CN109436207A - 波光一体模块化灯器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波光一体模块化灯器，包括支撑架、浮标主体和波光灯器；波光灯器包括太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层和蓄电池层；太阳能发电结构层设置太阳能硅板或柔性太阳能薄膜，波力旋转摆结构层包括水平设置的不对称旋转摆，波力发电结构层包括齿轮传动组件和发电机组件，灯器透镜层包括LED灯器和外置透镜；齿轮传动组件为单向运动的棘轮传动机构。本发明利用不对称的、水平设置的旋转摆结构(摆陀)，实现对海洋波力的应用。

Description

波光一体模块化灯器

技术领域

本发明属于浮标领域，涉及一种浮标上使用的灯器，具体涉及一种波光一体模块化灯器。

背景技术

我国目前使用的灯浮标采用的能源系统绝大多数为太阳能，有两种使用形式：第一种是外置太阳能硅板、蓄电池、电池箱等，通过硅板转化太阳能为铅酸蓄电池充电，进而为灯器供电；第二种是对太阳能硅板、蓄电池和灯器进行一体化集成。

目前的两种模式均存在不足之处：第一种模式所采用的硅板面积较大，同时配备大容量的铅酸蓄电池，这种模式，虽然性能稳定，但是各部分体积大、重量重，不方便安装，不方便维护保养，即使两位熟练的航标工安装这样的灯器也需要20分钟左右；在平时的维护保养过程中，需要通过跳标的方式，将电池、硅板等搬运至浮标上，过程很是不便。加上铅酸蓄电池充放电次数有限，每年需要定期检查更换。给航标管理带来很大的工作量。第二种模式所用的是太阳能硅板、蓄电池和灯器进行一体化集成，这种相对第一种方式要优化许多，小型且轻便，方便于从灯架上拆卸更换。但是也存在一些不足，太阳能硅板面积小，蓄电池容量小，到了夜间、阴天、雨季或冬季，没有阳光或者阳光不强的状况，无法达到充电电压，无法为蓄电池提供充足的电量，容易造成灯器无法正常工作。

再者，现有的波力发电浮标常用的为震荡水柱式和涡轮式波力发电机，这两种发电机从设计理念上是可行的，而且理论上能够为浮标灯器提供充足的能源，但是这两种波力发电机会因海水的腐蚀和海蛎子的附着导致寿命短，因而无法投入使用。

海洋中的波浪是一直存在的，而且在阴天、夜晚没有太阳能的时候，波浪力更为强烈，这就与太阳能相辅相成，因此，急需一种能综合两种能源，为航标灯器提供充足的能源系统的新型浮标灯器。

发明内容

本发明的目的是提供了一种结构简单、使用方便、维修方便、成本低、稳定性高、提高发电效率的波光一体模块化灯器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种波光一体模块化灯器，包括支撑架、设置于支撑架底部的浮标主体和设置于支撑架顶部的波光灯器；其中：所述波光灯器包括太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层和蓄电池层；所述太阳能发电结构层设置太阳能硅板或柔性太阳能薄膜，波力旋转摆结构层包括水平设置的不对称旋转摆，波力发电结构层包括齿轮传动组件和发电机组件，灯器透镜层包括LED灯器和外置透镜；所述旋转摆的输出轴与齿轮传动组件连接，齿轮传动组件与发电机组件的转子连接；所述太阳能硅板或柔性太阳能薄膜、发电机组件的输出端均与蓄电池层的输入端连接，蓄电池层的输出端与LED灯器连接，内置充电控制器，防止蓄电池过冲过放；所述齿轮传动组件为单向运动的棘轮传动机构。

进一步地，所述太阳能发电结构层的顶部设置驱鸟针。

进一步地，所述太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层、蓄电池层的相邻层之间均设置散热结构。

进一步地，所述旋转摆的数量为两个。

进一步地，所述棘轮传动机构包括顺时针驱动棘轮传动机构和逆时针驱动棘轮传动机构，顺时针驱动棘轮传动机构包括顺时针棘轮和顺时针棘爪，逆时针驱动棘轮传动机构包括逆时针棘轮和逆时针棘爪。

