專利名稱：一種深海超低速流發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械設計領域，具體涉及一種深海超低流速發(fā)電裝置。
背景技術：
由于海洋開發(fā)和國防的需要，應用于深海的各種特種設備如海洋監(jiān)測設備、采礦系統(tǒng)、機器人、水下組網站點建設以及軍事設施，水下空間站建設等將成倍增長，目前這些 設施主要依靠高能電池提供電能。隨著海洋開發(fā)力度的進一步加大，高能電池越來越難以滿足各種深海特征設備大功耗和長期工作對電能的需求。解決深海特種設備能源補充的問題變得越來越急迫，深海無處不在的低速海流無疑讓各種特種設備獲得持續(xù)可靠的能源成為可能。深海流可利用速度通常很低，隨著水深的增加，海流剖面流速下降很快，并且流向變化復雜。據(jù)現(xiàn)有測試資料顯示，水深在1000米處流速最大為O. 5m/s，絕大部分時間流速僅O. lm/s。這樣的流速與常規(guī)海流發(fā)電機所需的流速有較大差距。主要表現(xiàn)為過低的流速轉化為發(fā)電有效利用的轉矩和轉速都非常低。例如直徑2米的葉輪在O. lm/s的流速下產生的轉矩約為1.5Nm，而轉速僅為4r/min。這樣的轉矩通常很難克服發(fā)電機系統(tǒng)的阻力，并且當流速變化或平臺穩(wěn)定性不夠時過低的葉輪轉速難以持續(xù)，因此直接由葉輪驅動實現(xiàn)發(fā)電機發(fā)電十分困難。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種深海超低流速發(fā)電裝置，能夠實現(xiàn)深海超低流速驅動葉輪發(fā)電。本發(fā)明的一種深海超低速流發(fā)電裝置，包括葉輪機構、一端開口、一端水密的殼體以及置于殼體內部的減速器、發(fā)條機構、棘輪機構、釋放機構、發(fā)電機系統(tǒng)和超越離合器；所述發(fā)條機構包括盒體中心軸、渦卷彈簧、發(fā)條盒體、芯軸和發(fā)條安裝板；所述發(fā)條安裝板為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條盒體為圓盤狀盒體，其一側的外表面上固定連接的盒體中心軸穿過發(fā)條安裝板上的圓孔，并通過軸承與發(fā)條安裝板活動連接，在發(fā)條盒體上與發(fā)條安裝板相對的一側開有通孔，芯軸通過該通孔伸進發(fā)條盒體內部，并通過軸承與該通孔活動連接，芯軸相對于發(fā)條盒體轉動，其轉動中心軸與盒體中心軸同軸；潤卷彈簧設置在發(fā)條盒體內部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體和芯軸上；所述釋放機構包括主動齒輪、從動齒輪、彈簧擋塊、彈簧、銷座、壓桿、凸輪、釋放機構安裝板、銷軸、滾輪和彈簧銷，其中所述從動齒輪為具有54個齒的完全齒輪，主動齒輪為具有4個齒的不完全齒輪；主動齒輪的中心孔套在發(fā)條機構的芯軸上，并且固定安裝在發(fā)條機構的發(fā)條盒體的外表面上，且主動齒輪與發(fā)條盒體具有相同的轉動中心軸；所述從動齒輪與所述凸輪分別布置在釋放機構安裝板的兩側，并分別與銷軸的兩端緊固配合連接；從動齒輪與主動齒輪上的4個齒嚙合；所述銷座固定在釋放機構安裝板中心孔的上方，彈簧擋塊固定在銷座的上方，圓柱狀的彈簧銷沿與釋放機構安裝板平行方向穿過銷座的通孔，彈簧銷的上端固定連接彈簧的一端，彈簧的另一端固連在彈簧擋塊上；彈簧銷伸出銷座的下端對準芯軸穿過釋放機構安裝板中心孔一端加工的凹槽，并可插入該凹槽中；所述壓桿設置在凸輪一側，壓桿的中部的通孔與固定在釋放機構安裝板上的圓柱桿活動連接，壓桿可在與釋放機構安裝板平行面上繞圓柱桿旋轉；壓桿的一端沿垂直于壓桿的方向銷接一個滾輪，滾輪的外圓與凸輪的弧面接觸；壓桿另一端加工成叉形結構，該叉形結構卡在彈簧銷下端的側面的凸臺上；所述凸輪為圓盤結構，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起對應于圓盤的圓心角為80° ;當凸輪的圓盤弧面與滾輪抵觸時，彈簧銷插在發(fā)條儲能機構的芯軸的凹槽中，彈簧處于自由狀態(tài)，發(fā)條機構進行儲能；當凸輪上凸起的弧面與滾輪抵觸時，彈簧銷從發(fā)條機構的芯軸的凹槽中拔出，發(fā)條機構進行釋放。