CN111064386B - 一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，包括压力发电装置，所述压力发电装置包括安装架座以及多个压电电容结构，所述安装架座用于设于河床或者海床，所述安装架座上形成有背向河岸或者海岸的安装面；每一所述压电电容结构包括设于所述安装面的电容结构，以及安装至所述安装面的压电换能片，所述压电换能片与所述电容结构电连接，所述电容结构内形成一电容腔，所述电容腔的大小可调；其中，所述压电换能片将河浪或者海浪拍打的动能转化成电能储存于所述电容结构内，所述电容结构在河浪或者海浪的拍打的作用下，改变所述电容腔的大小，用以输出储存于所述电容结构内的电能。进而对水能进行利用。

Description

一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤
技术领域
本发明涉及防洪工程领域，特别涉及一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤。
背景技术
飓风和台风都是风速至少达到33米每秒的热带气旋。飓风在海岸或者河岸附近登陆时，飓风所产生的热带气旋会造成局部水域低压，由于在热带气旋外的水域为正常气压，因此热带气旋周围的水会把处于飓风区域的水给“挤起来”形成一个充满水的“鼓包”，当飓风登陆附近时就会将“鼓包”里的水推向岸边，这样就会形成巨大的洪灾。
现有技术中，防洪堤只在有洪水风险才能发挥价值，但却无法对飓风登陆带来的“鼓包”内的水能进行利用，防洪堤在没有洪水风险时更是处于闲置状态，无法对拍打至岸边的水能进行有效的利用，作用单一。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，旨在解决防洪堤无法利用水能的问题
为实现上述目的，本发明提出一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，包括压力发电装置，所述压力发电装置包括：
安装架座，用于设于河床或者海床，所述安装架座上形成有背向河岸或者海岸的安装面；以及，
多个压电电容结构，每一所述压电电容结构包括设于所述安装面的电容结构，以及安装至所述安装面的压电换能片，所述压电换能片与所述电容结构电连接，所述电容结构内形成一电容腔，所述电容腔的大小可调；
其中，所述压电换能片将河浪或者海浪拍打的动能转化成电能储存于所述电容结构内，所述电容结构在河浪或者海浪的拍打的作用下，改变所述电容腔的大小，用以输出储存于所述电容结构内的电能。
可选的，所述电容结构包括沿背向所述安装面的方向依次设置的第一电容极板以及第二电容极板，所述第一电容极板以及所述第二电容极板的两端固定连接，中部间隔设置以形成所述电容腔。
可选的，所述压电换能片设于所述第二电容极板远离所述第一电容极板的一侧的侧壁面上；和/或，
所述电容结构还包括弹性支撑杆，所述弹性支撑杆设置于所述电容腔内，且所述弹性支撑杆的两端分别连接至所述第一电容极板以及所述第二电容极板的中部位置，用以复位所述第二电容极板背向所述安装面的方向活动。
可选的，所述压电电容结构还包括设置于所述电容腔内的支撑骨架板，所述支撑骨架板与所述第一电容极板的延展方向相同，所述支撑骨架板的中部位置与所述弹性支撑杆的中部位置固定连接，且所述支撑骨架的两端分别连接至所述第一电容极板与所述第二电容极板的两端连接位置处。
可选的，所述压电电容结构还包括防水膜，所述防水膜覆设于所述压电换能片上和/或所述电容结构上；和/或，
所述安装面上设有弧形凹槽，多个所述压电电容结构安装至所述弧形凹槽内。
可选的，所述安装架座包括：
安装支架，用于固定设于河床或者海床上；以及，
安装板，沿上下向活动地安装于所述安装支架，所述安装板背向所述安装支架的侧表面为所述安装面。
可选的，所述安装板与所述安装支架其中之一上设有沿上下向延伸的滑槽，另一设有沿上下向延伸的滑轨，所述滑槽与所述滑轨滑动配合安装。
可选的，所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤还包括桨叶发电装置，所述桨叶发电装置包括桨叶发电机，所述桨叶发电机用于安装至所述安装架座远离河岸或者海岸一侧，以将河浪或者海浪转动的动能转化为电能。