进一步地，所述旋转摆的输出轴分别与顺时针棘爪和逆时针棘爪连接，顺时针棘爪与顺时针棘轮连接，逆时针棘爪与逆时针棘轮连接。

进一步地，所述波光一体模块化灯器还包括远程监控系统，远程监控系统均与各层结构连接，可实现远程调节灯器亮度，远程显示灯器的故障情况。

本发明波光一体模块化灯器具有以下的有益效果：

1、本发明波光一体模块化灯器取代了传统灯浮标的大型蓄电池，取代了电池箱，取代了大块太阳能硅板，取代了浮标灯器安装接线等一系列安装工序，省时省力，如果波光一体模块化灯器出现坏损，远程即可知道，每层对应指示，直接更换对应结构层，或是拆卸返回后整体维修，方便快捷。

2、本发明波光一体模块化灯器中的发电机组全密封在灯器层中，不会因为海水的腐蚀和风吹雨打损坏，又有效避免了的往来船舶碰撞造成的浮标太阳能硅板损坏。可以远程监控，远程调节灯器亮度，实现对雾天等全天候的应对，极大的节省了航标维护的人力，更能节省成本。

3、本发明利用不对称的、水平设置的旋转摆结构(摆陀)，类似于自发电手表钟摆的结构，实现对海洋波力的应用，同时，设置在浮标灯架的顶部，增大扭矩，提高发电效率；同样可以避免海水的腐蚀和海蛎子的附着；采用两组棘爪机构与两个旋转摆分别连接，实现两组反向(顺时针和逆时针)、单向转动的齿轮传动机构带动发电机转子，进而切割磁感线，把机械能转化为电能，浮标在海洋波力作用下，会产生持续的倾斜和摆动，由于浮标在海中的运动状态具有不确定性，在离心率的作用下，旋转摆会在浮标的摆动下进行来回偏摆，摆动的每个方向都可以带动一组棘爪机构运动，从而进行发电供电，具有效率高、持续性和稳定性等特点。

4、本发明实现轻便一体化：灯器、太阳能发电设备、波力发电设备、蓄电池和相关控制元件，密封集成，避免了因为海水的腐蚀和风吹雨打的损坏，其次波力发电全天候工作，加上白天太阳能发电的辅助，完全可以满足灯浮标供电需求，提升了能源效能，提升了在恶劣天气的适应性。

5、本发明有了充足且持续的能源系统，就不需要使用容量太大的蓄电池，只需要保证蓄电池足够灯器一天工作的电量即可，进而可以使用稳定性高，充放电次数多的新型电池来代替传统的铅酸电池。整体结构简单轻便，方便维护保养。

6、本发明各层结构可以任意分解，远程控制，分别对应故障指示，哪里出现故障可以轻松知晓，对应拆解更换相应层即可，而且各部分重量轻，体积小，极大的方便了航标维护作业。通过控制器可以实现远程功率调整，对应不同的天气，调整功率，使灯器达到相应范围的射程。

7、本发明波光一体模块化灯器应用范围广，可在全国海域使用，包括各个港口、航道中的灯浮标上使用。

附图说明

图1为本发明波光一体模块化灯器的整体结构示意图；

图2为本发明波光一体模块化灯器中的波光灯器结构示意图；

图3为图2中的A-A方向旋转摆的结构示意图。

图中：1：浮标主体；2、支撑架；3、驱鸟针；4、太阳能发电结构层；5、波力发电结构层；6、灯器透视层；7、集成电路层；8、蓄电池层；9、LED灯器；10、齿轮传动组件；11、转子；12、永磁定子；13、旋转摆；14、散热结构。

具体实施方式

为了详细说明本发明波光一体模块化灯器的技术内容、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

如图1、2、3所示，本发明波光一体模块化灯器，包括支撑架2、设置于支撑架2底部的浮标主体1和设置于支撑架顶部的波光灯器。

所述波光灯器包括太阳能发电结构层4、波力旋转摆结构层、波力发电结构层5、灯器透镜层6、集成电路层7和蓄电池层8。

所述太阳能发电结构层4设置太阳能硅板或柔性太阳能薄膜，太阳能硅板或柔性太阳能薄膜的顶部设置驱鸟针3，太阳能硅板或柔性太阳能薄膜呈对称式倾斜状设置，有利于太阳能的最大吸收和转化。