其整體連接關系為從殼體開口一端到水密一端依次布置葉輪機構、減速器、棘輪機構、發(fā)條機構、釋放機構、超越離合器和發(fā)電機系統(tǒng)；其中葉輪機構安裝在開口一端，兩者密封連接；葉輪機構的輸出軸與發(fā)條機構的盒體中心軸通過減速器相連，減速器將葉輪機 構的轉動減速后傳動給發(fā)條盒體，從而對發(fā)條機構儲能；所述發(fā)條機構由發(fā)條安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內壁上；釋放機構由釋放機構安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內壁上；發(fā)條機構中的芯軸穿過釋放機構安裝板中心孔的一端通過超越離合器與發(fā)電機系統(tǒng)的輸入軸相連，發(fā)條機構釋放能量時驅動發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)電；所述棘輪機構設置在盒體中心軸上，用于防止盒體中心軸沿儲能相反方向轉動；所述超越離合器外軸與發(fā)條機構的芯軸固連，其內軸與發(fā)電機系統(tǒng)的輸入軸固連。所述減速器包括減速器安裝板、輸入軸、輸出軸、減速器盒體以及設置在減速器盒體內部的傳動軸、第一小齒輪、第二小齒輪、第一大齒輪和第二大齒輪；減速器安裝板為中心加工有圓孔的圓盤，減速器安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內壁上；減速器盒體固定在減速器安裝板遠離葉輪機構的一側，減速器盒體在與減速器安裝板的圓孔的對應位置上開有通孔，減速器的輸入軸依次插入減速器安裝板的圓孔和減速器盒體的通孔中，輸入軸與減速器盒體的通孔通過軸承配合連接，輸入軸伸出減速器安裝板的圓孔的一端與葉輪機構的驅動軸固定連接，輸入軸在減速器盒體內的一端與第一小齒輪的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪與第一大齒輪嚙合連接；第一大齒輪的中心孔通過傳動軸與第二小齒輪固連；第二小齒輪與第二大齒輪嚙合連接；第二大齒輪的中心孔與減速器的輸出軸的一端緊固配合連接，輸出軸另一端伸出減速器盒體；所述棘輪機構包括棘輪轉軸、棘爪彈簧、棘爪和棘輪；棘輪的中心孔套在盒體中心軸上，并與其緊固配合連接；棘爪固定安裝在棘輪同側的發(fā)條安裝板上，棘爪一端通過棘輪轉軸與發(fā)條安裝板活動連接，棘爪另一端的端部抵住棘輪外緣，棘爪中部由固定在發(fā)條安裝板上的棘爪彈簧抵觸擠壓。所述主動齒輪上的4個齒中間的兩個為全齒，兩側的兩個為半齒。在所述主動齒輪的一個端面上設置鎖止凸弧，在與主動齒輪相同一側的從動齒輪的端面的周向均勻設置9個鎖止塊；鎖止凸弧的缺口設置在主動齒輪的4個齒對應的位置，鎖止塊的外端弧面與鎖止凸弧除缺口以外的弧面配合；當主動齒輪帶動從動齒輪中與其配合的4個齒轉過1/9圈時，下一個鎖止塊剛好與鎖止凸弧配合，防止從動齒輪繞其中心軸轉動。
所述彈簧銷伸出銷座的一端的端面加工成斜面。本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置具有如下有益效果I)采用發(fā)條機構對葉輪機構輸出的力矩進行儲能，大大降低了對葉輪機構的輸出性能的要求，實現(xiàn)了深海超低流速驅動葉輪發(fā)電；2)采用釋放裝置對儲滿勢能的發(fā)條機構進行釋放，不但實現(xiàn)了發(fā)條機構儲能-釋放過程的機械自動化控制，而且在釋放的同時，還不影響葉輪機構對發(fā)條機構的儲能。3)采用棘輪機構防止發(fā)條機構因扭矩變小和葉輪改變轉動方向而反轉，以達到使發(fā)電裝置穩(wěn)定運行的目的。