可选的，所述桨叶发电装置还包括沿导水结构，所述导水结构安装至所述桨叶发电机远离所述安装架座的一侧，所述导水结构上形成一沿朝向所述安装面设置的导水通道，所述导水通道的截面沿朝向所述安装面的方向呈逐渐减小设置。
可选的，所述桨叶发电装置还包括液压升降架，所述液压升降架具有沿上下向延伸设置的输出轴，所述输出轴具有上下向的活动行程；
所述导水结构设于所述输出轴的上端。
本发明的技术方案中，在所述安装面上安装有多个所述压电电容结构，河浪或者海浪拍打所述压电换能片以产生电能，并通过河浪或者海浪的拍打改变所述电容结构内电容腔的大小，从而改变所述电容结构的电容以输出电能，使得所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤能够对拍打至岸边的水能进行利用，产生电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤的一实施例的立体结构示意图；
图2为图1中A处放大立体结构示意图；
图3为图1中压电电容结构的剖视结构示意图。
附图标号说明：
Figure BDA0002349252930000031
Figure BDA0002349252930000041
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
飓风和台风都是风速至少达到33米每秒的热带气旋。飓风在海岸或者河岸附近登陆时，飓风所产生的热带气旋会造成局部水域低压，由于在热带气旋外的水域为正常气压，因此热带气旋周围的水会把处于飓风区域的水给“挤起来”形成一个充满水的“鼓包”，当飓风登陆附近时就会将“鼓包”里的水推向岸边，这样就会形成巨大的洪灾。
现有技术中，防洪堤只在有洪水风险才能发挥价值，但却无法对飓风登陆带来的“鼓包”内的水能进行利用，防洪堤在没有洪水风险时更是处于闲置状态，无法对拍打至岸边的水能进行有效的利用，作用单一。
本发明提供一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其中，图1至图3为本发明提供的一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤的一实施例。
请参阅图1至图3，本发明提供一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000，包括压力发电装置100，所述压力发电装置100包括安装架座1以及多个压电电容结构2，所述安装架座1用于设于河床或者海床，所述安装架座1上形成有背向河岸或者海岸的安装面；每一所述压电电容结构2包括设于所述安装面的电容结构21，以及安装至所述安装面的压电换能片22，所述压电换能片22与所述电容结构21电连接，所述电容结构21内形成一电容腔，所述电容腔的大小可调；其中，所述压电换能片22将河浪或者海浪拍打的动能转化成电能储存于所述电容结构21内，所述电容结构21在河浪或者海浪的拍打的作用下，改变所述电容腔的大小，用以输出储存于所述电容结构21内的电能。
本发明的技术方案中，在所述安装面上安装有多个所述压电电容结构2，河浪或者海浪拍打所述压电换能片22以产生电能，并通过河浪或者海浪的拍打改变所述电容结构21内电容腔的大小，从而改变所述电容结构21的电容以输出电能，使得所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000能够对拍打至岸边的水能进行利用，产生电能，并且降低水的动能，具有更好的防洪效果。
需要说明的是，所述压电换能片22由压电材料制成，只要在受到压力时能产生电压即可；所述电容结构21与外部电路电连接，以输出电能。
进一步的，在本发明中，所述电容结构21包括沿背向所述安装面的方向依次设置的第一电容极板211以及第二电容极板212，所述第一电容极板211以及所述第二电容极板212的两端固定连接，中部间隔设置以形成所述电容腔。通过河浪或者海浪的拍打使得所述第一电容极板211以及所述第二电容极板212产生相向运动，使得所述电容腔的大小发生改变，从而改变电容的大小，结构简单。
在本发明中，为了使得所述压电电容结构2结构更加紧凑，所述压电换能片22设于所述第二电容极板212远离所述第一电容极板211的一侧的侧壁面上。以使得所述压电电容结构2的结构更加紧凑，且所述压电换能片22产生电能的同时所述电容腔的大小也能受到压力而产生改变。
另外，所述电容结构21还包括弹性支撑杆213，所述弹性支撑杆213设置于所述电容腔内，且所述弹性支撑杆213的两端分别连接至所述第一电容极板211以及所述第二电容极板212的中部位置，用以复位所述第二电容极板212背向所述安装面的方向活动。所述电容腔发生改变后，通过所述弹性支撑杆213支撑所述第二电容极板212恢复至原来的位置，增大所述电容结构21的使用强度和使用寿命。
显而易见的，在本发明中，所述压电换能片22位置的设置与所述弹性支撑杆213的设置这两个相关技术特征中，可以择一存在，也可以同时存在，在本发明中，这两个相关技术特征同时存在，使得所述压电电容结构2的使用效果最佳。
进一步的，所述压电电容结构2还包括设置于所述电容腔内的支撑骨架板214，所述支撑骨架板214与所述第一电容极板211的延展方向相同，所述支撑骨架板214的中部位置与所述弹性支撑杆213的中部位置固定连接，且所述支撑骨架214的两端分别连接至所述第一电容极板211与所述第二电容极板212的两端连接位置处。通过所述支撑骨架板214保持所述电容腔的基本形状，防止所述电容腔产生形变后无法恢复电容腔原本的形状。
在本发明中，为了便于所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000的使用，所述压电电容结构2还包括防水膜，所述防水膜覆设于所述压电换能片22上，同样的，所述防水膜也可以覆设于所述电容结构21上，在本发明提供的实施例中，所述防水膜同时覆设于所述压电换能片22与所述电容结构21上，以使得所述压电电容结构2的防水效果最佳。
同样的，为了便于所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000的使用，所述安装面上设有弧形凹槽，多个所述压电电容结构2安装至所述弧形凹槽内。以使得所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000的防浪效果更好，且使得所述压电电容结构2能够接受到更多的水能。
需要说明的是，所述防水膜的设置以及所述弧形凹槽的设置这两个相关技术特征中，可以择一存在，也可以同时存在，在本发明中，这两个相关技术特征同时存在，使得所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000的使用效果更佳。
另外，为了使得所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000能够更加有效的接触水平面，所述安装架座1包括安装支架11以及安装板12，所述安装支架11用于固定设于河床或者海床上；所述安装板12沿上下向活动地安装于所述安装支架11，所述安装板12背向所述安装支架11的侧表面为所述安装面。通过将所述安装板12沿上下向活动地安装于所述安装支架11，使得可以对所述安装板12的高度进行调节，在涨潮落潮或者飓风使得浪高改变时，沿上下向调节所述安装板12，以使得所述安装板12能够保持防洪以及发电效果。
需要说明的是，所述安装板12沿上下向的活动方式可以设有多种，例如利用配合的滑轨滑槽，或者通过液压升降机对所述安装板12的高度进行调节。
在本发明的实施例中，所述安装板12与所述安装支架11其中之一上设有沿上下向延伸的滑槽，另一设有沿上下向延伸的滑轨，所述滑槽与所述滑轨滑动配合安装。通过所述滑槽和所述滑轨的配合实现对所述安装板12的上下向的调节，结构简单，运行可靠。
在本发明中，为了充分利用水能，所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000还包括桨叶发电装置200，所述桨叶发电装置200包括桨叶发电机3，所述桨叶发电机3用于安装至所述安装架座1远离河岸或者海岸一侧，以将河浪或者海浪转动的动能转化为电能。通过在所述安装架座1远离河岸或者海岸的一侧设置所述桨叶发电机3，进一步对水能进行利用。
进一步的，为了使得所述桨叶发电机3的发电效果更好，所述桨叶发电装置200还包括沿导水结构4，所述导水结构4安装至所述桨叶发电机3远离所述安装架座1的一侧，所述导水结构4上形成一沿朝向所述安装面设置的导水通道，所述导水通道的截面沿朝向所述安装面的方向呈逐渐减小设置。通过所述逐渐减小的导水通道，使得所述桨叶发电机3受到的冲击力增大，从而使得所述桨叶发电机3更够产生更多的电能，并集中水能，使其冲击所述压力发电装置100，防止越出所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤1000。
所述桨叶发电装置200还包括液压升降架，所述液压升降架具有沿上下向延伸设置的输出轴，所述输出轴具有上下向的活动行程；所述导水结构4设于所述输出轴的上端。通过所述输出轴调节所述导水结构4的高度，使得所述导水结构4在水平面产生变化时，也能最大程度将水引导至所述桨叶发电机3内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，包括压力发电装置，所述压力发电装置包括：
安装架座，用于设于河床或者海床，所述安装架座上形成有背向河岸或者海岸的安装面；以及，
多个压电电容结构，每一所述压电电容结构包括设于所述安装面的电容结构，以及安装至所述安装面的压电换能片，所述压电换能片与所述电容结构电连接，所述电容结构内形成一电容腔，所述电容腔的大小可调；
其中，所述压电换能片将河浪或者海浪拍打的动能转化成电能储存于所述电容结构内，所述电容结构在河浪或者海浪的拍打的作用下，改变所述电容腔的大小，用以输出储存于所述电容结构内的电能。
2.如权利要求1所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述电容结构包括沿背向所述安装面的方向依次设置的第一电容极板以及第二电容极板，所述第一电容极板以及所述第二电容极板的两端固定连接，中部间隔设置以形成所述电容腔。
3.如权利要求2所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，
所述压电换能片设于所述第二电容极板远离所述第一电容极板的一侧的侧壁面上；和/或，
所述电容结构还包括弹性支撑杆，所述弹性支撑杆设置于所述电容腔内，且所述弹性支撑杆的两端分别连接至所述第一电容极板以及所述第二电容极板的中部位置，用以复位所述第二电容极板背向所述安装面的方向活动。
4.如权利要求3所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述压电电容结构还包括设置于所述电容腔内的支撑骨架板，所述支撑骨架板与所述第一电容极板的延展方向相同，所述支撑骨架板的中部位置与所述弹性支撑杆的中部位置固定连接，且所述支撑骨架的两端分别连接至所述第一电容极板与所述第二电容极板的两端连接位置处。
5.如权利要求1所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述压电电容结构还包括防水膜，所述防水膜覆设于所述压电换能片上和/或所述电容结构上；和/或，
所述安装面上设有弧形凹槽，多个所述压电电容结构安装至所述弧形凹槽内。
6.如权利要求1所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述安装架座包括：
安装支架，用于固定设于河床或者海床上；以及，
安装板，沿上下向活动地安装于所述安装支架，所述安装板背向所述安装支架的侧表面为所述安装面。
7.如权利要求6所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述安装板与所述安装支架其中之一上设有沿上下向延伸的滑槽，另一设有沿上下向延伸的滑轨，所述滑槽与所述滑轨滑动配合安装。
8.如权利要求1所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述桨叶及压电电容式水力发电防洪堤还包括桨叶发电装置，所述桨叶发电装置包括桨叶发电机，所述桨叶发电机用于安装至所述安装架座远离河岸或者海岸一侧，以将河浪或者海浪转动的动能转化为电能。
9.如权利要求8所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述桨叶发电装置还包括导水结构，所述导水结构安装至所述桨叶发电机远离所述安装架座的一侧，所述导水结构上形成一沿朝向所述安装面设置的导水通道，所述导水通道的截面沿朝向所述安装面的方向呈逐渐减小设置。
10.如权利要求9所述的桨叶及压电电容式水力发电防洪堤，其特征在于，所述桨叶发电装置还包括液压升降架，所述液压升降架具有沿上下向延伸设置的输出轴，所述输出轴具有上下向的活动行程；
所述导水结构设于所述输出轴的上端。
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