CN111779643A - 一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统 - Google Patents

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    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1853—Rotary generators driven by intermittent forces

Abstract

本发明公开了一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，包括：沿公路延伸方向布置的钢质厢体及发电单元，厢体顶部敞口，敞口处固定有多根钢梁，相邻钢梁之间预留有缝隙；缝隙处安装有多个发电单元；发电单元均包括：支架、受压板、传动杆、复位弹簧、齿条和发电机；支架固定于厢体内部；受压板为拱形，可升降设置于缝隙内且其顶面高出钢梁平面；传动杆固定于受压板的底部，且其外周套设有复位弹簧；齿条竖直固定于传动杆的底部；发电机固定于支架上，且其输入轴上安装有棘齿轮或单向轴齿轮，并与齿条啮合传动。本发明提供的基于汽车轮压重力的可发电钢质公路，将汽车行走时的重力进行发电，取之不尽，用之不竭。

Description

一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，更具体的说是涉及一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统。
背景技术
众所周知，空气，在静态时没有能量，但空气流动时成为风，风移动的速度为风速，不同的风速代表着不同的能量，在物理界称之为“空气动力学”，在能源领域内主要用于风力发电。同样，水，在静止时没有能量，但在地球引力的作用下，会往低处流动，不同的流量或不同的流速，代表了不同的能量，在物理界，称之为“流体力学”，被广泛应用于水力发电领域。
但是，地球引力作为一种自然的能量，作用在物体上，使物体具有重力，而当物体位置发生移动时，这种重量就转变成重力能量，这种能量的物理学名应定义为“物体动力学”(本发明自定义名称)，它在能源领域里的应用，主要是汽车轮压重力发电。如汽车在公路上行驶时，汽车对路面的碾压力，就是重力能量，这种能量的应用值来源汽车自重体。
发展新的清洁环保能源，是全人类共同追求的目标。当前人类所运用的发电技术，都不尽完美，安全问题、环境问题、技术问题、经济问题、自然因素等问题，困扰着整个能源领域。发明一种清洁环保，廉价巨量，安全可控，使用方便的新能源技术，已刻不容缓！
因此，如何提供一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，将该重力能量应用于发电领域是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，将以人工制造并驱动的物体为载体的自然能量，转化成人工可以制造，可以控制的能量，将汽车行走时的重力进行发电，取之不尽，用之不竭，开辟了新能源的先锋。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，包括：公路顶部固定安装的钢结构顶棚、沿公路延伸方向布置的钢质厢体及发电单元，所述厢体顶部敞口，所述敞口处固定有多根钢梁，所述钢梁均沿公路延伸方向设置，且相邻所述钢梁之间预留有缝隙；所述缝隙处镶嵌安装有多个发电单元；每个所述发电单元均包括：支架、受压板、传动杆、复位弹簧、齿条和发电机；所述支架固定于所述厢体内部；所述受压板为拱形，可升降设置于所述缝隙内且其顶面高出所述钢梁平面；所述传动杆固定于所述受压板的底部，且其外周套设有所述复位弹簧；所述齿条竖直固定于所述传动杆的底部；所述发电机固定于所述支架上，且其输入轴上安装有棘齿轮或单向轴齿轮，所述棘齿轮或单向轴齿轮和所述齿条啮合传动；与输入轴对应的另一端安装有惯性轮。
