CN110775198A - 一种以太阳能为驱动用于海面的浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，涉及光伏领域，该以太阳能为驱动用于海面的浮标，包括浮板、浮筒、支架、多个光伏板、多个光伏电池和驱动机构，所述浮筒设在浮板底部，支架设置浮板上，多个光伏板位于浮板上方，多个光伏板绕支架轴线等角度铰接在支架上，多个光伏电池与多个光伏板一一对应，所述光伏电池位于光伏板下方。该以太阳能为驱动用于海面的浮标，根据空气受热膨胀原理，利用光伏板以及光伏电池工作产生的热量，对外筒内空气加热，使空气受热后推动活塞下移，使得光伏板上端被拉下，进而达到改变光伏板角度的效果。令整个光伏板能够跟随时间改变而发生角度偏转。进一步提高浮标的光伏工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体为一种以太阳能为驱动用于海面的浮标。
背景技术
在我国的海洋、大江大河以及水库等水域，浮标的应用非常广泛，各种浮标数以万计。浮标是通过锚链锚碇于水底以固定标位，浮标用作航标，其功能是标示航道范围，指示浅滩或危及航行安全的障碍物。
由于浮标用于助航又漂浮于水面，因此浮标往往带有光伏瓦以太阳能为驱动。如在中国专利网公开了“一种海洋水质环境监测装置”，专利号为201811369139.8。上述装置设置浮板，在浮板上设置有光伏电板，在浮板下设置筒体。用光伏电板为整个浮标提供电力。
但上述装置仍存在一些不足之处，上述装置的光伏电板固定安装，位置不可调节。根据现有技术光伏电板与光线垂直会让太阳辐射面积最大，进而电能转化效率最大。而一天中太阳的位置不断改变，由于上述光伏电板角度位置不可调节。因此光伏电板的工作效率比较低下。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，解决了上述背景技术中一般用于浮标的光伏角度不可调节，无法提高光伏电板工作效率，导致光伏电板工作效率比较低下的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，包括浮板、浮筒、支架、多个光伏板、多个光伏电池和驱动机构，所述浮筒设在浮板底部，支架设置浮板上，多个光伏板位于浮板上方，多个光伏板绕支架轴线等角度铰接在支架上，多个光伏电池与多个光伏板一一对应，所述光伏电池位于光伏板下方，驱动机构位于支架轴线处，驱动机构内充满空气，驱动机构相对于光伏板设有可上下活动的连接端，当驱动机构内空气膨胀后令连接端下移，光伏板上端连接有滚轴，所述驱动机构的连接端与滚轴连接，当驱动机构连接端下降后带动光伏板向上翻起。
优选的，所述驱动机构包括外筒、气囊袋、活塞、支杆和绳索，外筒下端为竖直的直线段，气囊袋位于外筒内，气囊袋上端设有开口，外筒与气囊袋之间充满空气，气囊袋下端伸入外筒直线段，活塞与气囊袋下端连接，活塞朝向光伏板一侧与支杆连接，支杆与外筒滑动配合，支杆延伸至外筒外，绳索一端与支杆连接，绳索另一端绕过滚轴与浮板相连。
优选的，所述外筒直线段沿轴线方向开设有滑槽，支杆通过滑槽与外筒滑动配合。
优选的，所述支架包括多个斜杆和多个连接杆，多个斜杆绕轴线等角度分布，多个斜杆上端倾斜相互连接，多个斜杆与多个连接杆一一对应，连接杆位于相邻两个斜杆之间，连接杆与光伏板铰接，光伏板能够以连接杆为轴线翻转。
优选的，所述支架上设有多个凸透镜，凸透镜的一面朝向驱动机构，凸透镜用于聚光。
优选的，所述光伏板的两侧分别设有限位机构，限位机构包括圆环、螺纹环和档杆，圆环与支架连接，圆环远离光伏板一侧与螺纹环螺纹连接，档杆与螺纹环连接，档杆用于阻挡光伏板，圆环上刻有用于标识角度的刻度线。
优选的，所述浮板的底部连接有多个浮块，浮块用于提高浮力。
