CN101021200A - 浪涌蓄能自发电浮标 - Google Patents

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杨晓
张俊刚
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Abstract

本发明涉及一种浪涌蓄能自发电浮标，属于海洋浮标供电领域。它放置于海面上用锚链固定，能够利用浪和涌的波动能量进行发电，供浮标本体设备运行。其特征在于所设置的换能机构和蓄能机构。首先，它能够将浪和涌的能量通过偏心动力摆轮3转化为转动能量，然后逐步累积到蓄能机构——发条4上，在到达蓄能极限时，由棘爪及释放机构16将发条释放，集中释放的能量通过增速齿轮系(发条大齿轮5、发电机齿轮22)带动发电机6进行发电，发出的电能存储在蓄电池7中。上述过程不断重复，可使浮标上的设备得到源源不断的电能。辅助以太阳能电池板充电，则能更好地为浮标设备提供电能。

Description

浪涌蓄能自发电浮标
技术领域
本发明涉及一种利用浪和涌的波动能量进行自行发电的浮标，特别是一种能够将转化的能量首先蓄积起来，在达到蓄能极限时集中释放，带动发电机高效发电，并用蓄电池储存电能，供本体设备使用的新型浮标。
技术背景
海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起，组成了探测海洋奥秘的主体监测系统。目前供电大多采用蓄电池，有的以太阳能电池作为辅助，这样就必须定期充电或更换新的蓄电池，而太阳能在连续阴天时也不能发挥作用。
海洋中的浪涌作为一种巨大的潜在能量逐渐引起人们的重视，曾经有人设计过利用潮汐和海浪发电的装置，大多数效率不高或停留在理论阶段而难以推广。由于发电机发电必须要达到一定的转速，发电效率与转速成正比，若使波动直接转化为转动，虽然转速连续，但转速低，发电效率低；而若使波动能量先蓄积后再集中释放，则虽然转速不连续，但是一旦启动转速就很高，发电效率也高。本发明就是一种首先把浪涌能量蓄积起来，然后集中释放进行发电，给设备提供电能的浮标。辅助以太阳能电池板充电，则能更好地为浮标设备提供电能。
发明内容
本发明能够将浪和涌的波动能量通过偏心动力摆轮转化为转动能量，逐步累积到蓄能机构——发条上，在到达蓄能极限时，由释放机构将发条释放，集中释放的能量通过增速齿轮系带动发电机进行发电，发出的电能储存在蓄电池中。上述过程不断重复，可使浮标上的设备得到源源不断的电能。
为了实现本发明创造的目的，更好地利用浪涌这一巨大能源，本发明采用下列技术方案。
浪涌蓄能自发电浮标结构包括：浮标体、偏心动力摆轮、换向变速齿轮系、发条、释放机构、发电机、蓄电池等部件。
浮标体由上壳和下壳组成，下壳可由锚链连接漂浮在海面上；由于浪涌的波动作用，浮标不断摆动，从而使偏心动力摆轮形成转动(顺时针、逆时针均有)，通过换向变速齿轮系将双向转动转化为单向转动。
由换向变速齿轮系转换过来的能量，通过棘轮将能量蓄积到发条上。当到达蓄能极限时，由释放机构将发条释放。发条集中释放出的能量带动由大、小齿轮组成的增速机构及发电机进行发电，转化的电能储存在蓄电池中。
以上换能、蓄能、集中释放、转化过程不断重复，便可以完成对蓄电池的充电，供给设备运行所需电能。由于采用了蓄积过程，能量得以集中释放，使转化效率大大提高，并且结构简单，故障率低，使用方便。
附图说明
图1是本发明的整体侧视图；
图2是本发明的整体俯视图；
图3是本发明的蓄能、释放及发电机构结构图。
具体实施方案
本发明的实施主要由以下部件组成：上壳1、下壳2、偏心动力摆轮3、发条4、发条大齿轮5、发电机6、蓄电池7、正向齿轮组合8、固定平板9、固定支架10、摆轮小齿轮11、摆轮摆臂12、摆轮齿轮组合13、换向大齿轮14、反向齿轮组合15、棘爪及释放机构16、棘轮17、棘爪盘18、轴承19、棘轮轴20、棘轮主动齿轮21、发电机齿轮22、太阳能电池板23。
浮标体由上壳1和下壳2组成，通过锚链连接漂浮在海面上；固定平板9通过固定支架10固定在下壳2内部；其他部件安装在固定平板9上；轴承19将能量传递机构和能量释放机构隔离。摆轮小齿轮11由偏心动力摆轮3带动作旋转运动；摆轮摆臂12由偏心动力摆轮3带动作左右小角度摆动，使摆轮齿轮组合13的小齿轮与正向齿轮组合8的大齿轮或换向大齿轮14啮合；换向大齿轮14与反向齿轮组合15的大齿轮啮合；棘轮主动齿轮21与正向齿轮组合8的小齿轮和反向齿轮组合15的小齿轮啮合；发条大齿轮5与发电机齿轮22啮合；棘爪及释放机构16与棘轮17作用完成发条上紧和发条释放；棘轮主动齿轮21、棘轮轴20、棘爪盘18同轴安装，且无相对转动。
偏心动力摆轮3由于浪涌波动作转向不定的回转运动，将浪涌能量初步转化为回转能量。由于偏心动力摆轮3的转向不确定，要使其能量蓄积在单向蓄能的发条上，必须将其回转方向转变为棘轮轴20、棘轮主动齿轮21的单向运动，该过程完成如下：偏心动力摆轮3带动摆轮小齿轮11转动，若偏心动力摆轮3顺时针转动，则摆轮摆臂12带动摆轮齿轮组合13的大齿轮，使摆轮齿轮组合13的小齿轮与正向齿轮组合8的大齿轮啮合，依次传递给棘轮主动齿轮21、棘轮轴20、棘爪盘18、棘爪及释放机构16，使得棘轮17作逆时针转动，从而使发条上紧将能量蓄积；若偏心动力摆轮3逆时针转动，则摆轮摆臂12带动摆轮齿轮组合13的大齿轮，使摆轮齿轮组合13的小齿轮与换向大齿轮14啮合，依次传递给反向齿轮组合15的大齿轮、棘轮主动齿轮21、棘轮轴20、棘爪盘18、棘爪及释放机构16，使得棘轮17作逆时针转动，从而也使发条上紧将能量蓄积。
当发条达到蓄能极限时，由棘爪及释放机构16将发条释放，这些集中释放的能量带动发条大齿轮5转动，传递给发电机齿轮22，形成增速转动使发电机6得以高速运转将发条能量转化为电能，并储存在蓄电池7中。
以上过程不断重复，可使浪涌能量不断转化，然后集中释放进行发电，大大提高了能源利用效率。辅助以太阳能电池板23充电，则能更好地为浮标设备提供电能。本发明应当有着广阔的应用前景。