圖I為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的外部結構示意圖；圖2為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的整體連接的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的整體連接的立體示意圖；圖4為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的發(fā)條機構結構示意圖；圖5為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的減速器的結構示意圖；圖6為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的棘輪機構的結構示意圖；圖7為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機構中的齒輪組的結構示意圖；圖8為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機構中的自動插銷的結構示意圖；圖9為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機構中的凸輪的結構示意圖。其中，I-超越離合器、2-釋放機構、3-發(fā)條機構、4-減速器、5-殼體、7_棘輪機構、8-葉輪機構、9-發(fā)電機系統(tǒng)、2-1-彈簧擋塊、2-2-彈簧、2-3-銷座、2_4_壓桿、2_5_凸輪、2-6-釋放機構安裝板、2-7-銷軸、2-8-滾輪、2-9-彈簧銷、2_10_凸臺、3_1_盒體中心軸、3_2_潤卷彈簧、3_3_發(fā)條盒體、3_4_芯軸、3_5_發(fā)條安裝板、4_1_減速器盒體、4_2_輸入軸、4_3_第二大齒輪、4_4_輸出軸、4_5_第二小齒輪、4_6_傳動軸、4_7_減速器安裝板、4_8_第一大齒輪、4_9_第一小齒輪、6-1-主動齒輪、6_2_鎖止塊、6_3_從動齒輪、6_4_鎖止凸弧、7-1-棘爪轉軸、7-2-棘爪彈簧、7-3-棘爪、7-4-棘輪。
具體實施例方式下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明提供了一種深海超低流速發(fā)電裝置，如圖I、2和3所示，該裝置包括葉輪機構8、殼體5以及置于殼體內部的減速器4、發(fā)條機構3、棘輪機構7、釋放機構2、發(fā)電機和超越離合器；如圖I所示，殼體5為一端封閉、另一端開口的空心圓柱結構，葉輪機構8安裝在開口一端，兩者密封連接；減速器4包括減速器盒體4-1、輸入軸4-2、輸出軸4_4、減速器安裝板4_7以及設置在減速器盒體4-1內部的傳動軸4-6、第一小齒輪4-9、第二小齒輪4-5、第一大齒輪4_8和第二大齒輪4-3 ;減速器安裝板4-7為中心加工有圓孔的圓盤，減速器安裝板4-7沿殼體5的截面方向固定在殼體5內壁上；減速器盒體4-1固定在減速器安裝板4-7遠離葉輪機構的一側，減速器盒體4-1在與減速器安裝板4-7的圓孔的對應位置上開有通孔，減速器的輸入軸4-2依次插入減速器安裝板4-7的圓孔和減速器盒體4-1的通孔中，輸入軸4-2與減速器盒體4-1的通孔通過軸承配合連接，輸入軸4-2伸出減速器安裝板4-7的圓孔的一端與葉輪機構的驅動軸固定連接，輸入軸4-2在減速器盒體4-1內的一端與第一小齒輪4-9的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪4-9與第一大齒輪4-8嚙合連接；第一大齒輪4-8的中心孔通過傳動軸4-6與第二小齒輪4-5固連；第二小齒輪4-5與第二大齒輪4-8嚙合連接；第二大齒輪4-3的中心孔與減速器的輸出軸4-4的一端緊固配合連接，輸出軸4-4另一端伸出減速器盒體；發(fā)條機構3包括發(fā)條盒體3-3、芯軸3-4、渦卷彈簧3_2、盒體中心軸3_1、和發(fā)條安裝板3-5 ;發(fā)條安裝板3-5為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條安裝板3-5沿殼體5的截面方向固定在殼體5內壁上；發(fā)條盒體3-3為圓盤狀盒體，其一側的外表面上固定連接的盒體中心 軸3-1穿過發(fā)條安裝板3-5上的圓孔，并通過軸承與發(fā)條安裝板3-5活動連接，盒體中心軸3-1與減速器4的輸出軸4-4固連，并在減速器4的帶動下轉動；在發(fā)條盒體3-3上與發(fā)條安裝板3-5相對的一側開有通孔，芯軸3-4通過該通孔伸進發(fā)條盒體3-3內部，并通過軸承與該通孔活動連接，芯軸3-4相對于發(fā)條盒體3-3轉動，其轉動中心軸與盒體中心軸3-1在同一條直線上；渦卷彈簧3-2設置在發(fā)條盒體3-3內部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體3-3和芯軸3-4上,發(fā)條盒體3-3在減速器4的帶動下轉動從而對發(fā)條機構3儲能；棘輪機構7包括棘輪轉軸7-1、棘爪彈簧7-2、棘爪7-3和棘輪7_4 ;棘輪機構7安裝在發(fā)條安裝板3-4上與發(fā)條機構3相對的一側，棘輪7-4的中心孔套在盒體中心軸3-1上，并與其緊固配合連接；棘爪7-3固定安裝在棘輪7-4同側的發(fā)條安裝板3-4上，棘爪7-3一端通過棘輪轉軸7-1與發(fā)條安裝板3-4活動連接；棘爪7-3另一端的端部抵住棘輪7-4外緣，棘爪7-3中部由固定在發(fā)條安裝板3-4上的棘爪彈簧7-2抵觸擠壓。釋放機構2包括齒輪組和自動插銷齒輪組包括主動齒輪6-3和齒數(shù)為54齒的從動齒輪6_1，主動齒輪6_3為齒數(shù)為4齒的不完全齒輪；主動齒輪6-3的中心孔套在發(fā)條機構3的芯軸3-4后安裝在發(fā)條機構3的發(fā)條盒體3-3的外表面上，且主動齒輪6-3與發(fā)條盒體3-3具有相同的轉動中心軸，主動齒輪6-3通過其上的4個齒與從動齒輪6-1嚙合連接；如圖3所示，自動插銷包括彈簧擋塊2-1、彈簧2-2、銷座2_3、壓桿2_4、凸輪2_5、安裝板2-6、銷軸2-7、滾輪2-8和彈簧銷2-9 ；所述安裝板2-6靠近主動齒輪6-3固定安裝，發(fā)條機構3的芯軸1_4穿過安裝板
2-6的中心孔；在安裝板2-6上與從動齒輪6-1的中心孔對應的位置有一個圓孔；如圖4所示，凸輪2-5為圓盤結構，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起相對于圓盤的圓心的圓周角為80° ,且該凸起相對于該圓周角的角平分線對稱；圓盤與凸起交界處分別記為a點和b點，則該兩點之間對應的圓周角為280°，凸起頂點處記為c點,頂點c點與a點的角平分線與凸起的交點記為e點,頂點c點與b點的角平分線與凸起的交點記為d點，則弧ae、弧dc、弧Cd、和弧db所對應的圓周角均為20°。