专利名称：动态式海流发电设备及其载具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海流发电设备，明确地说涉及一种利用载具搭载至少一发电机的 动态式海流发电设备。
背景技术：
海洋能中已知有四种主要的能量海流能(OceanCurrent)、温差能(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)、潮汐能(Tidal Power)及波浪能(Wave Power)。由于其靠地 球自转以及月球与地球之间的引力而形成，因此所述能量取之不尽，用之不绝。根据 评估，海流能可提供的能量相当可观，在地理位置上，北大西洋及西太平洋均为大量 的海流所经过的地带，海流能量旺盛。因此，所述二大洋所属的各国对海流能开发相 当关注。
各国所发明的海洋发电装置，均为温差发电、潮汐发电、海浪发电或固定设置于 海床的发电装置。例如日本专利JP2006291780号"设置于海床/河床的发电装置"、 台湾专利200848611号"静态式海流发电装置"等，其发明均为固定放置于海床上发 电的装置。
一般来说，上述常规发电装置如果用于海流能发电则会有下列问题1、由于发 电装置放置于海床上，如果所述处海床深度太深，会造成海下施工困难甚至无法施工。 2、海流位置与方向会因气候与温差而改变，如果固定放置于海床，则无法机动调整 其与海流方向的夹角，影响发电的效果。3、静态固定式发电装置，如果要克服上述 问题，恐怕需要大量设置设备。4、如果遭遇台风、地震或浮木时，则静态固定式发 电装置将无法闪躲，使设备损坏。
因此，有必要提供一种动态式海流发电设备及其载具，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种动态式海流发电设备，其包括至少一发电机、载具、至少一控制 绳、固定点及至少一电线。所述发电机用以接受海流驱动而产生电力。所述载具具有 至少一垂直位置控制装置及至少一水平位置控制装置，而得以在海中上下左右移动， 所述发电机附着于所述载具上。所述控制绳的一端连接所述载具。所述固定点固设于 岸边或海床，所述控制绳的另一端连接到所述固定点。所述电线连接所述发电机，用 以传输所述发电机所产生的电力。在优选实施例中，所述载具包括主体、至少两个侧翼、至少一垂直位置控制舵及 至少一水平位置控制舵。所述主体具有前端部、后端部及两个侧部。所述侧翼位于所 述主体的所述侧部，且垂直所述主体。所述垂直位置控制舵枢接于所述主体的前端部 或后端部，且可上下摆动，使得所述载具得以在海中上下移动。所述水平位置控制舵 枢接于所述侧翼，且可左右摆动，使得所述载具得以在海中左右移动。
借此，所述载具不必受限于海底施工的难易度，而可降低设置成本。再者，所述 载具可经由其配备的仪器搜寻适合的海流条件，调整其本身的位置与方向以适应海 流，进而提高发电性能。此外，由于所述载具是可移动的，因此对于台风、地震或浮 木均可闪躲，避免损坏。当需要维修保养时，所述载具可上浮到海平面上，而便于进 行维修保养。
图1显示本发明的动态式海流发电设备的第一实施例的示意图； 图2显示本发明的动态式海流发电设备的第一实施例中的载具的示意图； 图3显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的俯视示意图； 图4显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的截面示意图； 图5显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的第一实施方面的截面示意图； 图6显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的第二实施方面的俯视示意图； 图7显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的控制舱的示意图； 图8显示本发明的第一实施例的作动示意图，其中所述载具下沉一距离； 图9显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述载具向上移动； 图IO显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述载具向下移动； 图11显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述载具向右移动； 图12显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述载具向左移动； 图13及图14显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述平衡控制 舵分别上下摆动；
