CN109969351B - 一种新型基于波浪能发电的水上电动自行车 - Google Patents

一种新型基于波浪能发电的水上电动自行车 Download PDF

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Abstract

本发明申请提供的水上电动自行车，车身两侧交错排列着振荡浮子，浮子通过连接线连接在车体内部的单动式棘轮机构上。当波浪打来时，车身两侧交错排列的振荡浮子遇到波浪时向上振动，单动式棘轮机构主动轮与被动轮相啮合，从而带动主转轴转动；波浪退去时，振荡浮子向下振动，单动式棘轮机构主动轮与被动轮相分离，在弹簧的作用下，主动轮反转，连接线收缩，装置恢复初始状态。由于连接线与单动式棘轮机构的缠绕方式相反，保证了电动自行车两侧的振荡浮子能够通过连接线驱动主转轴使其向同一个方向转动。同时，振荡浮子呈阵列状交错式分布，使得相邻的振荡浮子之间对波浪能采集的干扰减少，从而提高波浪能利用率。

Description

一种新型基于波浪能发电的水上电动自行车
技术领域
本发明属于海洋可再生能源利用领域，具体来说，涉及一种新型基于波浪能发电的水上电动自行车。
背景技术
目前，全球据着地球表面71％的面积，其蕴含着巨大的能源，主要有潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能等。全世界理论上可再生的海洋能总能量约为765 亿千瓦，可利用功率约为65亿千瓦，为目前全球发电机容量的2倍。随着现代社会的发展，水上运动成为焦点，但由于滑水和游艇的设备昂贵，具有较低的可及性，因而相对廉价的水上自行车便成为了人们所追求的方式。但是传统水上自行车只是简单的将车架与浮体结合在一起，通过螺旋桨驱动机构及转舵机构使自行车在水中运行，且自行车在行进过程中会产生巨大的阻力，让人难以骑行。该娱乐项目单一，并且较为枯燥。
发明内容
本发明申请针对现有技术中水上自行车项目中存在的问题，提出一种基于波浪能发电的水上电动自行车，能够最大限度地转换波浪能，避免污染海洋环境，又能满足游客的游玩需求。
本发明申请提出的一种基于波浪能发电的水上电动自行车，该水上电动自行车包括：浸水结构和非浸水结构，所述非浸水结构包括：波浪能采集装置、波浪能转化装置、休息控制室，所述浸水结构包括：推进装置和漂浮主体，所述波浪能采集装置由振荡浮子、第一单动式棘轮机构、定滑轮和连接线组成，所述振荡浮子位于所述漂浮主体的两侧，所述定滑轮固定在所述漂浮主体两侧楞板上，所述波浪能转化装置由硅整流永磁发电机、主转轴和酸铅蓄电池组成，所述第一单动式棘轮机构包括主动轮、从动轮、轮心和动爪，所述动爪的一端铰接于所述从动轮的边缘，所述动爪的另一端卡接于所述主动轮，所述第一单动式棘轮机构的从动轮通过所述轮心与所述主转轴连接，所述第一单动式棘轮机构的主动轮通过所述连接线绕过所述定滑轮与所述振荡浮子连接。
进一步的，推进装置主要包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、履带、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、副转轴、第二单动式棘轮机构、第三单动式棘轮机构、电动机和螺旋桨组成，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，所述第一齿轮通过所述履带与所述第二齿轮相连，所述第二单动式棘轮机构的主动轮通过副转轴接于第二锥齿轮，所述第二单动式棘轮机构的从动轮通过副转轴、第二齿轮接于所述第三单动式棘轮机构的从动轮，所述第三单动式棘轮机构的主动轮通过副转轴接于电动机，所述传动轴的一端固定连接在所述第一齿轮的轴心上，所述传动轴的另一端固定连接在所述螺旋桨的轴心。
进一步的，所述休息控制室位于所述水上电动自行车的中后方，包括控制手闸、闸线和座椅，所述闸线的一端连接于所述控制手闸，所述闸线的另一端连接于所述传动轴。
进一步的，所述硅整流永磁发电机用于接收所述波浪能采集装置捕获的动能，并将其转化为电能，储存在所述酸铅蓄电池中。
进一步的，所述振荡浮子呈阵列状分布在所述水上电动自行车的两侧。
本发明申请提供的一种基于波浪能发电的水上电动自行车的有益效果为：
本发明申请的水上电动自行车本身作为一个浮子，为整个装置提供浮力。车身两侧交错排列着振荡浮子，浮子通过连接线连接在车体内部的第一单动式棘轮机构上。当波浪打来时，车身两侧交错排列的振荡浮子遇到波浪时向上振动，进而，第一单动式棘轮机构主动轮逆时针转动，从而主动轮通过动爪带动从动轮、主转轴逆时针转动；波浪退去时，振荡浮子向下振动，在弹簧的作用下，主动轮顺时针转动，动爪与主动轮不再啮合，理想状态下，从动轮不转动，装置恢复至波浪未打来时的初始状态。此外，两侧的连接线与第一单动式棘轮机构的缠绕方式相反。这样，保证了电动自行车两侧的振荡浮子能够通过连接线驱动主转轴使其向同一个方向转动。且由于振荡振荡浮子呈阵列状交错式分布在水上电动自行车的两侧，使得相邻的振荡浮子之间对波浪能采集的干扰减少，从而提高波浪能利用率。
