CN109510427B - 一种船体结构振动的能量捕获器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种船体结构振动的能量捕获器，包括导磁框体，该导磁框体一端外部缠绕线圈并连接整流稳压器，整流稳压器连接蓄电池，导磁框体内设永磁体，永磁体一端置于线圈下方的导磁框体内，另一端通过弹簧连接橡胶球，橡胶球设于振动传递器内且配合设置，振动传递器设于船体结构附近。本发明的捕获器将船体结构振动能量转换为电能，减少振动机械能在传递过程中的浪费提高资源利用率。
Description
技术领域
本发明属于能量收集技术领域，具体涉及一种船体结构振动的能量捕获器。
背景技术
能源和环境是全世界共同关心的问题，也是我国社会经济发展中所面临的重要问题。随着世界各国对能源需求的不断增长和环境保护的日益加强，清洁能源的推广应用日益受到人们的重视。
如何收集并储存清洁能源，是科学家们努力研究的焦点问题。目前，针对太阳能、风能以及潮汐能等的研究利用已经取得了一定的进展，且均具有较好的应用前景。除此之外，环境机械振动是最为常见、普遍的一种能量存在方式。由于外界振动的广泛存在，通过能量收集系统收集其振动能量具有极大的运用前景，振动能量收集装置无需固定动力源，仅依靠外界随机振动便可输出电能。船舶在正常运行过程中，船体结构受到来自主机、螺旋桨、发电机组等一系列船舶机械的力的作用，船体结构产生振动；振动是一种能量，如何实现对该振动能量的收集利用是现在振动方向的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船体结构振动的能量捕获器，将船体结构振动能量转换为电能，减少振动机械能在传递过程中的浪费提高资源利用率。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种船体结构振动的能量捕获器，包括导磁框体，该导磁框体一端外部缠绕线圈并连接整流稳压器，整流稳压器连接蓄电池，导磁框体内设永磁体，永磁体一端置于线圈下方的导磁框体内，另一端通过弹簧连接橡胶球，橡胶球设于振动传递器内且配合设置，振动传递器设于船体结构附近。本发明的线圈在通电状态下，在导磁框体内产生电场，船体结构的振动能量由振动传递器传递至永磁体，永磁体与线圈产生相对运动，引起线圈中的磁通量变化，从而线圈产生感应电动势，进而整流稳压器整流后被蓄电池存储或直接对外供电，实现对船体结构振动的能量转换，提高资源利用率。
优选的，振动传递器包括桶状传动箱，传动箱与船体结构之间设有梯形状外接环，传动箱与橡胶球连接端开设有用于弹簧通过的通孔。利用外接环来增大振动传递器与船体结构的接触面积增大收集到的振动能量，收集到的振动能量促使传动箱内的橡胶球振动促使弹簧形变。
优选的，外接环的梯形小端配合连接于船体结构，利于将振动力扩散至传动箱，外接环内设有Y形传动板，传动板上端两板分别向船体结构延伸，传动板下端一板垂直连接传动箱，在橡胶球产生弹性振动时对外接环产生反作用力，反作用力沿Y形传动板扩散至船体结构对船体结构消振处理，减小振动对船体结构产生的振动损伤及在振动能量收集过程中船体结构与外接环之间的磨损现象。
优选的，橡胶球具有弹性且形状为椭球状，选择椭球状的橡胶球扩大转板与橡胶球瞬时接触面积。
优选的，线圈缠绕导磁框体总长的45%~55%，永磁体的50%长度置于线圈下方的导磁框体内，用于实现永磁体与线圈产生相对运动，引起线圈中的磁通量变化。
优选的，导磁框体为两端贯通金属桶体，实现线圈产生感应电动势，进而整流稳压器整流后被蓄电池存储或直接对外供电。
优选的，永磁体与振动传递器水平高度一致，使振动沿水平方向传递，以免振动能量在传递过程中由于高度差等问题产生能量损失。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的线圈在通电状态下，在导磁框体内产生电场，船体结构的振动能量由振动传递器传递至永磁体，永磁体与线圈产生相对运动，引起线圈中的磁通量变化，从而线圈产生感应电动势，进而整流稳压器整流后被蓄电池存储或直接对外供电，实现对船体结构振动的能量转换，提高资源利用率。
附图说明
图1为本发明一种船体结构振动的能量捕获器的示意图；
图2为本发明的振动传递器示意图；
图3为图2中振动传递器A-A方向剖视图；
图4为本发明的传动板受反作用力时的受力图。
附图标记说明：1.船体结构；2.振动传递器；3.橡胶球；4.弹簧；5.永磁体；6.吊环；7.线圈；8.整流稳压器；9.蓄电池；10.导磁框体；11.外接环；12.传动板；13.磁条；14.传动箱；15.转板；16.液体；17.转轴。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“ 包括”或其变换如“ 包含”或“ 包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或 组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1-4所示，一种船体结构振动的能量捕获器，包括导磁框体10，该导磁框体10一端外部缠绕线圈7并连接整流稳压器8，整流稳压器8连接蓄电池9，导磁框体10内设永磁体5，永磁体5一端置于线圈7下方的导磁框体10内，另一端通过弹簧4连接橡胶球3，橡胶球3设于振动传递器2内且配合设置，振动传递器2设于船体结构1附近。本发明的线圈7在通电状态下，在导磁框体10内产生电场，船体结构的振动能量由振动传递器2传递至永磁体5，永磁体5与线圈7产生相对运动，引起线圈7中的磁通量变化，从而线圈7产生感应电动势，进而整流稳压器8整流后被蓄电池9存储或直接对外供电，实现对船体结构振动的能量转换，提高资源利用率。