凸輪2-5的圓盤的圓心處沿軸向加工一通孔；銷軸2-7穿過安裝板2-6上的圓孔，并與凸輪2-5上的通孔配合，銷軸2-7在齒輪組一側的一端與從動齒輪6-1的中心孔緊固配合連接，銷軸2-7的另一端與凸輪2-5的通孔緊固配合連接；如圖3所示，壓桿2-4的一端沿垂向固定連接一個圓柱形的滾輪2-8，另一端加工成叉形結構；壓桿2-4設置在凸輪2-5 —側，壓桿2-4的中部的通孔與固定在安裝板2-6上的圓柱桿活動連接，壓桿2-4可繞圓柱桿旋轉；壓桿2-4 —端的滾輪2-8的邊緣與凸輪2-5的邊緣接觸，當凸輪2-5轉動時，滾輪2-8沿凸輪2-5的邊緣滑動；彈簧擋塊2-1與銷座2-3從外到內分別固定在與壓桿2-4同側的安裝板2_6的中心孔外側，圓柱狀的彈簧銷2-9插入銷座2-3上沿與安裝板2-6平行方向加工的通孔中，并與該通孔配合；彈簧銷2-9朝向彈簧擋塊2-1的一端與彈簧2-2的一端固定連接，彈簧2-2另一端與彈簧擋塊2-1固定連接；彈簧銷2-9伸出銷座2-3的一端的圓柱側面上沿徑向加工一凸臺，該凸臺插入壓桿2-4的叉形結構中；彈簧銷2-9伸出銷座2-3的一端對準發(fā)條機構3的芯軸1-4上的凹槽1-5，并可插入該凹槽1-5中；當凸輪2-5的圓盤邊緣與滾輪2-8抵觸時，彈簧銷2_9插在發(fā)條機構3的芯軸1_4的凹槽1-5中，彈簧2-2處于自由狀態(tài)，發(fā)條機構3進行儲能；當凸輪2-5的凸起邊緣與滾輪2-8抵觸時，彈簧銷2-9從發(fā)條機構3的芯軸1-4的凹槽1-5中拔出，發(fā)條機構3進行釋放。主動齒輪6-3上的4個齒中間的兩個為全齒，兩側的兩個為半齒。在主動齒輪6-3的一個端面上設置鎖止凸弧6-4,在與主動齒輪6-3相同一側的從動齒輪6-1的端面的周向均勻設置9個鎖止塊6-2 ;鎖止凸弧6-4的缺口設置在主動齒輪6-3的4個齒對應的位置；當主動齒輪6-3帶動從動齒輪6-1中與其配合的4個齒轉動1/9圈時，下一個鎖止塊6-2剛好與鎖止凸弧配合，使從動齒輪6-1停止轉動。為了便于彈簧銷2-9在芯軸1-4的凹槽1-5中插入拔出，彈簧銷2_9伸出銷座2_3的一端的端面加工成斜面。將發(fā)條機構3的芯軸3-4通過超越離合器I與發(fā)電機系統(tǒng)的輸入軸4-2固連在一起超越離合器I外軸與發(fā)條機構3的芯軸3-4固連,其內軸與發(fā)電機系統(tǒng)9的輸入軸4-2固連。本發(fā)明公開的一種超低流速發(fā)電裝置的工作過程為首先設置初始位置使渦卷彈簧3-2處于自由狀態(tài)，即不纏繞在芯軸3-4上；使?jié)L輪2-8與凸輪2-5在凸輪的a點接觸；當葉輪機構8順時針轉動時,帶動減速器4的輸入軸4-2轉動，由此依次帶動第一小齒輪4-9、第一大齒輪4-8、第二小齒輪4-5和第二大齒輪4-3轉動，最終帶動減速器4的輸出軸4-4順時針轉動，在此傳動過程中，減速器4降低了葉輪機構8的輸入速度，提高了輸入力矩后再提高輸出軸4-4輸出，由此驅動與輸出軸4-4固連的盒體中心軸3-1轉動，發(fā)條盒體3-3的轉動使渦卷彈簧3-2不斷的纏繞在發(fā)條機構3的芯軸3-4上；主動齒輪6_1在發(fā)條盒體3-3的帶動下與發(fā)條盒體3-3同軸轉動，由于從動齒輪6-3與主動齒輪6-1的4個齒嚙合，當主動齒輪6-1轉動一圈，從動齒輪6-3僅轉動6個齒的角度距離，即1/9圈，在從動齒輪6-3的帶動下，凸輪2-5開始順時針轉動，當發(fā)條盒體3-3轉動7圈后，凸輪2_5轉動280°，即b點轉到滾輪2-8的切線處；當發(fā)條盒體3-3繼續(xù)轉動，滾輪2-8逐漸開始與b點到c點之間的弧面接觸，由于從b點到c點之間的弧面的半徑逐漸增大，即該弧面逐漸開始擠壓滾輪2-8，驅動壓桿2-4的滾輪2-8 —端向下運動，壓桿2-4的叉形結構向上抬起，由此叉形結構帶動凸臺2-10抬起，彈簧銷2-9擠壓與其連接的彈簧2-2向上運動，彈簧銷