附图说明
图1为本发明申请提供的基于波浪能发电的水上电动自行车的内部构造示意图；
图2为本发明申请提供的基于波浪能发电的水上电动自行车的外部构造示意图；
图3为本发明申请提供的基于波浪能发电的水上电动自行车的单动式棘轮机构的结构示意图；
图4为本发明申请中推进装置的结构示意图；
图5为本发明申请中休息控制室的结构示意图；
图6为本发明申请中推进装置的俯视图。
图中：图中：1-漂浮主体，2-尾座，3-电动机，4-主转轴，5-弹簧，6-第一单动式棘轮机构，61-主动轮，62-从动轮，63-轮心，64-动爪，7-螺旋桨，8- 振荡浮子，9-第一锥齿轮，10-第二锥齿轮，11-履带，12-第一齿轮，13-传动轴，14-闸线，15-硅整流永磁发电机，16-楞板，17-定滑轮，18-休息控制室， 181-座椅，182-控制手闸，19-第二齿轮，20-第二单动式棘轮机构，21-第三单动式棘轮机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明:
如图1和图2所示，一种基于波浪能发电的水上电动自行车，包括浸水部分和非浸水部分两部分，非浸水部分主要设有波浪能采集装置、波浪能转化装置、休息控制室18；浸水部分主要设有推进装置、漂浮主体1。
进一步的，所述波浪能采集装置包括：振荡浮子8、第一单动式棘轮机构6、定滑轮17和连接线组成；如图1所示，振荡浮子8有多个，且多个振荡浮子8 呈阵列状均匀分布在漂浮主体1的两侧，而定滑轮17固定在漂浮主体1两侧的楞板16上，多个振荡浮子8分别通过连接线绕过固定于两侧楞板16的定滑轮 17与第一单动式棘轮机构6相连。
进一步的，如图3所示，第一单动式棘轮机构6包括：主动轮61、从动轮62、轮心63和动爪64。动爪64的一端铰接于所述从动轮62的边缘，动爪64 的另一端卡接于主动轮61，作用于动爪64的弹簧钢板使得动爪64保持始终弹起。第一单动式棘轮机构6的从动轮62通过所述轮心63与主转轴4连接，第一单动式棘轮机构6的主动轮61通过所述连接线绕过定滑轮17与振荡浮子8 连接。
进一步的，如图3所示，动爪64的一端铰接于从动轮62边缘，另一端与主动轮61相卡合，进而只有当主动轮61按固定方向旋转时，在动爪64的作用下，从动轮62才会跟随主动轮61一起旋转。此外，如图1所示，该水上电动自行车上两侧的连接线与第一单动式棘轮机构6的缠绕方式相反，以保证两侧浮子8能够通过连接线驱动主转轴4，使其向同一个方向转动。
进一步的，所述的波浪能转化装置包括：酸铅蓄电池、主转轴4和硅整流永磁发电机15。主转轴4穿过若干个第一单向式棘轮机构6的从动轮62的轮心 63与硅整流永磁发电机15相连，硅整流永磁发电机15的两极通过导线与酸铅蓄电池两极相连。
进一步的，硅整流永磁发电机15用于接收所述波浪能采集装置捕获的动能，并将其转化为电能，储存在所述酸铅蓄电池中。
进一步的，如图4所示，推进装置主要包括：第一锥齿轮9、第二锥齿轮 10、履带11、第一齿轮12、第二单动式棘轮机构20、第三单动式棘轮机构21、传动轴13、电动机3、螺旋桨7和第二齿轮19。第一锥齿轮9与第二锥齿轮10 相啮合，两个第一齿轮12通过履带11与第二齿轮19相连，第二单动式棘轮机构20的主动轮通过副转轴接于第二锥齿轮10，第二单动式棘轮机构20的从动轮通过副转轴、第二齿轮19接于第三单动式棘轮机构21的从动轮，第三单动式棘轮机构21的主动轮通过副转轴接于电动机3，传动轴13一端固定连接于第一齿轮12的轴心上，另一端固定连接于螺旋桨7的轴心上。
进一步的，如图5所示，休息控制室18位于该水上电动自行车的中后方，主要包括：控制手闸182、座椅181和闸线14，闸线14的一端接于控制手闸182，另一端接于传动轴13的另一端。
进一步的，所述水上电动自行车还包括尾座2，尾座2位于漂浮主体1的后侧，主要用于平衡整个装置，使得驾驶者在水面上有更好的驾驶体验。