振动传递器2包括桶状传动箱14，传动箱14与船体结构1之间设有梯形状外接环11，传动箱14与橡胶球3连接端开设有用于弹簧4通过的通孔。利用外接环11来增大振动传递器2与船体结构1的接触面积增大收集到的振动能量，收集到的振动能量促使传动箱14内的橡胶球3振动促使弹簧4形变。
外接环11的梯形小端配合连接于船体结构1，利于将振动力扩散至传动箱14，外接环11内设有Y形传动板12，传动板12上端两板分别向船体结构1延伸，传动板12下端一板垂直连接传动箱14，在橡胶球3产生弹性振动时对外接环11产生反作用力，反作用力沿Y形传动板12扩散至船体结构1对船体结构消振处理，减小振动对船体结构1产生的振动损伤及在振动能量收集过程中船体结构1与外接环11之间的磨损现象。
橡胶球3具有弹性且形状为椭球状，选择椭球状的橡胶球3扩大转板15与橡胶球3瞬时接触面积。
线圈7缠绕导磁框体10总长的45%~55%，永磁体5的50%长度置于线圈7下方的导磁框体10内，用于实现永磁体5与线圈7产生相对运动，引起线圈7中的磁通量变化。
导磁框体10为两端贯通金属桶体，实现线圈7产生感应电动势，进而整流稳压器8整流后被蓄电池9存储或直接对外供电。
永磁体5与振动传递器2水平高度一致，使振动沿水平方向传递，以免振动能量在传递过程中由于高度差等问题产生能量损失。
实施例2：
本发明的传动板12采用如下工艺制造：1）混粉；2）压实；3）加热，具体如下：
1）混粉：按重量份选取铝粉、银粉、鞣酸、氢化钛按比例混合，混合转速为170转/分，时间为45min；
2）压实：采用压机对混合均匀的粉末压实，压制压力为240-365Mpa之间，形状为传动板12 的Y形；
3）加热：将加热炉预热至800℃，将压坯材料放入加热炉中同步加入氮气保护，随炉冷却，并分别在620℃、670℃、740℃时恒温处理5min。
本发明通过在铝粉中加入银粉并混合分布在铝粉之间使压实过程中的内聚力部分集中至银粉中减小铝粉的内聚力，消除压坯在压实后由于弹性应力的原因导致压坯出现裂纹和分层现象，并且银粉与鞣酸、氢化钛按比列结合在加热过程中减缓氢化钛分解产生气体的速度，以防在短时间内氢化钛迅速分解大量产生积聚或溢出导致所制备的传动板在加热过程中出现部分坍塌的现象，获得气孔分布均匀的传动板来实现在传动板12对传递振动过程中振动能量经过带气孔的传动板12其产生的振动噪音大大降低。
实施例3：
本发明的一种船体结构振动的能量捕获器实际使用时：本发明的线圈7在通电状态下，在导磁框体10内产生电场，船体结构的振动能量由振动传递器2传递至永磁体5，永磁体5与线圈7产生相对运动，引起线圈7中的磁通量变化，从而线圈7产生感应电动势，进而整流稳压器8整流后被蓄电池9存储或直接对外供电，实现对船体结构振动的能量转换，提高资源利用率。
本发明的装置中的现有设备应为本领域技术人员知晓，并且其可由市场购买所得，例如本发明所采用的整流稳压器采用品牌为惠科，型号为S-750-72的整流变压器，其余现有部件不在详细一一赘述，例如蓄电池、永磁体等应为本领域技术人员所知晓的部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种船体结构振动的能量捕获器，包括导磁框体(10)，该导磁框体(10)一端外部缠绕线圈(7)并连接整流稳压器(8)，整流稳压器(8)连接蓄电池(9)，导磁框体(10)内设永磁体(5)，永磁体(5)一端置于线圈(7)下方的导磁框体(10)内，另一端通过弹簧(4)连接橡胶球(3)，橡胶球(3)设于振动传递器(2)内且配合设置，振动传递器(2)设于船体结构(1)附近；
振动传递器(2)包括桶状传动箱(14)，传动箱(14)与船体结构(1)之间设有梯形状外接环(11)，传动箱(14)与橡胶球(3)连接端开设有用于弹簧(4)通过的通孔；
外接环(11)的梯形小端配合连接于船体结构(1)，外接环(11)内设有Y形传动板(12)，传动板(12)上端两板分别向船体结构(1)延伸，传动板(12)下端一板垂直连接传动箱(14)。
2.如权利要求1所述的一种船体结构振动的能量捕获器，其中，橡胶球(3)具有弹性且形状为椭球状。
3.如权利要求1所述的一种船体结构振动的能量捕获器，其中，线圈(7)缠绕导磁框体(10)总长的45％～55％，永磁体(5)的50％长度置于线圈(7)下方的导磁框体(10)内。
4.如权利要求1所述的一种船体结构振动的能量捕获器，其中，导磁框体(10)为两端贯通金属桶体；
所述传动板（12）采用如下工艺制造：1)混粉；2)压实；3)加热，具体如下：
1)混粉：按重量份选取铝粉、银粉、鞣酸、氢化钛按比例混合，混合转速为170转/分，时间为45min；
2)压实：采用压机对混合均匀的粉末压实，压制压力为240-365Mpa之间，形状为传动板(12)的Y形；
3)加热：将加热炉预热至800℃，将压坯材料放入加热炉中同步加入氮气保护，随炉冷却，并分别在620℃、670℃、740℃时恒温处理5min。
5.如权利要求1所述的一种船体结构振动的能量捕获器，其中，永磁体(5)与振动传递器(2)水平高度一致。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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