CN202188430U

CN202188430U - 一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯

Info

Publication number: CN202188430U
Application number: CN2011202875813U
Authority: CN
Inventors: 王凤皋; 孟德洋; 孟冬; 陆建忠
Original assignee: Tianjin Zenitheory Sci & Tech Co Ltd
Current assignee: Tianjin Zenitheory Sci & Tech Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2021-08-09

Abstract

本实用新型涉及一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，它包括太阳能组件、水车发电机、太阳能控制器、水力发电控制器、蓄电池、光源、壳体、中央挡板、支架和壳体龙骨，支架的上端与龙骨固定，支架的下端与桩体固定，壳体置于龙骨外，太阳能组件、水车发电机、光源和挡板均固定在壳体内，太阳能控制器、水力发电控制器和蓄电池均固定在挡板之上。本实用新型提供一种非常清洁、廉价的供电方式，既节能环保，又能节省高昂的施工费用。采用双向转动的水车发电机，无论在“涨潮”和“退潮”时，均可高效率的发电。由于壳体顶部透明，灯内组件便于接收阳光，并将太阳能转换为电能。太阳能和潮汐能综合的发电方式，保证整个航道灯的照明用电。

Description

一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯

技术领域

本实用新型涉及太阳能、潮汐发电的应用，尤其是涉及一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯。

背景技术

经验告诉我们，在复杂的航运条件下，如果夜间缺乏航道灯，航运交通事故会偶有发生，造成很大的经济损失。航道灯已成为夜间标识航道，引导船舶安全航行必不缺少的重要设施。长期以来，海上施工繁琐、布线困难、标示不清、造价太高等因素一直困扰此类航道灯的发展。

发明内容

本实用新型的目的是应用现有较前沿技术，提供一种节能环保、安装简单、不用布线的利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯。

目前，太阳能光伏发电已经发展到比较成熟的阶段；潮汐能发电技术也取得了长足的发展，各种样式和功能性的水力发电机也相继出现。由于壳体的重力和浮力的均衡作用，整个壳体始终漂浮在水面之上相同的相对位置。水车发电机上半部分在水面之上，下半部分在水面之下，随着水流的移动，水车发电机由于转动开始发电。水车式（垂直轴）发电机由于发电效率高，占空间小，特别适合于小型水力漂浮发电的应用。

本实用新型为达到上述目的所采取的技术方案是：一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，其特征在于，包括太阳能组件、水车发电机、太阳能控制器、水力发电控制器、蓄电池、光源、壳体、中央挡板、支架和壳体龙骨，其中，支架的上端与壳体龙骨固定，支架的下端与海底桩体固定，壳体固定置于壳体龙骨外，太阳能组件、水车发电机、光源和中央挡板均固定在壳体内，太阳能控制器、水力发电控制器和蓄电池均固定在中央挡板之上。

本实用新型所产生的有益效果是：利用太阳能和潮汐能，提供一种非常清洁、廉价的供电方式，既节能环保又能节省高昂的施工费用。本实用新型采用可以双向转动的水车发电机，无论在“涨潮”和“退潮”时，均可以高效率的发电。由于壳体顶部透明，灯内组件便于接收阳光，并将太阳能转换为电能。太阳能和潮汐能综合的发电方式，保证整个航道灯的照明用电。

附图说明

图1是本实用新型外形结构示意图；

图2是图1的爆炸图；

图3是图2中下壳与发电机安全架组装后的结构透视图；

图4是图2中下壳、壳体龙骨、支架组装后的结构透视图；

图5是图2中壳体龙骨与支架焊接后的主视图；

图6是图2中壳体龙骨与支架焊接后的透视图；

图7是图2中中壳的全剖正视图；

图8是本实用新型连接原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。参照图1至图8，一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯包括太阳能组件1、水车发电机2、太阳能控制器3、水力发电控制器4、蓄电池5、光源6、壳体7、中央挡板8、支架9和壳体龙骨11，其中，支架9的上端与壳体龙骨11固定，支架9的下端与海底桩体12固定，壳体7固定置于壳体龙骨11外，太阳能组件1、水车发电机2、光源6和中央挡板8均固定在壳体7内，太阳能控制器3、水力发电控制器4和蓄电池5均固定在中央挡板8之上。

本实用新型的壳体7为分体结构，包括上壳7-1、中壳7-2和下壳7-3，中壳7-2内设有上卡槽7-2-1、下卡槽7-2-2和中央卡槽7-2-3，太阳能组件1和上壳7-1的下端分别置于上卡槽7-2-1中，光源6置于中央卡槽7-2-3中；中央挡板8和下壳7-3的上端分别置于下卡槽7-2-2中。

