浪湧蓄能自發電浮標的製作方法
2023-08-11 02:43:21 2
專利名稱：浪湧蓄能自發電浮標的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用浪和湧的波動能量進行自行發電的浮標，特別是一種能夠將轉化的能量首先蓄積起來，在達到蓄能極限時集中釋放，帶動發電機高效發電，並用蓄電池儲存電能，供本體設備使用的新型浮標。
背景技術：
海洋浮標是一種現代化的海洋觀測設施。它具有全天候、全天時穩定可靠的收集海洋環境資料的能力，並能實現數據的自動採集、自動標示和自動發送。海洋浮標與衛星、飛機、調查船、潛水器及聲波探測設備一起，組成了探測海洋奧秘的主體監測系統。目前供電大多採用蓄電池，有的以太陽能電池作為輔助，這樣就必須定期充電或更換新的蓄電池，而太陽能在連續陰天時也不能發揮作用。
海洋中的浪湧作為一種巨大的潛在能量逐漸引起人們的重視，曾經有人設計過利用潮汐和海浪發電的裝置，大多數效率不高或停留在理論階段而難以推廣。由於發電機發電必須要達到一定的轉速，發電效率與轉速成正比，若使波動直接轉化為轉動，雖然轉速連續，但轉速低，發電效率低；而若使波動能量先蓄積後再集中釋放，則雖然轉速不連續，但是一旦啟動轉速就很高，發電效率也高。本發明就是一種首先把浪湧能量蓄積起來，然後集中釋放進行發電，給設備提供電能的浮標。輔助以太陽能電池板充電，則能更好地為浮標設備提供電能。
發明內容
本發明能夠將浪和湧的波動能量通過偏心動力擺輪轉化為轉動能量，逐步累積到蓄能機構——發條上，在到達蓄能極限時，由釋放機構將發條釋放，集中釋放的能量通過增速齒輪系帶動發電機進行發電，發出的電能儲存在蓄電池中。上述過程不斷重複，可使浮標上的設備得到源源不斷的電能。
為了實現本發明創造的目的，更好地利用浪湧這一巨大能源，本發明採用下列技術方案。
浪湧蓄能自發電浮標結構包括浮標體、偏心動力擺輪、換向變速齒輪系、發條、釋放機構、發電機、蓄電池等部件。
浮標體由上殼和下殼組成，下殼可由錨鏈連接漂浮在海面上；由於浪湧的波動作用，浮標不斷擺動，從而使偏心動力擺輪形成轉動(順時針、逆時針均有)，通過換向變速齒輪系將雙向轉動轉化為單向轉動。
由換向變速齒輪系轉換過來的能量，通過棘輪將能量蓄積到發條上。當到達蓄能極限時，由釋放機構將發條釋放。發條集中釋放出的能量帶動由大、小齒輪組成的增速機構及發電機進行發電，轉化的電能儲存在蓄電池中。
以上換能、蓄能、集中釋放、轉化過程不斷重複，便可以完成對蓄電池的充電，供給設備運行所需電能。由於採用了蓄積過程，能量得以集中釋放，使轉化效率大大提高，並且結構簡單，故障率低，使用方便。
圖1是本發明的整體側視圖；圖2是本發明的整體俯視圖；圖3是本發明的蓄能、釋放及發電機構結構圖。
具體實施方案本發明的實施主要由以下部件組成上殼1、下殼2、偏心動力擺輪3、發條4、發條大齒輪5、發電機6、蓄電池7、正向齒輪組合8、固定平板9、固定支架10、擺輪小齒輪11、擺輪擺臂12、擺輪齒輪組合13、換向大齒輪14、反向齒輪組合15、棘爪及釋放機構16、棘輪17、棘爪盤18、軸承19、棘輪軸20、棘輪主動齒輪21、發電機齒輪22、太陽能電池板23。
浮標體由上殼1和下殼2組成，通過錨鏈連接漂浮在海面上；固定平板9通過固定支架10固定在下殼2內部；其他部件安裝在固定平板9上；軸承19將能量傳遞機構和能量釋放機構隔離。擺輪小齒輪11由偏心動力擺輪3帶動作旋轉運動；擺輪擺臂12由偏心動力擺輪3帶動作左右小角度擺動，使擺輪齒輪組合13的小齒輪與正向齒輪組合8的大齒輪或換向大齒輪14嚙合；換向大齒輪14與反向齒輪組合15的大齒輪嚙合；棘輪主動齒輪21與正向齒輪組合8的小齒輪和反向齒輪組合15的小齒輪嚙合；發條大齒輪5與發電機齒輪22嚙合；棘爪及釋放機構16與棘輪17作用完成發條上緊和發條釋放；棘輪主動齒輪21、棘輪軸20、棘爪盤18同軸安裝，且無相對轉動。