图15显示本发明的第一实施例的载具的作动示意图，其中所述流向追踪仪与所 述载具的本体之间的夹角不等于180度；
图16显示本发明的动态式海流发电设备的第二实施例的载具的俯视示意图；及 图17显示本发明的动态式海流发电设备的第二实施例的载具的侧视示意图。
具体实施例方式
参考图l，其显示本发明的动态式海流发电设备的第一实施例的示意图。参考图 2,其显示本发明的动态式海流发电设备的第一实施例中的载具的示意图。所述动态 式海流发电设备1包括至少一发电机4、载具2、至少一控制绳51、固定点3及至少一电线(图中未示出)。
所述发电机4附着于所述载具2上，其用以接受海流驱动来产生电力。所述载具
2具有至少一垂直位置控制装置及至少一水平位置控制装置，而使得所述载具2得以 在海中上下左右移动。所述控制绳51的一端连接所述载具2。所述固定点3固设于 岸边或海床(图中未示出)，所述控制绳51的另一端连接到所述固定点3。在本实施例 中，所述固定点3固设于岸边，且所述控制绳51的数目为两个。所述电线连接所述 发电机4，用以传输所述发电机4所产生的电力(例如传输到变电站(图中未示出))。
在本实施例中，所述固定点3包括固定架31、至少一巻收装置32、至少一张力 控制装置33、监控室34及套筒35。所述固定架31为钢架，其固设于岸边或海床。 所述巻收装置32固设于所述固定架31上，且用以收/放所述控制绳51。所述张力控 制装置33固设于所述固定架31上，且用以供所述控制绳51缠绕，而得以控制所述 控制绳51的张力。所述监控室34固设于所述固定架31或岸边上，用以监控所述载 具2。所述套筒35固设于所述固定架31上，用以供所述控制绳51穿过。
优选地，本实施例进一步包括保险备胎绳52，其一端连接所述载具2，另一端固 接于所述固定点3的固定架31上。在所述控制绳51断裂或脱落时，可利用所述保险 备胎绳52将所述载具2拉住，防止所述载具2漂流遗失。
请再参考图2，所述载具2包括主体21、至少两个侧翼22、至少一垂直位置控 制舵23、 24及至少一水平位置控制舵25。所述主体21具有前端部211、后端部212 及两个侧部213。所述侧翼22位于所述主体21的所述侧部213，且垂直所述主体21。 在本实施例中，所述侧翼22分别从所述侧部213向上延伸。所述控制绳51连接于所 述侧翼22。
所述发电机4附着于所述主体21的上表面。然而，在其它应用中，所述主体21 的下表面也可以再附着发电机。
参考图3及图4，其分别显示本发明的第一实施例中所述载具的主体的俯视及截 面示意图。所述主体21包括多个中空腔体215及一浮力控制装置(图中未示出)。 所述浮力控制装置用以控制海水进出所述中空腔体215，以控制所述载具21的浮力。 在本实施例中，所述主体21包括多个中空管214，每一中空管214具有所述中空腔 体215，其中部分或全部所述中空管214具有至少一进出口 (图中未示出)，海水经 由所述进出口进出所述中空管214。优选地，所述主体21的表面可涂覆防贝壳附着 的材料。在其它应用中，所述主体21为板状的中空结构，且其内具有多个隔板216， 以形成多个中空腔体215，如图5所示。
请再参考图2，所述垂直位置控制舵23、 24为垂直位置控制装置，其枢接于所 述主体21的前端部211或后端部212，且可上下摆动，使得所述载具2得以在海中 上下移动。在本实施例中，所述载具2包括四个垂直位置控制舵23、 24 (两个第一 垂直位置控制舵23及两个第二垂直位置控制舵24)，其中所述第一垂直位置控制舵 23枢接于所述主体21的后端部212，所述第二垂直位置控制舵24枢接于所述主体21的前端部211。
所述水平位置控制舵25为水平位置控制装置，其枢接于所述侧翼22，且可左右 摆动，使得所述载具2得以在海中左右移动。在本实施例中，所述载具2包括两个水 平位置控制舵25，每一所述水平位置控制舵25枢接于每一所述侧翼22。
在本发明的第一实施例(图2及图3)中，所述第一垂直位置控制舵23的尺寸 大于所述第二垂直位置控制舵24。然而可以理解的是，所述第一垂直位置控制舵23 的尺寸也可以小于所述第二垂直位置控制舵24，如图6所示。