所述波力旋转摆结构层包括水平设置的不对称旋转摆13，旋转摆13数量为两个；波力发电结构层5包括齿轮传动组件10和发电机组件，旋转摆13的输出轴与齿轮传动组件连接，齿轮传动组件与发电机组件的转子11连接；齿轮传动组件为单向运动的棘轮传动机构，棘轮传动机构为两组，一组为顺时针，一组为逆时针，具体为：棘轮传动机构包括顺时针驱动棘轮传动机构和逆时针驱动棘轮传动机构，顺时针驱动棘轮传动机构包括顺时针棘轮和顺时针棘爪，逆时针驱动棘轮传动机构包括逆时针棘轮和逆时针棘爪。其中一个旋转摆13的输出轴与顺时针棘爪连接，另一个旋转摆的输出轴与逆时针棘爪连接，顺时针棘爪再与顺时针棘轮连接，逆时针棘爪再与逆时针棘轮连接，当旋转摆13摆动时，顺时针摆动就会带动顺时针棘爪和棘轮转动，逆时针摆动时就会带动逆时针棘爪和棘轮转动，当棘轮转动时，进而带动发电机的转子11转，转子就会切割永磁定子12的磁感线，把机械能转化为电能，将电能输入到蓄电池层中。

所述灯器透镜层6包括LED灯器9和外置透镜，太阳能硅板、发电机组件的输出端均与蓄电池层的输入端连接，蓄电池层的输出端与LED灯器9连接；

所述太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层、蓄电池层的相邻层之间均设置散热结构14。

所述波光一体模块化灯器还包括远程监控系统，远程监控系统均与各层结构连接，可实现远程调节灯器亮度，远程显示灯器的故障情况。

本发明波光一体模块化灯器中的波光灯器安装在支撑架的顶端，浮标在海水中，稳心一般在浮标的浮鼓中心位置，以稳心为转轴，支撑架顶部距离转轴最远，摆动幅度最大，通过水平设置不对称的旋转摆结构的旋转，可以获得持续稳定的机械能，机械能转化为电能的效率是远大于太阳能的转化效率的，而且海洋中波浪一直存在，可以全天候发电，解决了夜间、阴天和冬季，没有阳光或者阳光不强的状况就无法为蓄电池供电的问题，配合灯器顶部的太阳能硅板发电，加强了浮标发电效能，实现体积小、重量轻，结构简单、能源充足、稳定性高、维修方便的目的。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种波光一体模块化灯器，包括支撑架、设置于支撑架底部的浮标主体和设置于支撑架顶部的波光灯器；其特征在于：所述波光灯器包括太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层和蓄电池层；所述太阳能发电结构层设置太阳能硅板或柔性太阳能薄膜，波力旋转摆结构层包括水平设置的不对称旋转摆，波力发电结构层包括齿轮传动组件和发电机组件，灯器透镜层包括LED灯器和外置透镜；所述旋转摆的输出轴与齿轮传动组件连接，齿轮传动组件与发电机组件的转子连接；所述太阳能硅板或柔性太阳能薄膜、发电机组件的输出端均与蓄电池层的输入端连接，蓄电池层的输出端与LED灯器连接，蓄电池层内置充电控制器；所述齿轮传动组件为单向运动的棘轮传动机构。

2.如权利要求1所述的波光一体模块化灯器，其特征在于：所述太阳能发电结构层的顶部设置驱鸟针。

3.如权利要求1所述的波光一体模块化灯器，其特征在于：所述太阳能发电结构层、波力旋转摆结构层、波力发电结构层、灯器透镜层、集成电路层、蓄电池层的相邻层之间均设置散热结构。

4.如权利要求1所述的波光一体模块化灯器，其特征在于：所述旋转摆的数量为两个。

5.如权利要求1所述的波光一体模块化灯器，其特征在于：所述棘轮传动机构包括顺时针驱动棘轮传动机构和逆时针驱动棘轮传动机构，顺时针驱动棘轮传动机构包括顺时针棘轮和顺时针棘爪，逆时针驱动棘轮传动机构包括逆时针棘轮和逆时针棘爪。

6.如权利要求1所述的波光一体模块化灯器，其特征在于：所述旋转摆的输出轴分别与顺时针棘爪和逆时针棘爪连接，顺时针棘爪与顺时针棘轮连接，逆时针棘爪与逆时针棘轮连接。