优选的，所述光伏电池呈凹字型，光伏电池的中部设有承接部，承接部用于承接光伏板。
(三)有益效果
本发明提供了一种以太阳能为驱动用于海面的浮标。具备以下有益效果：
1、该以太阳能为驱动用于海面的浮标，根据空气受热膨胀原理，利用光伏板以及光伏电池工作产生的热量，对外筒内空气加热，使空气受热后推动活塞下移，使得光伏板上端被拉下，进而达到改变光伏板角度的效果。令整个光伏板能够跟随时间改变而发生角度偏转。进一步提高浮标的光伏工作效率。
附图说明
图1为本发明结构立体图；
图2为本发明结构爆炸图；
图3为本发明结构局部剖视图；
图4为本发明支架结构示意图；
图5为本发明驱动机构结构示意图；
图6为本发明驱动机构结构局部剖视图；
图7为本发明限位机构结构展示图；
图8为本发明限位机构结构示意图；
图9为本发明光伏电池结构示意图。
图中：1浮板、11浮块、2浮筒、3支架、31斜杆、32连接杆、4光伏板、41滚轴、5光伏电池、51承接部、6凸透镜、7驱动机构、71外筒、72滑槽、73气囊袋、74活塞、75支杆、76绳索、8限位机构、81圆环、82螺纹环、83档杆、84刻度线。
具体实施方式
本发明实施例提供一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，如图1-9所示，包括浮板1、浮筒2、支架3、多个光伏板4、多个光伏电池5和驱动机构7。结合附图1、2可知，浮筒2固定焊接在浮板1底部，浮筒2内部中空可存放蓄电池等其他浮标所需设备。支架3焊接在浮板1上。多个光伏板4位于浮板1上方，多个光伏板4绕支架3轴线等角度铰接在支架3上。多个光伏电池5与多个光伏板4一一对应。光伏电池5位于光伏板4下方。光伏电池5与支架3焊接。工作时，通过光伏板4和光伏电池5将太阳能转化成电能。为浮标工作提供电力。驱动机构7位于支架3轴线处。驱动机构7内充满空气，驱动机构7相对于光伏板4设有可上下活动的连接端，当驱动机构7内空气膨胀后令连接端下移。光伏板4上端连接有滚轴41，驱动机构7的连接端与滚轴41连接，当驱动机构7连接端下降后带动光伏板4向上翻起。
结合附图3、5和6可知，驱动机构7包括外筒71、气囊袋73、活塞74、支杆75和绳索76。外筒71下端为竖直的直线段。外筒71上端与支架3焊接，外筒71下端与浮板1焊接。气囊袋73位于外筒71内，气囊袋73上端与外筒71上端内壁焊接。气囊袋73上端设有开口。通过上述令外筒71与气囊袋73之间充满空气。当空气膨胀后气囊袋73开始膨胀。
气囊袋73下端伸入外筒71直线段，活塞74与气囊袋73下端固定粘接。工作时，当气囊袋73开始膨胀，由于外筒71形状固定。因此气囊袋73只能沿外筒71直线段向下伸展。当气囊袋73向下伸展时能够推动活塞74移动。
活塞74朝向光伏板4一侧与支杆75焊接。支杆75与外筒71滑动配合。支杆75延伸至外筒71外。绳索76一端与支杆75固定捆绑，绳索76另一端绕过滚轴41与浮板1固定捆绑。工作时，由于外筒71内空气受热膨胀，气囊袋73下端推动活塞74向移，带动支杆75牵动绳索76移动，进而将光伏板4上端拉下，使整个光伏板4向上翻起。改变光伏板4的角度。
至于外筒1内空气如何加热，根据现有技术，光伏板4工作时会产生大量的热量。因此将外筒71设在支架3内，令光伏板4、光伏电池5包围外筒71。白天随着时间推移光伏板4、光伏电池5的工作效率不断提高，因此产生的热量不断提高。通过光伏板4、光伏电池5工作产生的热量对外筒71内的空气加热。其次由于光伏板适合在天气晴朗的日子工作。随着时间推移周围环境温度会随之升高，在正午时温度最高，光伏工作效率最高。因此借助光伏板4、光伏电池5工作产生的温度以及环境温度来对外筒71加热，使外筒71内部空气受热。