下壳7-3的底部设有用于安装水车发电机2的凹槽7-4，凹槽7-4的两侧设有电机安装孔7-5和龙骨安装孔7-6，壳体龙骨11的底部固定有电机固定托板11-1，水车发电机2置于凹槽7-4内，水车发电机2的两端分别通过电机安装孔7-5固定在电机固定托板11-1上。

为保证水车发电机免受水中物体伤害，在下壳7-3底部凹槽7-4前后两侧固定有发电机安全架10进行保护。

本实用新型安装顺序及装配：1、根据所选部件的重量，确定整个球体的大小和水车发电机的安装位置：依据ρgv=mg（ρ为海水的密度，g为重力常数，v为安装完成后，水面以下（即水车发电机中心以下）球体的体积。m为整个灯的球体的总重量）进行计算。2、按照图示的结构，一次注塑成型制作壳体（上壳、中壳、下壳）。上壳可采用无色高强度透明材料（如：PEEK—聚醚醚酮），中壳和下壳可采用透光度40%—60%黄色或红色高强度材料。 3、壳体龙骨的焊接需结合下壳结构制作，可以先将壳体龙骨下部（弧形状）两端分别穿过下壳凹槽两侧的两个龙骨安装孔，再与上部的圆形圈焊接。焊接完成后，先将下壳和壳体龙骨用螺丝固定，再将壳体龙骨底部及支架的上端焊接固定，最后将下壳的龙骨安装孔做密封防水处理（可用聚四氟乙烯，俗称塑料王）。4、将水车发电机的轴穿过下壳的两个电机安装孔后再与水车发电机两端组装，用螺丝将水车发电机的两端固定到电机固定托板之上，最后下壳的电机安装孔做密封防水处理。 5、将水车发电机引线透过中央隔板到达上表面后，将中央隔板与下壳上端用高强度胶粘连，导线过线孔用高强度胶密封。6、将光源环绕中壳内表面放入到中央卡槽后用扎带固定，将蓄电池、太阳能控制器、水力发电控制器、蓄电池依照图示依次固定到中央隔板上表面（可粘接或用螺丝固定）。7、将粘连好的下壳和中央隔板放入到中壳的下卡槽中，用高强度胶及防水胶垫固定密封。8、按照图8依次将蓄电池、太阳能组件、水车发电机、太阳能控制器、水力发电控制器、光源用导线连接。9、按照实际需要，将太阳能控制器、水力发电控制器设置具体参数（包括光源开启时的环境光线强度、晚上照明时间等）。10、将太阳能组件放入到中壳的上卡槽中，用高强度胶及防水胶垫固定密封。将上壳的下端放入到中壳上卡槽中，用高强度胶及防水胶垫固定密封。11、下壳凹槽部分前后两侧用螺丝固定发电机安全架。12、在海底打桩，将整个灯具按照水车发电机迎着涨潮（或退潮）方向固定到桩体之上。

本实用新型工作原理：太阳能组件通过光生伏打效应将光能转化为电能，电能通过太阳能控制器存入蓄电池，水车发电机将水的动能转化为电能，电能通过水力发电控制器将电能存储到蓄电池。当环境光线不足时，太阳能控制器自动开启，使蓄电池对光源放电，当环境太阳光线满足视觉要求时，太阳能控制器关闭电源。海水涨潮时，由于灯的球体浮力大于重力，灯的球体随着水位而上浮，支架也会被伸长。海水退潮时，由于灯的球体浮力小于重力，灯的球体随着水位而下降，支架也会被压短。水车发电机上半部分始终处于水面之上。支架直接与海底桩体固定，只能实现“高低”的拉伸。

为保证本实用新型的实施，支架及桩体的规格需参照整个系统的重量及球体在水流运行的推力进行强度设计，其支架伸缩长度应大于安装位置涨潮和退潮时的高度差。此灯具按照航道的轨迹进行固定排布，排列密度依据航道的指示要求界定。

本实用新型主要部件技术参数如下：

水车发电机技术参数（以台州威宏电机制造有限公司此类产品为例）：

名称	参数
		额定功率	24V/100W
最大功率	130W
		额定电压	24V
启动水速	0.3m/s
		额定水速	2 m/s
安全水速	15 m/s
		主机净重	3kg
叶片数量	6片
		叶片外形尺寸	1.2米（叶轮直径）*0.8米（纵向宽度）
叶片材料	尼龙纤维
		发电机	三相交流永磁同步发电机
工作温度	-40℃-80℃
		防护等级	良好的防水防尘性能（等级IP68）耐酸碱