本发明公开的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，当有汽车对发电单元进行碾压时，受压板向下运动，传动杆与受压板固定连接，传动杆向下运动，传动杆底端固定连接齿条，齿条随着传动杆向下运动而向下运动，齿条与棘齿轮或单向轴齿轮啮合，齿条向下运动带动棘齿轮或单向轴齿轮转动，从而实现发电机发电；当汽车路过以后，不再有汽车碾压重力存在时，传动杆外周套设的复位弹簧恢复原状，弹簧力推动受压板向上运动，传动杆和齿条随着受压板向上运动而向上运动，与齿条啮合与棘齿轮或单向轴齿轮做回空运动，发电机上的惯性轮继续旋转发电，作为延时装置，能够储存和释放能量，从而实现连续发电。同时钢结构顶棚的设计，为公路遮挡风雪雨对公路和设备的侵蚀。
优选的，所述立杆固定于所述受压板的底部，且所述立杆上套设有所述立杆弹簧；所述立杆弹簧托板位于所述立杆弹簧的底部且固定于所述支架上；所述齿杆竖直固定于所述齿条的顶部，所述齿杆外周套设有所述齿杆弹簧，且所述齿杆顶端固定有齿杆弹簧限位板，所述齿杆弹簧限位板的顶端与所述立杆的底端抵接。
采用上述技术方案的有益效果是，受压板向下运动，立杆随着受压板向下运动与齿杆弹簧限位板接触，从而推动齿杆和齿条向下运动，实现发电机的发电；向上运动时，与齿条啮合的棘齿轮或单向轴齿轮做回空运动，发电机上的惯性轮继续旋转发电，作为延时装置，能够储存和释放能量，从而实现连续发电。
优选的，所述受压板的两端均通过支撑组件可升降设置于所述缝隙内，所述支撑组件包括U型固定件和滚动件，所述滚动件滚动设置于所述U型固定件的U型槽内，所述U型固定件的两侧壁固定于相邻所述钢梁的侧壁上，所述受压板的两端与所述滚动件的顶部固定连接。
采用上述技术方案的有益效果是，受压板的两端与滚动件的顶部固定连接，U型固定件固定于相邻钢梁的侧壁上，当受压板受到汽车轮压时，受压板随着滚动件沿U型固定件的内壁的滚动向下运动，当汽车离开后，由于立杆弹簧的作用，受压板随着滚动件沿U型固定件的内壁的滚动向上运动。所述滚动件为滚珠或滚轮。
优选的，每个所述发电单元还包括横杆和两根竖杆，两根所述竖杆分别固定于所述受压板两端的底部，所述横杆的中部与所述立杆固定连接，两端分别与对应所述竖杆固定连接，所述立杆弹簧的顶端与所述横杆接触。
采用上述技术方案的有益效果是，横杆和竖杆的设置使得受压板和立杆连接稳定，确保受压板垂直向上向下运动。
优选的，所述立杆的底部固定安装有橡胶套，所述橡胶套的底部与所述齿杆弹簧限位板抵接。
采用上述技术方案的有益效果是，保证立杆向下运动时，与齿杆之间为柔性接触，避免太大噪声，起到消音的作用。
优选的，还包括齿杆固定套管，所述齿杆固定套管固定于所述支架上，且套设于所述齿杆的外周，所述齿杆固定套管内装有多个滚珠，所述齿杆贯穿所述齿杆固定套管与所述齿条固定连接，且所述齿杆与所述滚珠滑动接触。
采用上述技术方案的有益效果是，通过齿杆固定套管对齿杆的滑动进行导向，以使齿条和齿杆能够做上下运动。
优选的，设置为双层或多层，采用方形或长方形。
采用上述技术方案的有益效果是，建成方形或长方形桥梁式公路，汽车在路面做环绕式行驶。
优选的，每个所述缝隙内安装有两列所述受压板，且两列所述受压板交错排布。
采用上述技术方案的有益效果是，两列受压板交错排布，不断陆续发电，将汽车轮压重力利用最大化，提高发电效率。
优选的，所述缝隙的宽度小于10cm，每个所述受压板的水平长度小于50cm，宽度小于4cm，且高出所述钢梁平面8-11cm。
采用上述技术方案的有益效果是，汽车轮胎的宽度一般不低于15cm，缝隙的宽度既能保证汽车顺利行驶不下陷，又能充分利用缝隙空间进行安装发电单元进行发电。
