本發明涉及潮汐能發電，尤其涉及一種防海生物附著的自清潔潮汐能發電裝置。

背景技術：

1、潮汐能作為一種清潔且可再生的能源，其開發和利用對于減少對傳統化石燃料的依賴、應對氣候變化具有重要意義。然而，現有的潮汐能發電裝置在實際應用中面臨諸多挑戰，特別是在防海生物附著和能量轉換效率方面的問題尤為突出，這些問題不僅影響了設備的性能，也增加了運營成本。

2、現有的潮汐能發電裝置通常通過浮筒上下浮動擺動來將機械能轉化為電能。這種設計雖然巧妙地利用了潮汐的自然運動，但在長期運行過程中，不可避免地會遭遇海生物附著的問題。海洋環境中豐富的微生物、藻類以及貝類等生物容易在設備表面形成一層厚厚的附著物。這些附著物不僅增加了結構的重量，還改變了浮筒的流體動力學特性，導致其擺動幅度減小，進而影響到能量轉換效率。由于缺乏有效的自清潔機制，目前的發電裝置無法自行清除這些附著物，通常需要定期進行人工清理，這無疑增加了維護成本和工作量。此外，頻繁的人工干預還會增加操作人員的安全風險，并可能導致設備停機時間延長，影響整體發電效益。

3、除了海生物附著外，現有潮汐能發電裝置的能量轉換效率也是一個亟待解決的問題。盡管浮動式設計能夠捕捉到潮汐的機械能，但其能量轉化過程中的損失較大，未能充分實現能量的最大化利用。例如，當潮汐水流速度較慢時，浮筒的擺動頻率和幅度都會受到影響，從而降低了發電效率。而且，一些裝置為了追求高功率輸出而采用了較為復雜的機械結構，這雖然可以在一定程度上提高瞬時發電量，但同時也增加了故障發生率和維修難度，反而不利于長期穩定運行。更糟糕的是，隨著海生物附著物的積累，設備的有效工作面積逐漸減少，進一步削弱了能量轉換效率。

4、在應對復雜多變的海洋環境方面，現有潮汐能發電裝置同樣表現出明顯的不足。海洋環境具有高度動態性和不可預測性，潮汐周期、水流強度和方向等因素都處于不斷變化之中。然而，當前大多數發電裝置的控制策略相對簡單，難以根據實時條件做出快速響應。這種靜態或半靜態的操作模式無法充分利用每一次潮汐帶來的能量，尤其是在潮汐流速較低或者方向發生變化時，發電效率會顯著降低。此外，海生物附著不僅影響了設備的物理性能，還可能成為某些部位腐蝕加速的原因，這對設備的耐久性和可靠性構成了威脅

5、因此，如何提供一種防海生物附著的自清潔潮汐能發電裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現思路

1、本發明的一個目的在于提出一種防海生物附著的自清潔潮汐能發電裝置，本發明通過清潔組件通過清潔電機、清潔齒輪對、擺動桿及刮板的協同作用，能夠有效地清除潮汐浮筒表面附著的海生物，避免海生物在設備表面長時間附著，影響設備的正常運行；自清潔功能的實現，減少了人為清潔的需要和維護成本，提高了設備的長期穩定性；再通過在潮汐浮筒上設置冷端板及熱端板，利用海水和太陽光的溫差發電系統提供額外的電能；冷端板與熱端板之間的溫差通過熱電模塊轉化為電能，進一步提高了設備的能源自給能力；蓄電池柱儲存產生的電能供給清潔電機使用，確保清潔系統長期運行。

2、本發明通過該裝置利用潮汐動力單元將潮汐的上下運動轉化為機械能，通過液壓系統和齒輪傳動系統進一步增強了能量轉換效率；液壓系統通過曲壓桿和曲活塞的工作，增大推動力，將潮汐的動能有效轉換為液壓動力，液壓推桿推動位移齒板運動，進而帶動動力組件的運轉；該系統的能量轉化鏈條合理、有效，能夠最大限度地發揮潮汐能；穩定的電力輸出，通過動力組件的齒輪傳動系統，將機械能進一步轉化為電能；伸出動力主齒輪及回縮動力主齒輪與位移齒板之間的嚙合確保了潮汐上下運動的轉換不會因方向變化而影響系統穩定性；尤其是通過單向傳動件的設計，確保了發電齒輪始終維持在單一方向上旋轉，從而避免了反向運動帶來的負面影響，確保了電力輸出的穩定性。

3、根據本發明實施例的一種防海生物附著的自清潔潮汐能發電裝置，包括基臺、潮汐動力單元、發電單元及清潔組件，其中，所述潮汐動力單元轉動安裝在基臺的兩側上，所述發電單元固定安裝在基臺上，所述清潔組件轉動安裝在潮汐動力單元上；