偏心動力擺輪3由於浪湧波動作轉向不定的迴轉運動，將浪湧能量初步轉化為迴轉能量。由於偏心動力擺輪3的轉向不確定，要使其能量蓄積在單向蓄能的發條上，必須將其迴轉方向轉變為棘輪軸20、棘輪主動齒輪21的單向運動，該過程完成如下偏心動力擺輪3帶動擺輪小齒輪11轉動，若偏心動力擺輪3順時針轉動，則擺輪擺臂12帶動擺輪齒輪組合13的大齒輪，使擺輪齒輪組合13的小齒輪與正向齒輪組合8的大齒輪嚙合，依次傳遞給棘輪主動齒輪21、棘輪軸20、棘爪盤18、棘爪及釋放機構16，使得棘輪17作逆時針轉動，從而使發條上緊將能量蓄積；若偏心動力擺輪3逆時針轉動，則擺輪擺臂12帶動擺輪齒輪組合13的大齒輪，使擺輪齒輪組合13的小齒輪與換向大齒輪14嚙合，依次傳遞給反向齒輪組合15的大齒輪、棘輪主動齒輪21、棘輪軸20、棘爪盤18、棘爪及釋放機構16，使得棘輪17作逆時針轉動，從而也使發條上緊將能量蓄積。
當發條達到蓄能極限時，由棘爪及釋放機構16將發條釋放，這些集中釋放的能量帶動發條大齒輪5轉動，傳遞給發電機齒輪22，形成增速轉動使發電機6得以高速運轉將發條能量轉化為電能，並儲存在蓄電池7中。
以上過程不斷重複，可使浪湧能量不斷轉化，然後集中釋放進行發電，大大提高了能源利用效率。輔助以太陽能電池板23充電，則能更好地為浮標設備提供電能。本發明應當有著廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種浪湧蓄能自發電浮標，包括浮標體，其特徵在於還包括一換能機構，將浪和湧的能量通過一搖擺部件和齒輪組件轉變為轉動能量；一儲能機構，將上述轉動能量累積；一釋放機構，將儲能機構累積的能量集中釋放；一發電機構，在釋放機構釋放能量的帶動下發電；一蓄電機構，存儲發電機構發出的電能。
2.據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於上述的搖擺部件是一偏心動力擺輪。
3.根據權利要求2所述的自發電浮標，其特徵在於偏心動力擺輪可以順時針和逆時針方向轉動，並且通過一齒輪組件變為單向轉動實現蓄能。
4.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於該齒輪組件是換向變速齒輪系。
5.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於上述的蓄能機構是一發條，並且通過棘輪帶動將能量蓄積。
6.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於釋放機構釋放的能量，由一齒輪系帶動發電機發電。
7.根據權利要求5所述的自發電浮標，其特徵在於上述的齒輪系是增速的。
8.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於上述儲能機構達到極限時，集中釋放的能量帶動發條大齒輪轉動，傳遞給發電機齒輪22，使發電機6高速轉動將發條能量轉化為電能，儲存在蓄電池7中。
9.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於還包括一太陽能電池板23。
10.根據權利要求1所述的自發電浮標，其特徵在於所述的浮標體由上殼體和下殼體組成，下殼體通過錨鏈連接漂浮在海面上，固定平板通過固定支架固定在下殼體的內部，軸承將能量傳遞和能量釋放機構隔離。
全文摘要
本發明涉及一種浪湧蓄能自發電浮標，屬於海洋浮標供電領域。它放置於海面上用錨鏈固定，能夠利用浪和湧的波動能量進行發電，供浮標本體設備運行。其特徵在於所設置的換能機構和蓄能機構。首先，它能夠將浪和湧的能量通過偏心動力擺輪3轉化為轉動能量，然後逐步累積到蓄能機構——發條4上，在到達蓄能極限時，由棘爪及釋放機構16將發條釋放，集中釋放的能量通過增速齒輪系(發條大齒輪5、發電機齒輪22)帶動發電機6進行發電，發出的電能存儲在蓄電池7中。上述過程不斷重複，可使浮標上的設備得到源源不斷的電能。輔助以太陽能電池板充電，則能更好地為浮標設備提供電能。
文檔編號F03B13/20GK101021200SQ20071008886
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者程凱, 楊曉, 張俊剛, 吳常玉 申請人:中國海洋大學