2-9逐漸從芯軸3-4的凹槽中脫離，當d點與滾輪2-8接觸時，彈簧銷2-9完全從芯軸3_4的孔中拔出，則芯軸3-4開始轉動，發(fā)條機構3開始釋放；在釋放過程中，發(fā)條盒體3-3繼續(xù)轉動，圓弧的e點與滾輪2-8接觸時，與彈簧銷2-9從芯軸3-4孔中拔出的傳動原理相同，彈簧銷2-9開始插入芯軸3-4的凹槽中，當a點重新與滾輪2-8接觸時，彈簧銷2_9完全插入芯軸3-4的凹槽中，芯軸3-4被固定，發(fā)條盒體3-3開始下一個周期的儲能。在發(fā)條機構3釋放勢能時，與發(fā)條機構3的芯軸3-4連接的發(fā)電機系統(tǒng)9的輸入軸也被迫轉動，由此帶動發(fā)電機系統(tǒng)9發(fā)電，發(fā)條機構3在釋放過程中，芯軸3-4的速度越來越小，當芯軸3-4速度低于發(fā)電機系統(tǒng)9的輸入軸速度時，超越離合器I內外軸超越，超越離合器I的外軸與芯軸3-4脫離，發(fā)電機系統(tǒng)9在自身慣性下轉動發(fā)電，當發(fā)電機系統(tǒng)9的轉動速度逐漸減小到與芯軸3-4速度相同時，超越離合器I的外軸重新與芯軸3-4連接，芯軸3-4繼續(xù)帶動發(fā)電機系統(tǒng)9發(fā)電。 本實施例中，葉輪機構8的葉輪直徑為2米，由三片葉片組成。減速器4減速比設計為4，傳遞效率為80%，棘輪機構7效率為80%，發(fā)條機構3的輸入輸出力矩分別設計為O. 5Nm和3. ONm。當流速為O. lm/s時，葉輪獲得的啟動力矩為I. 5Nm,通過葉輪機構8傳遞到減速器4的力矩為I. 3Nm，則減速器4輸出力矩約為4. 2Nm。當發(fā)條機構3接收由減速器4輸出的力矩并經棘輪機構7傳遞后，由于發(fā)條機構3輸入力矩大于發(fā)條機構3的最小工作力矩O. 5Nm,渦卷彈簧3-2逐漸旋緊直至扭矩達到3. ONm,此時渦卷彈簧3_2和發(fā)條盒體
3-3一起旋轉了約8圈，齒輪組帶動凸輪2-5旋轉320°，凸輪2_5壓頂滾輪2_8，帶動壓桿2-4轉動，并將彈簧銷2-9從彈簧芯軸3-4上的凹槽中抽出，解除芯軸3-4約束，使芯軸3_4及超越離合器I外軸快速釋放彈簧勢能驅動超越離合器I內軸和發(fā)電機系統(tǒng)9旋轉發(fā)電。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，包括葉輪機構(8)、一端開口、一端水密的殼體(5)以及置于殼體(5)內部的減速器(4)、發(fā)條機構(3)、棘輪機構(7)、釋放機構(2)、發(fā)電機系統(tǒng)(9)和超越離合器⑴； 所述發(fā)條機構(3)包括盒體中心軸(3-1)、渦卷彈簧(3-2)、發(fā)條盒體(3-3)、芯軸(3-4)和發(fā)條安裝板(3-5);所述發(fā)條安裝板(3-5)為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條盒體(3-3)為圓盤狀盒體，其一側的外表面上固定連接的盒體中心軸(3-1)穿過發(fā)條安裝板(3-5)上的圓孔，并通過軸承與發(fā)條安裝板(3-5)活動連接，在發(fā)條盒體(3-3)上與發(fā)條安裝板(3-5)相對的一側開有通孔，芯軸(3-4)通過該通孔伸進發(fā)條盒體(3-3)內部，并通過軸承與該通孔活動連接，芯軸(3-4)相對于發(fā)條盒體(3-3)轉動，其轉動中心軸與盒體中心軸(3-1)同軸；渦卷彈簧(3-2)設置在發(fā)條盒體(3-3)內部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體(3-3)和芯軸(3-4)上； 所述釋放機構(2)包括主動齒輪(6-3)、從動齒輪(6-1)、彈簧擋塊(2-1)、彈簧(2-2)、銷座(2-3)、壓桿(2-4)、凸輪(2-5)、釋放機構安裝板(2-6)、銷軸(2_7)、滾輪(2_8)和彈簧銷(2-9)，其中所述從動齒輪￠-1)為具有54個齒的完全齒輪，主動齒輪￠-3)為具有4個齒的不完全齒輪；主動齒輪(6-3)的中心孔套在發(fā)條機構(3)的芯軸(3-4)上，并且固定安裝在發(fā)條機構(3)的發(fā)條盒體(3-3)的外表面上，且主動齒輪(6-3)與發(fā)條盒體(3-3)具有相同的轉動中心軸；所述從動齒輪￠-1)與所述凸輪(2-5)分別布