进一步的，如图3、图4、图6所示，车体动力来源由人力和波浪能两部分组成。具体的，人力部分运动原理如下：当依靠人力驱动自行车运动时，第二锥齿轮10顺时针转动，带动第二单动式棘轮机构20、第二齿轮19、第三单动式棘轮机构21的从动轮顺时针转动。此时由于第三单动式棘轮机构21的动爪与主动轮不啮合，故电动机3转轴不转动，避免了动力损耗，进而通过履带11、传动轴13使螺旋桨7转动，使得该水上电动自行车前进。波浪能部分运动原理如下：波浪能通过波浪能转化装置被转化成电能后，电动机3转轴顺时针转动，带动第三单动式棘轮机构21、第二齿轮19、第二单动式棘轮机构20的从动轮顺时针转动。此时由于第二单动式棘轮机构20的动爪与主动轮不啮合，故第二齿轮10不转动，避免了动力损耗，最后通过履带11、传动轴13一起作用于螺旋桨7。两种动力交替使用，可极大提高自行车的续航能力与健身游玩价值。
进一步的，当波浪打来时，该水上电动自行车的车身两侧交错排列的振荡浮子8遇到波浪时浮子向上振动，第一单动式棘轮机构6主动轮61与被动轮62 相啮合，从而带动主转轴4转动。当波浪退去时，振荡浮子8向下振动，第一单动式棘轮机构6的主动轮61与被动轮62相分离，在弹簧5的作用下，主动轮61反转，连接线收缩，装置恢复初始状态。这样便保证了该水上电动自行车的车身内部主转轴4的持续单向转动。同时，由于振荡浮子8的交错式排列，使得相邻的振荡浮子8之间对波浪能采集的干扰减少，从而提高波浪能利用率。
进一步的，该水上电动自行车车体内部的主转轴4持续单向转动，将稳定持续的动能传递给小型硅整流永磁发电机15，产生电流。将产生的电流储存在免维护酸铅蓄电池中，使用时打开开关，蓄电池将电流输送至安装在主齿轮上的电动机3，电动机3内部磁场对通电导线产生力的作用，使得电动机3工作，从而通过传动装置将动力传提给螺旋桨7，进而前进。
进一步的，休息控制室18设置在车身中后部，该休息控制室18中安装有座椅181、控制手闸182、电力开关装置、脚踏等。使用者通过控制手闸182控制某一侧螺旋桨7是否转动，从而使自行车可以通过差速转向。此外，该自行车除了可以依靠波浪能转化的电力骑行外，驾驶员还可以在休息控制室18中通过脚蹬，带动第一锥齿轮9旋转，再通过第二锥齿轮10、履带11和传动轴13 将能量传递给螺旋桨7，进而螺旋桨7转动为该水上电动自行车提供动力，从而实现人力与电力的交替使用。
进一步的，该水上电动自行车在非使用状态下时，可以停靠在岸边；此时，振荡浮子8依旧可通过波浪作用上下振动，并通过所述一系列装置达到为自行车充电的目的。
当然，上述说明并非对本发明申请的限制，本发明申请也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于波浪能发电的水上电动自行车，其特征在于，该水上电动自行车包括：浸水结构和非浸水结构，其中，所述非浸水结构包括：波浪能采集装置、波浪能转化装置、休息控制室，所述浸水结构包括：推进装置和漂浮主体，所述波浪能采集装置由振荡浮子、第一单动式棘轮机构、定滑轮和连接线组成，所述振荡浮子位于所述漂浮主体的两侧，所述定滑轮固定在所述漂浮主体两侧楞板上，所述波浪能转化装置由硅整流永磁发电机、主转轴和酸铅蓄电池组成，所述第一单动式棘轮机构包括主动轮、从动轮、轮心和动爪，所述动爪的一端铰接于所述从动轮的边缘，所述动爪的另一端卡接于所述主动轮，所述第一单动式棘轮机构的从动轮通过所述轮心与所述主转轴连接，所述第一单动式棘轮机构的主动轮通过所述连接线绕过所述定滑轮与所述振荡浮子连接；所述推进装置主要包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、履带、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、副转轴、第二单动式棘轮机构、第三单动式棘轮机构、电动机和螺旋桨组成，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，所述第一齿轮通过所述履带与所述第二齿轮相连，所述第二单动式棘轮机构的主动轮通过副转轴接于第二锥齿轮，所述第二单动式棘轮机构的从动轮通过副转轴、第二齿轮接于所述第三单动式棘轮机构的从动轮，所述第三单动式棘轮机构的主动轮通过副转轴接于电动机，所述传动轴的一端固定连接在所述第一齿轮的轴心上，所述传动轴的另一端固定连接在所述螺旋桨的轴心。
2.根据权利要求1所述的基于波浪能发电的水上电动自行车，其特征在于：所述休息控制室位于所述水上电动自行车的中后方，所述休息控制室包括：控制手闸、闸线和座椅，所述闸线的一端连接所述控制手闸，所述闸线的另一端连接所述传动轴。
3.根据权利要求1所述的基于波浪能发电的水上电动自行车，其特征在于：所述硅整流永磁发电机用于接收所述波浪能采集装置捕获的动能，并将其转化为电能，储存在所述酸铅蓄电池中。
4.根据权利要求1所述的基于波浪能发电的水上电动自行车，其特征在于：所述振荡浮子呈阵列状分布在所述水上电动自行车的两侧。
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