请参考图2及图7，优选地，所述载具2进一步包括至少一平衡控制装置、控制 舱28、水深计281、声纳测流仪282、卫星定位仪283、电池284、至少一陀螺仪(图 中未示出)及流向追踪仪29。所述平衡控制装置用以控制所述载具2左右平衡，以 防止所述载具2倾斜或翻转。在本实施例中，所述平衡控制装置为平衡控制舵26， 其枢接于所述主体21的后端部212的两个边，且可上下摆动，使得所述载具2得以 在海中维持平衡。
所述控制舱28为封闭的舱体，可以供操作员进入而操作其中的仪器。所述控制 舱28可以与所述主体21结合为一体，或其也可以与所述主体21分离，以便维修。 所述水深计281位于所述控制舱28外，用以测量海水深度。所述声纳测流仪282位 于所述控制舱28的前端，用以检测及分析适合发电的海流位置。所述卫星定位仪283 位于所述控制舱28内，用以检测所述载具2所在的位置。所述电池284位于所述控 制舱28内，用以提供所述载具2所需的电力以及所述垂直位置控制舵23、 24、所述 水平位置控制舵25及所述平衡控制舵26所需的液压动力。所述陀螺仪位于所述控制 舱28内，用以检测所述载具2的左右平衡。所述流向追踪仪29枢接于所述主体21 的后端部212，且可上下摆动，用以检测所述载具2与海流方向6的夹角。
参考图1及图8至图15，其显示本发明的动态式海流发电设备的第一实施例的 作动方式示意图。参考图l，将所述发电机4附着到所述载具2，且将所述控制绳51 连接所述载具2之后，将所述载具2置于海平面7上。参考图8，接着，启动所述主 体21的浮力控制装置，使海水进入所述中空腔体215，以降低所述载具2的浮力， 使所述载具2先下沉一小段距离，此时，所述载具2下面的一部分在海平面7下，而 所述载具2的另一部分则在海平面7上。接着，再将所述第一垂直位置控制舵23向 上摆，且将所述第二垂直位置控制舵24向下压(参考图10)，使所述载具2受海流流 动产生下压力而下沉距离D。所述距离D即为适合海流发电的位置。此时，所述载具 2必须调整方向，以正面迎向海流方向6，如图2所示，使得所述发电机4均可接受 海流驱动而产生电力。
由于海流的方向或位置可能会随着时间而改变，因此需要使用所述声纳测流仪 282、所述垂直位置控制舵23、 24及所述水平位置控制舵25来调整所述载具2的位 置，以维持所述发电机4的发电效率。参考图9，当所述声纳测流仪282检测到海流 的位置，而需要提高所述载具2的位置时，此时将所述第一垂直位置控制舵23向下压，且将所述第二垂直位置控制舵24向上摆，即可使所述载具2向上移动。
参考图10，当所述声纳测流仪282检测到海流的位置，而需要降低所述载具2
的位置时，此时将所述第一垂直位置控制舵23向上摆，且将所述第二垂直位置控制
舵24向下压，即可使所述载具2向下移动。参考图11，将所述水平位置控制舵25
向左摆，即可使所述载具2向右移动。参考图12，将所述水平位置控制舵25向右摆，
即可使所述载具2向左移动。
参考图13及图14，当所述陀螺仪检测到所述载具2发生左右不平衡而可能倾斜
或翻转的情况时，利用所述平衡控制舵26分别上下摆动，可使得所述载具2得以在
海中维持平衡。
参考图2，在正常情况下，所述载具2的本体21与所述海流方向6平行，此时 所述流向追踪仪29与所述载具2的本体21之间的夹角a为180度。参考图15，如 果海流突然改变方向而向上流动，即所述载具2的本体21与所述海流方向6不再平 行而具有一夹角，如此会导致所述流向追踪仪29向上摆动而与所述载具2的本体21 之间的夹角a不等于180度。此时，调整所述第一垂直位置控制舵23及所述第二垂 直位置控制舵24的摆动角度的差异，以使所述载具2的本体21与所述海流方向6保 持平行。
此外，当发生台风或地震，或是有浮木或大型漂流物撞击时，所述张力控制装置 33可吸收所述载具2所受的撞击力，使所述控制绳51不会断裂。此时，利用所述垂 直位置控制舵23、 24及所述水平位置控制舵25改变所述载具2的位置而使所述载具 2下沉或上浮。
本发明的优点为，所述载具2不必受限于海底施工的难易度，而可降低设置成本。 再者，所述载具2可经由其配备的仪器(例如所述声纳测流仪282)搜寻适合的海流 条件，调整其本身的位置与方向以适应海流，进而提高发电性能。此外，由于所述载 具2是可移动的，因此对于台风、地震或浮木均可闪躲，避免损坏。当需要维修保养 时，所述载具2可以上浮到海平面7上，而便于进行维修保养。优选地，当所述载具 2发生异常时，利用所述载具2的四个垂直位置控制舵23、 24 (两个第一垂直位置控 制舵23及两个第二垂直位置控制舵24)(参考图9)，使所述载具2受海流流动产生上 升力，自行上浮到海平面7，如图1所示。