优选的，全程按不大于200米间距配置自重不小于2吨自动驾驶的电动汽车一辆，按时速100～120公里在上下层之间往覆行驶，平均每5～6秒一次碾压全路段的受压板，为发电机提供重力能量，使发电机始终处于旋转的发电状态。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，汽车在路面行驶对发电单元进行碾压，通过重力能量实现发电，清洁环保，安全可控，巨量廉价。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统发电单元内置安装示意图。
图2为本发明提供的受压板在缝隙内的平面布置示意图
图3为本发明提供的钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统单车道俯视图。
图4为本发明提供的钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统单车轮压示意图。
图5为本发明提供的钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统的全貌图。
图6为本发明提供的单车道自动驾驶车辆配置图。
其中，各附图标记为：
1-钢梁，2-厢体，3-缝隙，4-发电单元，41-支架，42-受压板，43-立杆，44-立杆弹簧，45-齿杆，46-齿杆弹簧，47-齿条，48-发电机，49-棘齿轮或单向轴齿轮，410-横杆，411-竖杆，412-橡胶套，413-惯性轮，414-齿杆固定套管，415-滚珠，416-立杆弹簧托板，417-齿杆弹簧限位板，5-滚动件，6-钢结构顶棚，7-自动驾驶汽车。
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做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。
本发明实施例公开的基于汽车轮压重力的可发电钢质公路，用大型钢质材料建成多层或多边形桥梁式路面，并通过钢质顶棚覆盖路面，钢质路面底部固定有钢质材料制成的厢体2，厢体2顶部敞口，敞口处固定有多根钢梁1，钢梁1均沿公路走向纵向设置，且相邻钢梁1之间预留有缝隙3；缝隙3处安装有多个发电单元4；每个发电单元4包括：支架41、受压板42、立杆43、立杆弹簧44、立杆弹簧托板416、齿杆45、齿杆弹簧46、齿条47和发电机48；支架41固定于厢体2内部；受压板42为拱形，可升降设置于缝隙3内且其顶面高出钢梁1平面；立杆43固定于受压板42的底部，且立杆43上套设有立杆弹簧44和立杆弹簧托板416；立杆弹簧托板416位于立杆弹簧44的底部且固定于支架41上；齿杆45外周套设有齿杆弹簧46且顶部固定有齿杆弹簧限位板，立杆43的底端穿过立杆弹簧托板416与齿杆弹簧限位板顶端抵接；齿条47固定于齿杆45的底部；发电机48固定于支架41上，且其输入轴上安装有棘齿轮或单向轴齿轮49，棘齿轮或单向轴齿轮49与齿条47啮合传动。齿条47为双面齿条。每条缝隙3的宽度小于10cm，每个受压板42的水平长度小于50cm，宽度小于4cm，且高出钢梁1平面10cm。汽车轮胎的宽度一般不低于15cm，缝隙3的宽度既能保证汽车顺利行驶不下陷，又能充分利用缝隙3空间进行安装发电单元4进行发电。
当有汽车对每个发电单元4进行碾压时，受压板42和立杆43向下运动，立杆43上套设有立杆弹簧44，为受压板42和立杆43的上下运动提供动能，立杆43和齿杆45抵接，齿条47和齿杆45固定连接，立杆43向下运动推动齿杆45和齿条47向下运动，棘齿轮或单向轴齿轮49与齿条47啮合，齿条47的上下运动带动棘齿轮或单向轴齿轮49的转动，从而实现发电机的发电；在汽车行走过程中，多个发电单元4不断发电，清洁环保，安全可控。
受压板42的两端均通过支撑组件可升降设置于缝隙3内，支撑组件包括U型固定件和滚动件5，滚动件5滚动设置于U型固定件的U型槽内，U型固定件的两侧壁固定于相邻钢梁1的侧壁上，受压板42的两端与滚动件5的顶部固定连接。滚动件5为滚珠或滚轮。当受压板42受到汽车轮压时，受压板42随着滚动件沿U型固定件的内壁的滚动向下运动，当汽车离开后，由于立杆弹簧44的作用，受压板42随着滚动件沿U型固定件的内壁的滚动向上运动。
