住平台适航于海面，充足的电力以及牢靠的结构保障可抵抗强风，也能实现空中飞行或悬停，并可长期停留于海面、空中、地面、湖泊或山顶。为了方便飞机到达该平台，所以在外围设置了700米直径的机场环形跑道5，并有6个停机坪供使用，可以起降中小型飞机或无人飞行器。

每一个附楼3斜面热风发电机组(主风力发电机45和直驱发电机413收集建筑热风、电热风、风电机组热风及自然风的能量)产生的功率为500KW× 33＝16500KW。发电资源可优先利用自然风、建筑(主要为附楼3)热风以及主风筒4热风；如上述发电资源不足，则利用电热、燃烧三废(废水、废气和固体废物)产生的廉价热能以及燃烧储存的氢气产生的热能。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。