4、所述基臺的頂部開設安裝槽；

5、所述潮汐動力單元包括輔撐組件、潮汐浮筒及能量轉換組件，其中，所述輔撐組件固定安裝在基臺的兩側上，所述潮汐浮筒固定安裝在輔撐組件遠離基臺的一端上，所述能量轉換組件固定安裝在輔撐組件上；

6、所述發電單元包括發電支架、動力組件及發電機，其中，所述發電支架的底部固定安裝在基臺的頂部，所述動力組件轉動安裝在發電支架上，所述發電機的底座固定安裝在安裝槽內；

7、所述清潔組件包括清潔電機、清潔齒輪對、擺動桿及刮板，其中，所述清潔電機的機座固定安裝在潮汐浮筒的內壁上，所述清潔齒輪對的輸入端柱齒輪固定安裝在清潔電機的轉動軸上，所述清潔齒輪對輸出端柱齒輪的輪軸轉動安裝在潮汐浮筒的頂部，所述擺動桿的一端固定安裝在清潔齒輪對輸出端柱齒輪的輪軸上，所述刮板的兩端均固定安裝在擺動桿的另一端上。

8、進一步地，所述輔撐組件包括轉座、潮汐擺桿及輔撐支架，其中，所述轉座的底部固定安裝在基臺的兩側上，所述潮汐擺桿的一端轉動安裝在轉座上，所述潮汐擺桿的另一端固定安裝在潮汐浮筒的頂部，所述輔撐支架固定安裝在基臺的兩側上。

9、進一步地，所述能量轉換組件包括曲壓桿、曲活塞及液壓筒，其中，所述曲壓桿的底部固定安裝在潮汐擺桿靠近潮汐浮筒的一端上，所述曲活塞固定安裝在曲壓桿的頂部，所述曲活塞滑動安裝在液壓筒的內部，所述液壓筒固定安裝在輔撐支架遠離基臺的一端上。

10、進一步地，所述能量轉換組件還包括液壓連接管、液壓支座、液壓推桿及位移齒板，其中，所述液壓連接管的一端固定安裝在液壓筒上，所述液壓連接管的另一端固定安裝在液壓推桿的非伸縮端上，所述液壓支座的底部固定安裝在基臺的頂部，所述液壓推桿的非伸縮端固定安裝在液壓支座上，所述位移齒板固定安裝在液壓推桿的伸縮端上。

11、進一步地，所述動力組件包括伸出動力主齒輪、第一伸出動力桿、第一伸出傳動齒輪、第一單向伸出轉動件、第二伸出動力桿、第一伸出錐齒輪對、第三伸出動力桿、第二單向伸出轉動件、第二伸出傳動齒輪、第四伸出動力桿、伸出動力輔齒輪、換向齒輪及發電齒輪，其中，所述伸出動力主齒輪與位移齒板相嚙合，所述第一伸出動力桿的一端轉動安裝在伸出動力主齒輪上，所述第一伸出動力桿的另一端轉動安裝在第一伸出傳動齒輪上，所述第一單向伸出轉動件的單向傳動端與第一伸出傳動齒輪相對接，所述第一單向伸出轉動件的非單向傳動端固定安裝在第二伸出動力桿的一端上，所述第二伸出動力桿的另一端固定安裝在第一伸出錐齒輪對的輸入端錐齒輪上，所述第一伸出錐齒輪對的輸出端錐齒輪固定安裝在第三伸出動力桿的一端上，所述第三伸出動力桿的另一端固定安裝在第二單向伸出轉動件的非單向傳動端上，所述第二伸出傳動齒輪與第二單向伸出轉動件的單向傳動端相對接，所述第四伸出動力桿的一端固定安裝在第二伸出傳動齒輪上，所述伸出動力輔齒輪固定安裝在第四伸出動力桿的另一端上，所述伸出動力輔齒輪與換向齒輪的一側齒相嚙合，所述換向齒輪的另一側齒與發電齒輪相嚙合。

12、進一步地，所述第一伸出動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第二伸出動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第三伸出動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第四伸出動力桿轉動安裝在發電支架上，所述換向齒輪的輪軸轉動安裝在發電支架上，所述發電齒輪的輪軸轉動安裝在發電支架上。