无色高强度透明材料PEEK材料（用于制作上壳）：PEEK材料是一种耐高温、高性能的热塑性特种工程塑料。它有着良好的机械性能和耐腐蚀、耐磨损、耐辐照、耐水解等性能；它比重轻，自润滑性能好。透明的PEEK材料在保证机械强度的情况下，透光率可以达到95%。

太阳能控制器性能及水力发电控制器：具有限流恒压充电，具有防止蓄电池过冲过放保护功能。可以根据光伏组件电压判断天明与天黑自动控制亮灯、熄灯、亮灯时间，也可设为固定时间,电池电压过低时能自动断开负载，待电量补充后可自动恢复。具有智能跟踪发电特性（当电池电量被充满时，发电只用于照明；当电池未充满时，发电既用于照明，又用于为电池充电）。具有实时监控及对系统各部件实行自动保护（光伏反接、输入/输出过流、过压欠压、超水速飞车等）。结构紧密，性能稳定，适应如寒冷、潮湿、高温等天气。

太阳能组件：选用较高效率的单晶硅或多晶硅太阳能电池组件,设计寿命≧20 年，衰减≦20%；玻璃类型：淬火，低铁，专门用于太阳电池组件的玻璃，防眩光处理；太阳能电池组件的封装应采用硅树脂密封；太阳能电池组件输出功率偏差在±5%以内；钢化玻璃罩能提供机械保护，提高光线的传送；层之间的层叠状电路，能防潮、提高稳定性和电气绝缘；坚韧的多层聚合衬板可耐磨，防破损和防潮；易于现场接线、安全、带保护能适合当地的自然环境；带有旁路二极管，能减少功率损失或局部阴影而引起的损害；太阳能电池的正常工作温度为-40℃～+90℃。

光源：采用LED灯带，主要性能为结构密封性能好，防护性能高，防护等级为IP65。散热性能好，工作温度为-30℃～+60℃，工作湿度为10%RH～90%RH。

LED芯片第一年光衰减≤5%，第三年光衰小于8%,第五年光衰小于10%。灯具的使用寿命长，LED灯珠的使用寿命＞50000小时，电器的使用寿命＞18000小时。

系统支架（以中方智能小型海底自动升降拉杆支架为例）：负重500kg～2t，净重20 kg～200kg，液压自动平衡。防护等级：可达IP68。耐压强度：10p（标准大气压）。工作环境：-20℃～75℃。材质：碳素钢耐酸耐碱处理。伸缩长度：根据使用要求。系统控制：滚珠机械自动升降。

　以上给出的技术参数，在实施本实用新型过程中仅供参考。

Claims

1.一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，其特征在于，包括太阳能组件（1）、水车发电机（2）、太阳能控制器（3）、水力发电控制器（4）、蓄电池（5）、光源（6）、壳体（7）、中央挡板（8）、支架（9）和壳体龙骨(11)，其中，支架（9）的上端与壳体龙骨(11)固定，支架（9）的下端与海底桩体（12）固定，壳体（7）固定置于壳体龙骨(11)外，太阳能组件（1）、水车发电机（2）、光源（6）和中央挡板（8）均固定在壳体（7）内，太阳能控制器（3）、水力发电控制器（4）和蓄电池（5）均固定在中央挡板（8）之上。

2.如权利要求1所述的一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，其特征在于，所述壳体（7）为分体结构，包括上壳（7-1）、中壳（7-2）和下壳（7-3），中壳（7-2）内设有上卡槽（7-2-1）、下卡槽（7-2-2）和中央卡槽（7-2-3），所述太阳能组件（1）和上壳（7-1）的下端分别置于上卡槽（7-2-1）中，所述光源（6）置于中央卡槽（7-2-3）中；所述中央挡板（8）和下壳（7-3）的上端分别置于下卡槽（7-2-2）中。

3.如权利要求1或2所述的一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，其特征在于，所述下壳（7-3）的底部设有用于安装水车发电机（2）的凹槽（7-4），凹槽（7-4）的两侧设有电机安装孔（7-5），所述壳体龙骨(11)的底部固定有电机固定托板(11-1)，水车发电机（2）置于凹槽（7-4）内，水车发电机（2）的两端分别通过电机安装孔（7-5）固定在电机固定托板(11-1)上。

4.如权利要求3所述的一种利用太阳能和潮汐发电的海上漂浮航道灯，其特征在于，在所述下壳（7-3）底部凹槽（7-4）前后两侧固定有发电机安全架（10）。