置在釋放機構安裝板(2-6)的兩側，并分別與銷軸(2-7)的兩端緊固配合連接；從動齒輪(6-1)與主動齒輪(6-3)上的4個齒嚙合；所述銷座(2-3)固定在釋放機構安裝板(2-6)中心孔的上方，彈簧擋塊(2-1)固定在銷座(2-3)的上方，圓柱狀的彈簧銷(2-9)沿與釋放機構安裝板(2-6)平行方向穿過銷座(2-3)的通孔，彈簧銷(2-9)的上端固定連接彈簧(2-2)的一端，彈簧(2-2)的另一端固連在彈簧擋塊(2-1)上；彈簧銷(2-9)伸出銷座(2-3)的下端對準芯軸(3-4)穿過釋放機構安裝板(2-6)中心孔一端加工的凹槽，并可插入該凹槽中；所述壓桿(2-4)設置在凸輪(2-5) —側，壓桿(2-4)的中部的通孔與固定在釋放機構安裝板(2-6)上的圓柱桿活動連接，壓桿(2-4)可在與釋放機構安裝板(2-6)平行面上繞圓柱桿旋轉；壓桿(2-4)的一端沿垂直于壓桿(2-4)的方向銷接一個滾輪(2-8)，滾輪(2-8)的外圓與凸輪(2-5)的弧面接觸；壓桿(2-4)另一端加工成叉形結構，該叉形結構卡在彈簧銷(2-9)下端的側面的凸臺(2-10)上；所述凸輪(2-5)為圓盤結構，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起對應于圓盤的圓心角為80° ;當凸輪(2-5)的圓盤弧面與滾輪(2-8)抵觸時，彈簧銷(2-9)插在發(fā)條儲能機構的芯軸(3-4)的凹槽中，彈簧(2-2)處于自由狀態(tài)，發(fā)條機構(3)進行儲能；當凸輪(2-5)上凸起的弧面與滾輪(2-8)抵觸時，彈簧銷(2-9)從發(fā)條機構(3)的芯軸(3-4)的凹槽中拔出，發(fā)條機構(3)進行釋放。
其整體連接關系為從殼體(5)開口一端到水密一端依次布置葉輪機構(8)、減速器(4)、棘輪機構(7)、發(fā)條機構(3)、釋放機構(2)、超越離合器⑴和發(fā)電機系統(tǒng)(9);其中葉輪機構⑶安裝在開口一端，兩者密封連接；葉輪機構⑶的輸出軸與發(fā)條機構⑶的盒體中心軸(3-1)通過減速器(4)相連，減速器(4)將葉輪機構(8)的轉動減速后傳動給發(fā)條盒體(3-3)，從而對發(fā)條機構(3)儲能；所述發(fā)條機構(3)由發(fā)條安裝板(3-5)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內壁上；釋放機構(2)由釋放機構安裝板(2-6)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內壁上；發(fā)條機構(3)中的芯軸(3-4)穿過釋放機構安裝板(2-6)中心孔的一端通過超越離合器(I)與發(fā)電機系統(tǒng)(9)的輸入軸相連，發(fā)條機構(3)釋放能量時驅動發(fā)電機系統(tǒng)(9)發(fā)電；所述棘輪機構(7)設置在盒體中心軸(3-1)上，用于防止盒體中心軸(3-1)沿儲能相反方向轉動； 所述超越離合器(I)外軸與發(fā)條機構(3)的芯軸(3-4)固連，其內軸與發(fā)電機系統(tǒng)(9)的輸入軸固連。
2.如權利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述減速器(4)包括減速器安裝板(4-7)、輸入軸(4-2)、輸出軸(4-4)、減速器盒體(4-1)以及設置在減速器盒體(4-1)內部的傳動軸(4-6)、第一小齒輪(4-9)、第二小齒輪(4-5)、第一大齒輪(4_8)和第二大齒輪(4-3);減速器(4)安裝板(4-7)為中心加工有圓孔的圓盤，減速器⑷安裝板(4-7)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內壁上；減速器盒體(4-1)固定在減速器安裝板(4-7)遠離葉輪機構(8)的一側，減速器盒體(4-1)在與減速