通过上述为保证外筒71内的空气可受热膨胀，可采用导热性能好的材料。其次气囊袋73可采用耐热性好的树脂薄膜制成。且通过附图6可知，气囊袋73表面设有多处褶皱，以此来提高气囊袋73的延展性。在初始状态气囊袋73不膨胀处于收缩状态，在空气受热后，气囊袋73膨胀同时表面的褶皱展开。令整个气囊袋73伸长，便于空气受热膨胀后推动活塞74移动。
至于如何控制正午时令光伏板4与光线接近垂直，使太阳辐射面积最大。这只需通过实现，测出该地区正午时光伏板4需要保持的角度，在通过改变外筒71长度以及外筒71内部空气含量便可。由此上述通过空气膨胀为动力令光伏板4翻起可以实现。
为避免由于活塞74和支杆75的重量而导致气囊袋73下坠。将活塞74和支杆75采用轻型的塑料制成。为避免绳索76受到海水侵蚀而断裂，需定期更换绳索76。
与现有技术相比，该以太阳能为驱动用于海面的浮标，根据空气受热膨胀原理，利用光伏板4以及光伏电池5工作产生的热量，对外筒71内空气加热，使空气受热后推动活塞74下移，使得光伏板4上端被拉下，进而达到改变光伏板4角度的效果。令整个光伏板4能够跟随时间改变而发生角度偏转。进一步提高浮标的光伏工作效率。
外筒71直线段沿轴线方向开设有滑槽72，支杆75通过滑槽72与外筒71滑动配合。
支架3包括多个斜杆31和多个连接杆32。多个斜杆31绕轴线等角度分布，多个斜杆31上端倾斜相互焊接。多个斜杆31与多个连接杆32一一对应，连接杆32焊接在相邻两个斜杆31之间。连接杆32与光伏板4铰接，光伏板4能够以连接杆32为轴线翻转。
支架3上固定焊接有多个凸透镜6，凸透镜6的一面朝向外筒71上端，凸透镜6用于聚光。利用凸透镜6提高光线的利用率，将部分光线汇聚在外筒71上端表面。以此提高加热速度，令外筒71内部空气能够快速受热。
光伏板4的两侧分别设有限位机构8，限位机构8包括圆环81、螺纹环82和档杆83。圆环81与支架3的连接杆32焊接，圆环81远离光伏板4一侧与螺纹环82螺纹连接，档杆83与螺纹环82焊接。档杆83用于阻挡光伏板4。通过转动螺纹环82调节档杆83的位置。利用档杆83限制光伏板4翻转角度。工作时，只需将档杆83调至光伏板4在正午时所处位置，进一步限定光伏板4的翻转角度。
圆环81上刻有用于标识角度的刻度线84，便于人调节档杆83的位置。
浮板1的底部固定安装有多个浮块11，浮块11用于提高浮力。
光伏电池5呈凹字型，光伏电池5的中部为承接部51，承接部51用于承接光伏板4。由于附图可知整个光伏板4上端面积较小，下端面积较大。因此光伏板4下端重量较大。故当白天结束后温度下降，外筒71内部空气体积变回原状，气囊袋73收缩令支杆75上升，光伏板4由于下端较重而恢复到原位。
工作原理：使用时，光伏板4和光伏电池5将太阳能转化成电能产生热量。产生的热量对外筒71内部空气加热，空气受热膨胀后，令气囊袋73膨胀，推动活塞74移动。带动支杆75牵动绳索76移动，进而将光伏板4上端拉下，使整个光伏板4向上翻起。改变光伏板4的角度。
综上所述，该以太阳能为驱动用于海面的浮标，根据空气受热膨胀原理，利用光伏板4以及光伏电池5工作产生的热量，对外筒71内空气加热，使空气受热后推动活塞74下移，使得光伏板4上端被拉下，进而达到改变光伏板4角度的效果。令整个光伏板4能够跟随时间改变而发生角度偏转。进一步提高浮标的光伏工作效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：包括浮板(1)、浮筒(2)、支架(3)、多个光伏板(4)、多个光伏电池(5)和驱动机构(7)，所述浮筒(2)设在浮板(1)底部，支架(3)设置浮板(1)上，多个光伏板(4)位于浮板(1)上方，多个光伏板(4)绕支架(3)轴线等角度铰接在支架(3)上，多个光伏电池(5)与多个光伏板(4)一一对应，所述光伏电池(5)位于光伏板(4)下方，驱动机构(7)位于支架(3)轴线处，驱动机构(7)内充满空气，驱动机构(7)相对于光伏板(4)设有可上下活动的连接端，当驱动机构(7)内空气膨胀后令连接端下移，光伏板(4)上端连接有滚轴(41)，所述驱动机构(7)的连接端与滚轴(41)连接，当驱动机构(7)连接端下降后带动光伏板(4)向上翻起。
