具有用波力自行發電裝置的浮標及波力發電方法
2023-05-07 12:31:46 2
專利名稱：具有用波力自行發電裝置的浮標及波力發電方法
技術領域：
本發明涉及具有用波力自行發電裝置的浮標，此浮標把海水波浪的波力轉換為電能，並用此電能發光，因此可以在海上沒有其它供電裝置的情況下永久使用。
背景技術：
為了指引船舶在海上安全航行，通常用幾種標識裝置，如無人燈塔、燈樁、浮標等，來標識航行的安全航線和危險區。這些標識裝置一般用乾電池或蓄電池做電源發出光或電波。
然而傳統的浮標因電池消耗而必須充電或更換電池，此時必須把船開到設置浮標的位置，並把浮標吊到船上之後才能進行，因此不僅需要很長時間和人力，而且用掉大量的電池而費用很高，並且用完的電池還有可能汙染環境。
為了解決上述問題，曾有人提出過用波力為浮標供電的裝置。但在這種裝置附近必須有地面或燈塔等附加的支承裝置，因而在大海中間等沒有固定或支承裝置的地方不能使用。
發明內容
為了解決上述的存在問題，本發明的目的是為在海中無支承裝置的浮標提供利用波力自行供電的方法，在沒有其他能源供給的情況下在海中永久使用。
本發明的另一個目的是指出在上述浮標上發電的方法。
為了達到上述目的，本發明提出具有利用波力自行發電裝置的浮標，其中包括有一定浮力的浮體，垂直穿過此浮體並隨海浪相對於浮體上下往復直線運動的下進給部件，設置在浮體上並把下進給部件與浮體之間的直線運動轉換為旋轉運動的傳動機構及發電機，設置在浮體上部並從上面支撐下進給部件的上支承，以及用發電機所發電能發光的航標燈。
本發明中，下進給部件能在浮體中心所設的導套內上下運動，下進給部件由芯軸和阻力板組成，芯軸的上部有齒條，芯軸的下端固定阻力板。此阻力板是為了使其承受一定阻力從而阻礙其上下方向的運動，它的形狀可以是圓形或多邊形。上支承是由浮體上設置的支承筒和支承筒內的彈簧組成，此彈簧與下進給部件的芯軸上端連接，使芯軸能進行垂直上下運動。
本發明還指出在浮標發電的方法是在海面上浮體隨海浪沿上下方向運動，而穿過此浮體的下進給部件在波浪幾乎不發生的深水中，當浮體通過彈簧帶動下進給部件時阻力板受海水阻力而下進給部件移動量很少，這樣浮體與下進給部件之間產生相對直線運動；這種直線運動通過芯軸上的齒條帶動浮體上的齒輪轉動而轉換為旋轉運動並帶動發電機發電。
結合下面附圖的詳細說明，進一步解釋本發明的目的、特點及優點圖1表示實施本發明提出的具有利用波力自行發電裝置的浮標斷面圖；圖2(a)表示本發明的浮標處在浪峰時的斷面圖；圖2(b)表示本發明的浮標處在浪谷時的斷面圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明所述利用波力自行發電的浮標30由一系列部件組成，從而把波浪的動能通過發電機轉換為電能。
浮標包括浮體1、下進給部件10、發電機11、上支承14和航標燈15。浮體1浮在海水面，其中心設有垂直方向的導套5。
下進給部件10由芯軸7和阻力板9組成芯軸7的上部在導套5內可以相對於浮體1沿垂直方向進行相對運動；阻力板9固定在芯軸7下端並伸入海中。在波浪的作用下浮體1上下運動時，阻力板9阻礙下進給部件10運動，因此二者產生沿垂直方向的相對往復運動。芯軸7的上部加工成齒條17，在浮體內設置發電機11，發電機11的軸與齒輪11a連接，齒條17與齒輪11a嚙合。當浮體1相對於下進給部件10相對往復直線運動時，使發動機11的軸沿正反時針方向往復旋轉，而發電機11在正反轉時都能發電。
上支承14設置在浮體1上部，由支承筒3和彈簧13組成。支承筒3的內腔與浮體1內的導套5相連，彈簧13在支承筒3的內腔中沿軸向設置，其上端固定在支承筒3頂部，而下端吊住芯軸7的頂部，使芯軸7與浮體1之間相對上下運動自如。
航標燈15設在支承筒3的上部，用發電機11所發的電能發光，以標識浮標30所在的位置。
為了防止因與海水接觸而腐蝕，導套5、芯軸7等部件用不鏽鋼等耐腐蝕材料製造。此外，本發明中浮體1以上的部件用鋁等輕材料製造以減少其重量，而沉在水中的部件則用不鏽鋼等重材料製造使其儘量重。也就是本發明浮標30的下部比上部重，使浮標始終保持對水平面的垂直狀態。
而且，為了防止浪費使電能有效地利用，可以採用亮度測定裝置如CDS電路而使航標燈15隻在陰暗時發光，另外還可以採用一些電源控制裝置使航標燈15間歇式通電發光。
發電機11封裝在密閉的箱體中(圖中未畫出)，箱體內還放置蓄電池(圖中未畫出)、和充電器(圖中未畫出)等構成的供電系統。
