CN107289400A - 一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，包括浮体发电装置、储能电路装置和航标灯，所述浮体发电装置包括上部圆柱浮体、下部圆柱浮体、压电振子、导杆、轴套和金属拨片，储能电路装置包括整流电路、超级电容器、充电芯片和充电电池，储能电路装置安装在浮体发电装置的顶部。该装置在波浪流的作用下，通过与压电振子的间歇碰撞与释放作用，驱动压电振子振动，可以实现电能转换；该装置将压电振子产生的电能先储存在超级电容中，然后利用开关系统控制超级电容为后续电路供电，实现了断续充电，提高了充电效率，发电振子所发电量通过储存电量，使电量足够满足航标灯的损耗，不需要外部补给，其维护和保养带来极大的便利。

Description

一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置
技术领域
本发明涉及航标灯领域，具体是一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置。
背景技术
船舶是各种船只的总称。船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式，船舶是由许多部分构成的，按各部分的作用和用途，可综合归纳为船体、船舶动力装置、船舶舾装等三大部分。
船舶需要在航道上行驶，由于在沿海和内河航道上需要使用众多浮式航标灯，分布在沿海和河道的航标灯是为船舶在夜间行驶提供安全保障，安装在某些航标上的一种交通灯。现有的航标灯多采用蓄电池作电源，大型灯塔多采用柴油发动机，也有使用风能和机械能转化为电能的设备。其中蓄电池供电存在容量有限，供电时间短，供电补给时间长，补给困难和补给成本高等诸多问题。而随着新能源技术的发展，太阳能作为一种取之不尽的环保能源应运而生，极大的解决了能源问题，并可以大大降低使用成本。但由于太阳能电池板方向性强，不容易吸收太阳，且体积较大，这仅适合在灯塔、岸标和海标中使用，同时其价格昂贵，难以在我国的内河航道上得到广泛的推广，这就为人们的航行带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，包括浮体发电装置、储能电路装置和航标灯，所述浮体发电装置包括上部圆柱浮体、下部圆柱浮体、压电振子、导杆、轴套和金属拨片，储能电路装置包括整流电路、超级电容器、充电芯片和充电电池，上部圆柱浮体安装在下部圆柱浮体的上方并且上部圆柱浮体的宽度小于下部圆柱浮体的宽度，导杆穿过上部圆柱浮体、轴套和下部圆柱浮体的中心并且轴套套在导杆外部，金属拨片安装在轴套上，压电振子的一端与金属拨片相连并且两者的末端有短距离的水平投影重叠，压电振子的另一端与上部圆柱浮体的内壁相连，轴套的下部通过柔弹簧固定在下部圆柱浮体上，轴套的上部通过柔弹簧与上部圆柱浮体相连，储能电路装置安装在浮体发电装置的顶部，压电振子与储能电路装置相连，整流电路与超级电容相连，超级电容与充电芯片相连，充电芯片与充电电池相连，航标灯安装在储能电路装置的顶部。
作为本发明进一步的方案：压电振子包括压电薄膜和悬臂梁式基板，压电薄膜粘贴在悬臂梁式基板的上表面和下表面。
作为本发明进一步的方案：压电振子通过导线与储能电路装置相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置结构简单，体积小，降低了装置的成本；该装置不需要更换航标电源设备，在波浪流的作用下，通过与压电振子的间歇碰撞与释放作用，驱动压电振子振动，可以实现电能转换；该装置改进了压电储能收集电路，将压电振子产生的电能先储存在超级电容中，然后利用开关系统控制超级电容为后续电路供电，实现了断续充电，极大地提高了充电效率，发电振子所发电量通过储存电量，使电量足够满足航标灯的损耗，不需要外部补给，其维护和保养带来极大的便利。
附图说明
图1为利用波浪流能发电的浮式航标灯装置的结构示意图。
图2为利用波浪流能发电的浮式航标灯装置中储能电路装置的工作原理图。