每个发电单元4还包括横杆410和两根竖杆411，两根竖杆411分别固定于受压板42两端的底部，横杆410的中部与立杆43固定连接，两端分别与对应竖杆411固定连接。横杆410和竖杆411的设置使得受压板42和立杆43连接稳定，确保受压板42垂直向上向下运动，保证方向的准确性，不发生偏移。
立杆43的底部固定安装有橡胶套412，橡胶套412的底部与齿杆45顶端抵接。保证立杆43向下运动时，与齿杆45之间为柔性接触，避免太大噪声，起到消音的作用。
发电机48输入轴的另一端安装有惯性轮413，惯性轮能够对能量起到存储和释放的作用。
还包括齿杆固定套管414，齿杆固定套管414固定于支架41上，且套设于齿杆45的外周，齿杆固定套管414内装有多个滚珠415，齿杆45与滚珠415滑动接触。通过齿杆固定套管414对齿杆45的滑动进行导向，以使齿条47和齿杆45能够准确进行上下运动。其中，支架41为钢质形状不规则支架，仅用来对发电单元4中的发电机48、立杆弹簧托板416进行支撑，本领域技术人员可根据实际需求自行设计和制作。
设置为双层或多层，采用方形或长方形，且其顶部安装有钢结构顶棚6，钢结构顶棚6的设计，为公路遮风挡雨，避免风雪对路面和设备的侵蚀，建成方形或长方形桥梁式公路，汽车可在路面做环绕行驶。
每条缝隙3内安装有两列受压板42，且两列受压板42交错排布，使得汽车轮压重力利用最大化。
本发明公开实施例的工作原理为，当受压板42在汽车轮压重力碾压时，会快速向下运动，与受压板42固定连接的立杆43撞击齿杆45，齿杆45和与齿杆45固定连接的齿条47向下运动时带动和齿条47啮合的棘齿轮或单向轴齿轮49，棘齿轮或单向轴齿轮49旋转，发电机48跟转时发出电力；当汽车轮压重力消失时，立杆43、齿杆45、立杆弹簧44和齿杆弹簧46会快速将恢复到待压状态，等待再次被碾压，当立杆弹簧44和齿杆弹簧46向上做功时，与齿条47啮合的棘齿轮或单向轴齿轮49做回空运动，不影响惯性轮继续旋转，带动发电机发电。
基于汽车轮压重力的可发电钢质公路的使用场景为，全程按每200米间距配置一辆自动驾驶电动汽车7，按时速100～120公里行驶，平均每5～6秒时一次，碾压全路段安装的受压板42，和受压板42匹配的发电机48会不停地旋转发电，巨大的电力将源源不断地输向千家万户。本发明适用于轨道交通或涵洞交通的发电模式运营。
本发明的汽车考虑到人员安全性问题，主要采用特斯拉电动汽车进行行驶，特斯拉电动自动驾驶汽车，充电一次100度，能行驶943公里，平均每100公里耗电约11度。单车道100公里，配置电动汽车500辆，可安装40万套受压板，挂载80万只0.5千瓦时发电机，单车以2吨自重全程碾压40万套(每25cm安装一套发电单元)发电单元，单车总的百公里轮压重力应用值80万吨，用时1小时，耗电11度。全程500辆电动汽车轮压重力应用值为4亿吨，耗时1小时，耗电5500度，80万只0.5千瓦时发电旋转了一小时发电，本发明发出的电力，清洁环保，安全可控，巨量廉价，还不需要复杂的远程输变电配套设施。
本发明实施例公开的基于汽车轮压重力的可发电钢质公路，汽车在道路上行驶时，对道路会产生巨大的碾压重力，将这种碾压重力通过传动装置，传递给发电机，使发电机旋转发电。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，包括：公路顶部固定安装的钢结构顶棚(6)、沿公路延伸方向布置的钢质厢体(2)及发电单元(4)；
所述厢体(2)顶部敞口，所述敞口处固定有多根钢梁(1)，所述钢梁(1)均沿公路延伸方向设置，且相邻所述钢梁(1)之间预留有缝隙(3)，所述缝隙(3)处安装有所述发电单元(4)；
每个所述发电单元(4)均包括：支架(41)、受压板(42)、传动杆、复位弹簧、齿条(47)和发电机(48)；所述支架(41)固定于所述厢体(2)内部；所述受压板(42)为拱形，可升降设置于所述缝隙(3)内且其顶面高出所述钢梁(1)平面；所述传动杆固定于所述受压板(42)的底部，且其外周套设有所述复位弹簧；所述齿条(47)竖直固定于所述传动杆的底部；