2.根据权利要求1所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述驱动机构(7)包括外筒(71)、气囊袋(73)、活塞(74)、支杆(75)和绳索(76)，外筒(71)下端为竖直的直线段，气囊袋(73)位于外筒(71)内，气囊袋(73)上端设有开口，外筒(71)与气囊袋(73)之间充满空气，气囊袋(73)下端伸入外筒(71)直线段，活塞(74)与气囊袋(73)下端连接，活塞(74)朝向光伏板(4)一侧与支杆(75)连接，支杆(75)与外筒(71)滑动配合，支杆(75)延伸至外筒(71)外，绳索(76)一端与支杆(75)连接，绳索(76)另一端绕过滚轴(41)与浮板(1)相连。
3.根据权利要求2所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述外筒(71)直线段沿轴线方向开设有滑槽(72)，支杆(75)通过滑槽(72)与外筒(71)滑动配合。
4.根据权利要求2所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述支架(3)包括多个斜杆(31)和多个连接杆(32)，多个斜杆(31)绕轴线等角度分布，多个斜杆(31)上端倾斜相互连接，多个斜杆(31)与多个连接杆(32)一一对应，连接杆(32)位于相邻两个斜杆(31)之间，连接杆(32)与光伏板(4)铰接，光伏板(4)能够以连接杆(32)为轴线翻转。
5.根据权利要求1所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述支架(3)上设有多个凸透镜(6)，凸透镜(6)的一面朝向驱动机构(7)，凸透镜(6)用于聚光。
6.根据权利要求1所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述光伏板(4)的两侧分别设有限位机构(8)，限位机构(8)包括圆环(81)、螺纹环(82)和档杆(83)，圆环(81)与支架(3)连接，圆环(81)远离光伏板(4)一侧与螺纹环(82)螺纹连接，档杆(83)与螺纹环(82)连接，档杆(83)用于阻挡光伏板(4)，圆环(81)上刻有用于标识角度的刻度线(84)。
7.根据权利要求1所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述浮板(1)的底部连接有多个浮块(11)，浮块(11)用于提高浮力。
8.根据权利要求1所述的一种以太阳能为驱动用于海面的浮标，其特征在于：所述光伏电池(5)呈凹字型，光伏电池(5)的中部设有承接部(51)，承接部(51)用于承接光伏板(4)。
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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 | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200211 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |