CN111089028A - 一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置 - Google Patents

一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置。包括两块浮板块和纳米摩擦发电机，每块浮板块的一侧设置单板铰接板、另一侧设置双板铰接板，所述纳米摩擦发电机由两种不同纳米摩擦材料组成，一种纳米摩擦材料涂于单板铰接板的外侧、另一种纳米摩擦材料涂于双板铰接板的内侧，单板铰接板和双板铰接板上开有通孔，单板铰接板插在双板铰接板中通过螺栓形成铰接结构。本发明可以有效的吸收低频波能，将铰接板之间的摩擦动能转化为电能，再由电能存储装置存储。具有适用低频、结构简单、维修成本低及实用性强的特点，能够为海岸监测及照明设施持续提供电能。

Description

一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置
技术领域
本发明涉及的是一种纳米摩擦低频波能吸收装置，具体地说是一种运用海洋铰接浮桥对 低频波能进行发电的装置。
背景技术
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，指在三维空间中至少有一维处 于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧 密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来 的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊 效应，因此其所表现的特性，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。利用纳米材料 的特性，可以充分利用波浪能中的低频能量。
摩擦发电机利用了两种对电子束缚能力不同的材料，相互接触时得失电子而在外电路产 生电流的微型电机。
现有的海洋铰接浮桥大都安装在岸边低频地带，用来让游客体检海上波浪的能量以及增 加观赏价值，这没有凸显铰接浮桥的利用价值。另外，纳米摩擦发电机应用于海岸的案例少 之又少，致使低频波能不能很好的被吸收。
纳米摩擦发电机应用于其他发电装置时，需要有一个单独的装置来依托，增大了设计、 建造及维修难度，因此，针对上述问题，提供了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、发电效率高、稳定性好的基于海洋铰接浮桥的纳 米摩擦低频波能吸收装置。
本发明的目的是这样实现的：
包括两块浮板块和纳米摩擦发电机，每块浮板块的一侧设置单板铰接板、另一侧设置双 板铰接板，所述纳米摩擦发电机由两种不同纳米摩擦材料组成，一种纳米摩擦材料涂于单板 铰接板的外侧、另一种纳米摩擦材料涂于双板铰接板的内侧，单板铰接板和双板铰接板上开 有通孔，单板铰接板插在双板铰接板中通过螺栓形成铰接结构。
本发明还可以包括：
1.两个单板铰接板之间设置有第一止损块，两个双板铰接板之间设置有第二止损块，第 一止损块与第二止损块的形状相同均为长方体。
2.单板铰接板与双板铰接板的形状相同、为方形与等腰梯形的组合。
3.等腰梯形的底角是65°。
4.单板铰接板的厚度大于双板铰接板的厚度。
5.单板铰接板、双板铰接板、第一止损块和第二止损块均焊接在浮板块上。
为了提高海洋海岸低频波能的利用率，本发明提供了一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦 低频波能吸收装置，将纳米摩擦发电机安装于海洋铰接浮桥铰接板上，利用铰接浮桥的耦合 运动，促使纳米摩擦材料的相互摩擦，进而有效的利用低频波能，最后将动能转换的电能应 用于海岸的供电设施，为偏远近岸地区提供电力。
本发明提供了一种结构简单、发电效率高、稳定性好的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低 频波能吸收装置，通过装置中的止损块能够最大限度削减恶劣环境下的波浪波幅，利用铰接 板之间的摩擦促使纳米摩擦发电机中纳米摩擦材料之间的摩擦进行波浪能与电能转换，在带 来体验及观赏的前提下，同时为海岸用电设施的电能进行供给，达到紧急供电或自主供电的 目的。
与已有技术相比，本发明的优点包括：
与传统波浪能发电装置相比，可以更好的对低频波能吸收，有利于为海岸建设供电及为 偏远居民提供电力。
采用纳米摩擦发电机与海洋铰接浮桥相结合，在海洋铰接浮桥的使用价值之上，利用海 洋铰接浮桥的耦合运动，使纳米摩擦发电机可以将波浪能转换为电能。
采用纳米摩擦发电机与海洋铰接浮桥相结合，可以通过纳米摩擦发电机产生的电能，为 海洋铰接浮桥自身提供电力，增加黑暗里海洋铰接浮桥的观赏价值及黑暗下为海洋铰接浮桥 进行照明。
采用将纳米摩擦发电机中纳米摩擦材料涂于铰接板上，在不影响海洋铰接浮桥运动的同 时，可以充分利用铰接板之间的摩擦，使纳米摩擦发电机转换出更多的电能。
采用海洋铰接浮桥中安装多组铰接板，可以使多个纳米摩擦发电机同时进行工作，提高 波浪能的转换效率。
采用在纳米摩擦发电机之间的空隙处安装止损块，在海洋环境恶性情况下，保护海洋铰 接浮桥不被损坏。