所述发电机(48)固定于所述支架(41)上，且其输入轴上安装有棘齿轮或单向轴齿轮(49)，所述棘齿轮或单向轴齿轮(49)和所述齿条(47)啮合传动；与输入轴对应的另一端安装有惯性轮(413)。
2.根据权利要求1所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，所述传动杆包括立杆(43)和齿杆(45)，所述复位弹簧包括立杆弹簧(44)、立杆弹簧托板(416)、齿杆弹簧(46)和齿杆弹簧限位板(417)，
所述立杆(43)固定于所述受压板(42)的底部，且所述立杆(43)上套设有所述立杆弹簧(44)；所述立杆弹簧托板(416)位于所述立杆弹簧(44)的底部且固定于所述支架(41)上；
所述齿杆(45)竖直固定于所述齿条(47)的顶部，所述齿杆(45)外周套设有所述齿杆弹簧(46)，且所述齿杆(45)顶端固定有齿杆弹簧限位板(417)，所述齿杆弹簧限位板(417)的顶端与所述立杆(43)的底端抵接。
3.根据权利要求1所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，所述受压板(42)的两端均通过支撑组件可升降设置于所述缝隙(3)内，所述支撑组件包括U型固定件和滚动件(5)，所述滚动件(5)滚动设置于所述U型固定件的U型槽内，所述U型固定件的两侧壁固定于相邻所述钢梁(1)的侧壁上，所述受压板(42)的两端与所述滚动件(5)的顶部固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，每个所述发电单元(4)均还包括横杆(410)和两根竖杆(411)，两根所述竖杆(411)分别固定于所述受压板(42)两端的底部，所述横杆(410)的中部与所述立杆(43)固定连接，两端分别与对应所述竖杆(411)固定连接；所述立杆弹簧(44)的顶端与所述横杆(410)接触。
5.根据权利要求2所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，所述立杆(43)的底部固定安装有橡胶套(412)，所述橡胶套(412)的底部与所述齿杆弹簧限位板(417)顶端抵接。
6.根据权利要求1所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，还包括齿杆固定套管(414)，所述齿杆固定套管(414)固定于所述支架(41)上，所述齿杆固定套管(414)内装有多个滚珠(415)，所述齿杆(45)贯穿所述齿杆固定套管(414)与所述齿条(47)固定连接，且所述齿杆(45)与所述滚珠(415)滑动接触。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，设置为双层或多层，采用方形或长方形。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，每个所述缝隙(3)内安装有两列所述受压板(42)，且两列所述受压板(42)交错排布。
9.根据权利要求8所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于，所述缝隙(3)的宽度小于10cm，每个所述受压板(42)的水平长度小于50cm，宽度小于4cm，且高出所述钢梁(1)平面8-11cm。
10.根据权利要求7所述的一种钢质桥梁形公路汽车轮压重力发电系统，其特征在于：全程按不大于200米间距配置自重不小于2吨自动驾驶的电动汽车(7)一辆，按时速100～120公里在上下层之间往覆行驶，平均每5～6秒一次碾压全路段的受压板，为发电机提供重力能量，使发电机始终处于旋转的发电状态。
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