其中：1-下部圆柱浮体，2-上部圆柱浮体，3-压电振子，4-导杆，5-柔弹簧，6-轴套，7-金属拨片，8-储能电路装置，9-航标灯。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，包括浮体发电装置、储能电路装置8和航标灯9，所述浮体发电装置包括上部圆柱浮体2、下部圆柱浮体1、压电振子3、导杆4、轴套6和金属拨片7，储能电路装置8包括整流电路、超级电容器、充电芯片和充电电池，上部圆柱浮体2安装在下部圆柱浮体1的上方并且上部圆柱浮体2的宽度小于下部圆柱浮体1的宽度，导杆4穿过上部圆柱浮体2、轴套6和下部圆柱浮体1的中心并且轴套6套在导杆4外部，金属拨片7安装在轴套6上，压电振子3的一端与金属拨片7相连并且两者的末端有短距离的水平投影重叠，压电振子3的另一端与上部圆柱浮体2的内壁相连，轴套6的下部通过柔弹簧5固定在下部圆柱浮体1上，轴套6的上部通过柔弹簧5与上部圆柱浮体2相连，储能电路装置8安装在浮体发电装置的顶部，压电振子3与储能电路装置8相连，整流电路与超级电容相连，超级电容与充电芯片相连，充电芯片与充电电池相连，航标灯9安装在储能电路装置8的顶部。压电振子3包括压电薄膜和悬臂梁式基板，压电薄膜粘贴在悬臂梁式基板的上表面和下表面。压电振子3通过导线与储能电路装置8相连。
本发明的工作原理是：浮体发电装置是采用增频传动技术，将低频不规则的波浪流能转换为发电所需的高频稳定机械振动，然后利用压电发电实现机械能转化为电能的目标。储能电路装置8将浮体发电装置输送来的电能进行稳压整流并储存，最后控制电量的输送给航标灯9使用。当圆柱浮体在波浪流力的作用下，轴套6通过柔弹簧5沿导杆4上下振荡，轴套6上端固接的金属拨片7与压电振子3发生接触，并驱使后者屈曲。压电振子3在屈曲过程中，末端发生横向位移，并随着挠度增加，横向位移增大。当压电振子3末端的横向位移超过其与金属拨片7的原始交叠长度时，压电振子3与金属拨片7脱离接触，发生自由衰减振动，直至随着浮体运动，两者再次发生接触。压电振子3由压电薄膜粘贴在悬臂梁式基板的上下表面构成，压电薄膜在受力变形过程中，表面发生电荷积累，并输出电流供外接电路中的电阻消耗。压电振子3产生的的电量接至整流电路，整流后的电能存放在一个超级电容中，超级电容积累足够的能量时启动开关电路至充电芯片，最后连接充电电池，即可完成此电能收集工作。本装置的充电不同于以充电电路的一大特点就是实现了断续充电，极大提高了充电效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，其特征在于，包括浮体发电装置、储能电路装置和航标灯，所述浮体发电装置包括上部圆柱浮体、下部圆柱浮体、压电振子、导杆、轴套和金属拨片，储能电路装置包括整流电路、超级电容器、充电芯片和充电电池，上部圆柱浮体安装在下部圆柱浮体的上方并且上部圆柱浮体的宽度小于下部圆柱浮体的宽度，导杆穿过上部圆柱浮体、轴套和下部圆柱浮体的中心并且轴套套在导杆外部，金属拨片安装在轴套上，压电振子的一端与金属拨片相连并且两者的末端有短距离的水平投影重叠，压电振子的另一端与上部圆柱浮体的内壁相连，轴套的下部通过柔弹簧固定在下部圆柱浮体上，轴套的上部通过柔弹簧与上部圆柱浮体相连，储能电路装置安装在浮体发电装置的顶部，压电振子与储能电路装置相连，整流电路与超级电容相连，超级电容与充电芯片相连，充电芯片与充电电池相连，航标灯安装在储能电路装置的顶部。
2.根据权利要求1所述的利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，其特征在于，所述压电振子包括压电薄膜和悬臂梁式基板，压电薄膜粘贴在悬臂梁式基板的上表面和下表面。
3.根据权利要求1或2所述的利用波浪流能发电的浮式航标灯装置，其特征在于，所述压电振子通过导线与储能电路装置相连。
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