将装置模块化，简化建造流程，降低建造成本，并提高了整个装置的可维修性，延长使 用寿命，降低维修成本。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的主视图。
图3是图2的俯视图。
图4是图2的A部放大图。
图5是图2的B部放大图。
图6是图2的C部放大图。
图7是图2的D部放大图。
图8是图3的E部放大图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
如图1所示，本发明的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置由若干个相同浮 桥板铰接组合而成，现就其中两块进行详细说明。包括两块浮板块1、1′，纳米摩擦发电机2 两大部分组成。所述两块浮板块1、1′是大小相同的长方体，长1.5米，宽2米，厚5厘米， 每块浮板块两侧分别焊接止损块1-1、1-3及不同厚度的铰接板1-2、1-4、1-5。焊接在两块 浮板块1、1′两侧的止损块是两块相同长方体，而铰接板是形状相同，厚度不同的多边形， 该多边形的形状是方形与等腰梯形的组合，等腰梯形的底角是65°，在与浮板块1、1′接触 的位置，有一个方形凹槽，其形状如图3局部视图E所示。在浮板块1与浮板块1′之间，稍厚铰接板1-2与稍薄铰接板1-4、1-5通过螺栓2-5、螺帽2-6、2-7进行固定，其结构如图2 局部视图D所示。所述纳米摩擦发电机2由两种不同纳米摩擦材料组成，一种纳米摩擦材料 2-1、2-2涂于稍厚铰接板1-2的外侧，另一种纳米摩擦材料2-3、2-4涂于稍薄成对铰接板 1-4、1-5的内侧。本发明巧妙的将纳米摩擦材料2-1、2-2、2-3、2-4涂在稍厚铰接板1-2 与稍薄铰接板1-4、1-5上，利用海洋铰接浮桥中浮板块1、1′的上下浮动，促使稍厚铰接板 1-2与稍薄铰接板1-4、1-5之间的摩擦运动，使海洋铰接浮桥在正常随海水运动过程中便可 产生能量，这种装置可以有效的吸收低频波能，将稍厚铰接板1-2与稍薄铰接板1-4、1-5之 间的摩擦动能转化为电能，再由电储能装置存储。
所述浮板块1、1′为方形金属，其柔韧性较好，可以随着波浪的起伏进行运动，增加稍 厚铰接板1-2与稍薄铰接板1-4、1-5的摩擦。
所述止损块1-1、1-3为方形实心金属块，在海上出现恶劣天气时，浮板块1、1′之间的 止损块1-1、1-3相互接触，避免海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置发生损坏。
所述铰接板分为稍厚铰接板1-2与稍薄铰接板1-4、1-5，一个稍厚铰接板1-2与一对稍 薄铰接板1-4、1-5通过螺栓2-5及螺帽2-6、2-7固定，可实现在浮板块1、1′运动时进行铰接运动。
所述铰接板形状为多边形，是为了保证当浮板块1、1′发生耦合运动时，桥面铰接部分 依旧保持平整无凸出部分。
所述纳米摩擦发电机2由两种不同纳米摩擦材料2-1、2-2、2-3、2-4组成，在两种纳米 摩擦材料2-1、2-2、2-3、2-4进行摩擦时，可以产生电能。
本发明中，浮板块1、1′漂浮在海面上。在波浪作用下，浮板块1、1′随着波浪的运动而 发生运动，当相邻浮板块1、1′之间存在势能差时，稍厚铰接板1-2与稍薄铰接板1-4、1-5会随之产生耦合运动。进而使涂于稍厚铰接板1-2的纳米摩擦材料2-1、2-2与涂于稍薄成对铰接板1-4、1-5的纳米摩擦材料2-3、2-4之间产生摩擦。将波浪能转换为电能，并由电储 能装置存储。达到既高效又合理利用波浪能，尤其在低频的海岸发电功率更高。

Claims (6)

1.一种基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：包括两块浮板块和纳米摩擦发电机，每块浮板块的一侧设置单板铰接板、另一侧设置双板铰接板，所述纳米摩擦发电机由两种不同纳米摩擦材料组成，一种纳米摩擦材料涂于单板铰接板的外侧、另一种纳米摩擦材料涂于双板铰接板的内侧，单板铰接板和双板铰接板上开有通孔，单板铰接板插在双板铰接板中通过螺栓形成铰接结构。
2.根据权利要求1所述的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：两个单板铰接板之间设置有第一止损块，两个双板铰接板之间设置有第二止损块，第一止损块与第二止损块的形状相同均为长方体。
3.根据权利要求2所述的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：单板铰接板与双板铰接板的形状相同、为方形与等腰梯形的组合。
4.根据权利要求3所述的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：等腰梯形的底角是65°。
5.根据权利要求4所述的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：单板铰接板的厚度大于双板铰接板的厚度。
6.根据权利要求5所述的基于海洋铰接浮桥的纳米摩擦低频波能吸收装置，其特征是：单板铰接板、双板铰接板、第一止损块和第二止损块均焊接在浮板块上。
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