13、進一步地，所述動力組件還包括回縮動力主齒輪、第一回縮動力桿、第一回縮傳動齒輪、第一單向回縮轉動件、第二回縮動力桿、第一回縮錐齒輪對、第一回縮錐齒輪對、第二單向回縮轉動件、第二回縮傳動齒輪、第四回縮動力桿、回縮動力輔齒輪及回縮輔動齒輪，其中，所述回縮動力主齒輪與位移齒板相嚙合，所述第一回縮動力桿的一端固定安裝在回縮動力主齒輪上，所述第一回縮動力桿的另一端固定安裝在第一回縮傳動齒輪上，所述第一單向回縮轉動件的單向傳動端與第一回縮傳動齒輪，相對接，所述第一單向回縮轉動件的非單向傳動端固定安裝在第二回縮動力桿的一端上，所述第二回縮動力桿的另一端固定安裝在第一回縮錐齒輪對的輸入端錐齒輪上，所述第一回縮錐齒輪對的輸出端錐齒輪固定安裝在第三回縮動力桿的一端上，所述第三回縮動力桿的另一端固定安裝在第二單向回縮轉動件的非單向傳動端上，所述第二回縮傳動齒輪與第二單向回縮轉動件的單向傳動端相對接，所述第四回縮動力桿的一端固定安裝在第二回縮傳動齒輪上，所述回縮動力輔齒輪固定安裝在第四回縮動力桿的另一端上，所述伸回縮動力輔齒輪與回縮輔動齒輪的一側齒相嚙合，所述回縮輔動齒輪的另一側齒與發電齒輪相嚙合。

14、進一步地，所述第一回縮動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第二回縮動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第三回縮動力桿轉動安裝在發電支架上，所述第四回縮動力桿轉動安裝在發電支架上，所述回縮輔動齒輪的輪軸轉動安裝在發電支架上。

15、進一步地，所述發電單元還包括保護罩，所述保護罩的底部固定安裝在基臺的頂部。

16、進一步地，所述清潔組件還包括冷端板、熱端板、熱電模塊及蓄電池柱，其中，所述冷端板固定安裝在潮汐浮筒的內底部，所述熱端板固定安裝在潮汐浮筒的頂部，所述熱電模塊固定安裝在潮汐浮筒的一側內，所述蓄電池柱固定安裝在潮汐浮筒的另一側內。

17、本發明的有益效果是：

18、本發明通過清潔組件通過清潔電機、清潔齒輪對、擺動桿及刮板的協同作用，能夠有效地清除潮汐浮筒表面附著的海生物，避免海生物在設備表面長時間附著，影響設備的正常運行；自清潔功能的實現，減少了人為清潔的需要和維護成本，提高了設備的長期穩定性；再通過在潮汐浮筒上設置冷端板及熱端板，利用海水和太陽光的溫差發電系統提供額外的電能；冷端板與熱端板之間的溫差通過熱電模塊轉化為電能，進一步提高了設備的能源自給能力；蓄電池柱儲存產生的電能供給清潔電機使用，確保清潔系統長期運行。

19、本發明通過該裝置利用潮汐動力單元將潮汐的上下運動轉化為機械能，通過液壓系統和齒輪傳動系統進一步增強了能量轉換效率；液壓系統通過曲壓桿和曲活塞的工作，增大推動力，將潮汐的動能有效轉換為液壓動力，液壓推桿推動位移齒板運動，進而帶動動力組件的運轉；該系統的能量轉化鏈條合理、有效，能夠最大限度地發揮潮汐能；穩定的電力輸出，通過動力組件的齒輪傳動系統，將機械能進一步轉化為電能；伸出動力主齒輪及回縮動力主齒輪與位移齒板之間的嚙合確保了潮汐上下運動的轉換不會因方向變化而影響系統穩定性；尤其是通過單向傳動件的設計，確保了發電齒輪始終維持在單一方向上旋轉，從而避免了反向運動帶來的負面影響，確保了電力輸出的穩定性。

20、本發明發電齒輪的轉動方向始終保持一致，發電機的工作方式穩定，避免了頻繁的方向反轉和電流波動；這種穩定性能夠確保發電機的輸出電力更加均勻，提供更加穩定的電能供給；提高效率，通過單向傳遞給發電機，避免了任何可能的能源損耗或轉換不必要的反向運動；每次潮汐的上升和下降都能最大化地利用機械能進行發電，減少能量浪費，提升整體系統的能效；減少機械負擔、單向驅動系統能夠減少逆向運動對機械傳動系統的壓力，降低了設備磨損的可能性，延長了機械部件的使用壽命；這不僅降低了維護成本，也提高了設備的可靠性；簡化傳動設計，通過單向傳動系統，可以簡化齒輪傳動系統的復雜度，減少了需要精密調節的傳動部件；這樣的設計更加簡單、緊湊、易于制造和維護；高效的潮汐能利用，潮汐能是具有周期性和方向性的自然資源，通過這種單向傳遞的設計，能夠更好地適應潮汐的特性，確保每次潮汐的上下運動都能夠被有效轉化為機械能并最終轉化為電能；系統自適應性強：單向傳遞系統能夠在不同潮汐條件下保持一致的運行模式，無論潮汐的漲落幅度如何變化，系統能夠始終高效、穩定地將機械能轉化為電能，確保裝置的高效運行。