用圖2(a)和2(b)說明本發明利用波力發電的浮標，其上述結構隨著波浪動作的狀態。
圖2(a)是本發明的浮標30處於浪峰處的情況，圖2(b)處於浪谷處的情況。同時參考這兩個圖可知，漂浮在海面的浮體1的高度隨著波浪的起伏而變化；而處於水下位置的阻力板9因水下比水面波動量小，其升降高度差比浮體1的升降高度差小。這樣浮體1和阻力板9之間產生上下運動速度差，因此浮體1與下進給部件10之間進行往復直線運動，此時齒條17帶動發電機11軸上的齒輪11a旋轉，使發電機11發電。
當浪高時浮體1隨著上升，但是海中的阻力板9受海水的阻力，不易像浮體1那樣隨著升高，這樣芯軸7相對於浮體1向下運動並拉長彈簧13。
當浪低時浮體1隨著下降，但是海水中的阻力板9受海水的阻力，不易像浮體1那樣隨著下降，這樣芯軸7相對於浮體1向上運動並使彈簧13恢復原來長度或壓縮彈簧13。
因此，只要有波浪連續產生，發電機就能連續運轉，從而可以自行發電而不必要用乾電池等其它電源供電，並且能用多餘的電給蓄電池充電。
如上所述本發明提出的浮標，是由隨波浪運動的浮體和垂直穿過浮體心部的下進給部件組成，由於浮體和阻力板的移動量不同而使下進給部件相對於浮體進行上下直線往復運動，齒條帶動齒輪把直線運動轉換為旋轉運動，進而帶動發電機發電。此浮標在沒有支承裝置的大海裡也能利用波力發電，可以用波力代替乾電池作浮標的能源，因而節約能源。並且傳統的浮標存在的問題是必須更換電池或給電池充電，這需要繁重的勞動並浪費時間。本發明的浮標解決了傳統浮標中的此類問題。
特別是，本發明的浮標提出在海裡設置阻力板的方案，因而這種利用波力發電的方法在淺海和深海都可以使用；而且，不僅可以在固定裝置如浮動的漂浮物，也可以在移動的裝置如船上應用。
儘管本發明的實施案例只是作為舉例說明之用，但此行業的專家可以理解在不超出本發明的精神和範圍的情況下對本發明的各種各樣的修改、替換和增加都是可行的。
權利要求
1.一種具有利用用波力自行發電裝置的浮標，包括能浮在海上並具有一定浮力的浮體(1)；垂直穿過浮體(1)中心的下進給部件(10)，下進給部件(10)由相對於浮體(1)上下運動的芯軸(7)和伸入海中的阻力板(9)組成；下進給部件(10)因隨波浪起伏時與浮體(1)的移動速度不同而相對於浮體(1)沿上下方向進行往復直線運動；設置在浮體(1)上並把下進給部件(10)和浮體(1)之間的上下往復直線運動轉換為旋轉運動而發電的發電機(11)；設置在浮體(1)上並在上面支承下進給部件(10)的上支承(14)；以及利用發電機(11)所發電能而發光的航標航標燈(15)。
2.如權利要求1所述的浮標，其特徵在於下進給部件及相關的結構包括浮體(1)中心設有導套(5)；在導套內進行上下運動的芯軸(7)，並在芯軸(7)的上部加工齒條(17)；以及在芯軸(7)下端固定垂直於芯軸(7)的阻力板(9)。
3.如權利要求2所述的浮標，其特徵在於阻力板(9)是為了在上下方向移動時讓其受阻力而設置，其形狀可以是具有一定尺寸的園盤形或多邊形。
4.如權利要求1所述的浮標，其特徵在於上支承(14)包括設在浮體(1)上的支承筒(3)；設在支承筒(3)內部的彈簧(13)，彈簧(13)與芯軸(7)的上端相連而使芯軸(7)能在導套5中上下運動。
5.如權利要求1所述的浮標中的發電方法，包括如下過程浮體(1)在海上隨波浪沿垂直方向起伏運動；與此同時，阻力板(9)在波浪起伏小的海中幾乎不動，於是下進給部件(10)的芯軸(7)垂直穿過浮體(1)中心並相對於浮體(1)沿上下方向進行往復直線運動；以及把芯軸(7)的往復直線運動轉換為與芯軸(7)上部的齒條(17)嚙合的齒輪的旋轉運動，並帶動發電機發電。
全文摘要
本發明提出具有用波力自行發電裝置的浮標。此浮標包括浮在海上的浮體和垂直穿過浮體中心部位導套的下進給部件,浮體靠波力進行上下往復運動,在浮體和下進給部件之間產生運動速度差;發電機設在浮體之上,下進給部件上部的齒條與發動機上的齒輪嚙合,把下進給部件的直線往復運動轉換為發電機的旋轉運動,使發電機發電;設在浮體上的上支承是支承下進給部件用的;浮標上設置航標燈,它用發電機發的電能標出浮標所在的位置。
文檔編號B63B22/00GK1382905SQ0210823
公開日2002年12月4日 申請日期2002年3月27日 優先權日2001年4月20日
發明者成泰煥 申請人:成哲基