参考图16，其显示本发明的动态式海流发电设备的第二实施例的载具的俯视示 意图。参考图17,其显示本发明的动态式海流发电设备的第二实施例的载具的侧视 示意图。本实施例的动态式海流发电设备与所述第一实施例的动态式海流发电设备1 (图1到图7)大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的动态式海流 发电设备与所述第一实施例的动态式海流发电设备1 (图1到图7)的不同之处在于 载具2A的设计及所述巻收装置32与所述张力控制装置33的位置。
在本实施例中，所述巻收装置32固设于所述载具2A的主体21上，用以收/放所 述控制绳51。因此，所述控制绳51的一端连接所述巻收装置32，另一端固设于所述固定点3的固定架31。借此，利用所述巻收装置32收/放所述控制绳51以使得所述 载具2A得以在海中左右移动。所述张力控制装置33还固设于所述载具2A的主体21 上，且用以供所述控制绳51缠绕，而得以控制所述控制绳51的张力。因此，在本实 施例中，所述巻收装置32、所述张力控制装置33及所述控制绳51为水平位置控制 装置，因而可省略所述水平位置控制舵25
优选地，所述载具2A的侧翼36为中空的结构，用以容置所述巻收装置32。此 外，在本实施例中，所述平衡控制舵26位于所述侧翼36与所述发电机4之间，而非 位于所述主体21的后端部212。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，所属 领域的技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范 围应如前述的权利要求书所列。
权利要求
1、一种动态式海流发电设备，其包括至少一发电机，其用以接受海流驱动而产生电力；载具，其具有至少一垂直位置控制装置及至少一水平位置控制装置，而得以在海中上下左右移动，所述至少一发电机附着于所述载具上；至少一控制绳，其一端连接所述载具；固定点，其固设于岸边或海床，所述控制绳的另一端连接到所述固定点；及至少一电线，其连接所述至少一发电机，用以传输所述至少一发电机所产生的电力。
2、 如权利要求l所述的动态式海流发电设备，其中所述固定点包括固定架及至 少一巻收装置，所述固定架固设于岸边或海床，所述巻收装置固设于所述固定架上， 且用以收/放所述至少一控制绳。
3、 如权利要求2所述的动态式海流发电设备，其中所述固定点进一步包括至少 一张力控制装置，其固设于所述固定架上，用以控制所述控制绳的张力。
4、 如权利要求2所述的动态式海流发电设备，其中所述固定点进一步包括监控 室，其固设于所述固定架或岸边，用以监控所述载具。
5、 如权利要求l所述的动态式海流发电设备，其中所述水平位置控制装置包括 至少一巻收装置，其固设于所述载具上，且用以收/放所述至少一控制绳，所述控制 绳的一端连接所述载具上的所述巻收装置，另一端固设于所述固定点。
6、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其中所述水平位置控制装置包括 张力控制装置，其固设于所述载具上，用以控制所述控制绳的张力。
7、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其进一步包括保险备胎绳，其一 端连接所述载具，另一端固接于所述固定点。
8、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其中所述载具包括主体及两个侧 翼，所述主体具有前端部、后端部及两个侧部，所述侧翼位于所述侧部，且垂直所述 主体，所述垂直位置控制装置为垂直位置控制舵，其枢接于所述主体的前端部或后端 部，且可上下摆动，所述水平位置控制装置为水平位置控制舵，其枢接于所述侧翼， 且可左右摆动。
9、 如权利要求8所述的动态式海流发电设备，其中所述主体包括多个中空腔体 及一浮力控制装置，所述浮力控制装置用以控制海水进出所述中空腔体，以控制所述 载具的浮力。