Claims (10)

1、一种浪涌蓄能自发电浮标，包括浮标体，其特征在于还包括：
一换能机构，将浪和涌的能量通过一摇摆部件和齿轮组件转变为转动能量；
一储能机构，将上述转动能量累积；
一释放机构，将储能机构累积的能量集中释放；
一发电机构，在释放机构释放能量的带动下发电；
一蓄电机构，存储发电机构发出的电能。
2、据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：上述的摇摆部件是一偏心动力摆轮。
3、根据权利要求2所述的自发电浮标，其特征在于：偏心动力摆轮可以顺时针和逆时针方向转动，并且通过一齿轮组件变为单向转动实现蓄能。
4、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：该齿轮组件是换向变速齿轮系。
5、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：上述的蓄能机构是一发条，并且通过棘轮带动将能量蓄积。
6、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：释放机构释放的能量，由一齿轮系带动发电机发电。
7、根据权利要求5所述的自发电浮标，其特征在于：上述的齿轮系是增速的。
8、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：上述储能机构达到极限时，集中释放的能量带动发条大齿轮转动，传递给发电机齿轮22，使发电机6高速转动将发条能量转化为电能，储存在蓄电池7中。
9、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：还包括一太阳能电池板23。
10、根据权利要求1所述的自发电浮标，其特征在于：所述的浮标体由上壳体和下壳体组成，下壳体通过锚链连接漂浮在海面上，固定平板通过固定支架固定在下壳体的内部，轴承将能量传递和能量释放机构隔离。
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