器安裝板(4-7)的圓孔的對應位置上開有通孔，減速器(4)的輸入軸(4-2)依次插入減速器安裝板(4-7)的圓孔和減速器盒體(4-1)的通孔中，輸入軸(4-2)與減速器盒體(4-1)的通孔通過軸承配合連接，輸入軸(4-2)伸出減速器安裝板(4-7)的圓孔的一端與葉輪機構(8)的驅動軸固定連接，輸入軸(4-2)在減速器盒體(4-1)內的一端與第一小齒輪(4-9)的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪(4-9)與第一大齒輪(4-8)嚙合連接；第一大齒輪(4-8)的中心孔通過傳動軸(4-6)與第二小齒輪(4-5)固連；第二小齒輪(4-5)與第二大齒輪(4-8)嚙合連接；第二大齒輪(4-3)的中心孔與減速器(4)的輸出軸(4-4)的一端緊固配合連接，輸出軸(4-4)另一端伸出減速器盒體(4-1)。
3.如權利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述棘輪機構(7)包括棘輪轉軸(7-1)、棘爪彈簧(7-2)、棘爪(7-3)和棘輪(7-4)；棘輪(7_4)的中心孔套在盒體中心軸(3-1)上，并與其緊固配合連接；棘爪(7-3)固定安裝在棘輪(7-4)同側的發(fā)條安裝板(3-5)上，棘爪(7-3) —端通過棘輪轉軸(7-1)與發(fā)條安裝板(3-5)活動連接，棘爪(7-3)另一端的端部抵住棘輪(7-4)外緣，棘爪(7-3)中部由固定在發(fā)條安裝板(3-5)上的棘爪彈簧(7-2)抵觸擠壓。
4.如權利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述主動齒輪(6-3)上的4個齒中間的兩個為全齒,兩側的兩個為半齒。
5.如權利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，在所述主動齒輪(6-3)的一個端面上設置鎖止凸弧(6-4),在與主動齒輪(6-3)相同一側的從動齒輪(6-1)的端面的周向均勻設置9個鎖止塊￠-2);鎖止凸弧￠-4)的缺口設置在主動齒輪(6-3)的4個齒對應的位置，鎖止塊(6-2)的外端弧面與鎖止凸弧(6-4)除缺口以外的弧面配合；當主動齒輪(6-3)帶動從動齒輪￠-1)中與其配合的4個齒轉過1/9圈時，下一個鎖止塊(6-2)剛好與鎖止凸弧(6-4)配合，防止從動齒輪(6-1)繞其中心軸轉動。
6.如權利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述彈簧銷(2-9)伸出銷座(2-3)的一端的端面加工成斜面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深海超低速流發(fā)電裝置，包括葉輪機構、一端開口、一端水密的殼體以及置于殼體內部的減速器、發(fā)條機構、棘輪機構、釋放機構、發(fā)電機系統(tǒng)和超越離合器。通過采用發(fā)條機構對葉輪機構輸出的力矩進行儲能，大大降低了對葉輪機構的輸出性能的要求，實現(xiàn)了深海超低流速驅動葉輪發(fā)電；采用釋放裝置對儲滿勢能的發(fā)條機構進行釋放，不但實現(xiàn)了發(fā)條機構儲能-釋放過程的機械自動化控制，而且在釋放的同時，還不影響葉輪機構對發(fā)條機構的儲能，采用棘輪機構防止發(fā)條機構因扭矩變小和葉輪改變轉動方向而反轉，以達到使發(fā)電裝置穩(wěn)定運行的目的。
文檔編號F03B13/00GK102661227SQ201210135009
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者余忠晶, 冀功祥, 田應元, 袁日, 黃楠 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所