10、 如权利要求9所述的动态式海流发电设备，其中所述主体包括多个中空管， 所述中空管具有所述中空腔体及至少一进出口 ，海水经由所述至少一进出口进出所述 中空管。
11、 如权利要求8所述的动态式海流发电设备，其中所述载具包括四个垂直位置 控制舵及两个水平位置控制舵，其中两个垂直位置控制舵枢接于所述主体的前端部， 另外两个垂直位置控制舵枢接于所述主体的后端部，每一所述水平位置控制舵枢接于 每一所述侧翼。
12、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其中所述载具进一步包括至少一 平衡控制装置，其用以控制所述载具左右平衡，以防止所述载具倾斜或翻转。
13、 如权利要求12所述的动态式海流发电设备，其中所述平衡控制装置为平衡控制舵。
14、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其中所述载具进一步包括控制舱、 水深计、声纳测流仪、卫星定位仪、至少一陀螺仪及电池，所述水深计位于所述控制 舱外，用以测量海水深度，所述声纳测流仪位于所述控制舱前端，用以检测及分析适 合发电的海流位置，所述卫星定位仪位于所述控制舱内，用以检测所述载具所在的位 置，所述陀螺仪位于所述控制舱内，用以检测所述载具的左右平衡，所述电池位于所 述控制舱内，用以提供所述载具所需的电力。
15、 如权利要求1所述的动态式海流发电设备，其中所述载具进一步包括流向追 踪仪，其用以检测所述载具与海流方向的夹角。
16、 一种用以携带至少一发电机的载具，所述发电机用以接受海流驱动而产生电力，所述载具包括主体，其具有前端部、后端部及两个侧部；至少一垂直位置控制舵，其枢接于所述主体的前端部或后端部，且可上下摆动，使得所述载具得以在海中上下移动；及至少一水平位置控制装置，其用以使所述载具在海中左右移动。
17、 如权利要求16所述的载具，其中所述主体包括多个中空腔体及一浮力控制 装置，所述浮力控制装置用以控制海水进出所述中空腔体，以控制所述载具的浮力。
18、 如权利要求17所述的载具，其中所述主体包括多个中空管，所述中空管具 有所述中空腔体及至少一进出口，海水经由所述至少一进出口进出所述中空管。
19、 如权利要求16所述的载具，其进一步包括至少两个侧翼，所述至少两个侧 翼位于所述主体的所述侧部，且垂直所述主体，所述载具包括四个垂直位置控制舵， 所述水平位置控制装置为两个水平位置控制舵，其中两个垂直位置控制舵枢接于所述 主体的前端部，另外两个垂直位置控制舵枢接于所述主体的后端部，每一所述水平位 置控制舵枢接于每一所述侧翼，且可左右摆动，使得所述载具得以在海中左右移动。
20、 如权利要求16所述的载具，其中所述水平位置控制装置包括至少一巻收装 置及至少一控制绳，所述控制绳的一端固设于固定点，所述巻收装置固设于所述主体 上，用以收/放所述控制绳，使得所述载具得以在海中左右移动。
21、 如权利要求16所述的载具，其进一步包括至少一平衡控制舵，所述至少一 平衡控制舵用以控制所述载具左右平衡，以防止所述载具倾斜或翻转。
22、 如权利要求16所述的载具，其进一步包括控制舱、水深计、声纳测流仪、卫星定位仪、至少一陀螺仪及电池，所述水深计位于所述控制舱外，用以测量海水深 度，所述声纳测流仪位于所述控制舱前端，用以检测及分析适合发电的海流位置，所 述卫星定位仪位于所述控制舱内，用以检测所述载具所在的位置，所述陀螺仪位于所 述控制舱内，用以检测所述载具的左右平衡，所述电池位于所述控制舱内，用以提供 所述载具所需的电力。
23、 如权利要求16所述的载具，其进一步包括流向追踪仪，所述流向追踪仪用 以检测所述载具与海流方向的夹角。
全文摘要
本发明涉及一种动态式海流发电设备及其载具，所述动态式海流发电设备包括至少一发电机、载具、至少一控制绳、固定点及至少一电线。所述发电机用以接受海流驱动而产生电力。所述载具具有至少一垂直位置控制装置及至少一水平位置控制装置，而得以在海中上下左右移动，所述发电机附着于所述载具上。所述控制绳的一端连接所述载具。所述固定点固设于岸边或海床，所述控制绳的另一端连接到所述固定点。所述电线连接所述发电机，用以传输所述发电机所产生的电力。借此，所述载具不必受限于海底施工的难易度，而可降低设置成本。
文档编号F03B13/26GK101526063SQ200910134458
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者白金立 申请人:万机钢铁工业股份有限公司