本發(fā)明涉及航標(biāo)燈領(lǐng)域，具體是一種利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置。

背景技術(shù)：

船舶是各種船只的總稱(chēng)。船舶是能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式，船舶是由許多部分構(gòu)成的，按各部分的作用和用途，可綜合歸納為船體、船舶動(dòng)力裝置、船舶舾裝等三大部分。

船舶需要在航道上行駛，由于在沿海和內(nèi)河航道上需要使用眾多浮式航標(biāo)燈，分布在沿海和河道的航標(biāo)燈是為船舶在夜間行駛提供安全保障，安裝在某些航標(biāo)上的一種交通燈?，F(xiàn)有的航標(biāo)燈多采用蓄電池作電源，大型燈塔多采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，也有使用風(fēng)能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。其中蓄電池供電存在容量有限，供電時(shí)間短，供電補(bǔ)給時(shí)間長(zhǎng)，補(bǔ)給困難和補(bǔ)給成本高等諸多問(wèn)題。而隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能作為一種取之不盡的環(huán)保能源應(yīng)運(yùn)而生，極大的解決了能源問(wèn)題，并可以大大降低使用成本。但由于太陽(yáng)能電池板方向性強(qiáng)，不容易吸收太陽(yáng)，且體積較大，這僅適合在燈塔、岸標(biāo)和海標(biāo)中使用，同時(shí)其價(jià)格昂貴，難以在我國(guó)的內(nèi)河航道上得到廣泛的推廣，這就為人們的航行帶來(lái)了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置，包括浮體發(fā)電裝置、儲(chǔ)能電路裝置和航標(biāo)燈，所述浮體發(fā)電裝置包括上部圓柱浮體、下部圓柱浮體、壓電振子、導(dǎo)桿、軸套和金屬撥片，儲(chǔ)能電路裝置包括整流電路、超級(jí)電容器、充電芯片和充電電池，上部圓柱浮體安裝在下部圓柱浮體的上方并且上部圓柱浮體的寬度小于下部圓柱浮體的寬度，導(dǎo)桿穿過(guò)上部圓柱浮體、軸套和下部圓柱浮體的中心并且軸套套在導(dǎo)桿外部，金屬撥片安裝在軸套上，壓電振子的一端與金屬撥片相連并且兩者的末端有短距離的水平投影重疊，壓電振子的另一端與上部圓柱浮體的內(nèi)壁相連，軸套的下部通過(guò)柔彈簧固定在下部圓柱浮體上，軸套的上部通過(guò)柔彈簧與上部圓柱浮體相連，儲(chǔ)能電路裝置安裝在浮體發(fā)電裝置的頂部，壓電振子與儲(chǔ)能電路裝置相連，整流電路與超級(jí)電容相連，超級(jí)電容與充電芯片相連，充電芯片與充電電池相連，航標(biāo)燈安裝在儲(chǔ)能電路裝置的頂部。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：壓電振子包括壓電薄膜和懸臂梁式基板，壓電薄膜粘貼在懸臂梁式基板的上表面和下表面。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：壓電振子通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與儲(chǔ)能電路裝置相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，降低了裝置的成本；該裝置不需要更換航標(biāo)電源設(shè)備，在波浪流的作用下，通過(guò)與壓電振子的間歇碰撞與釋放作用，驅(qū)動(dòng)壓電振子振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換；該裝置改進(jìn)了壓電儲(chǔ)能收集電路，將壓電振子產(chǎn)生的電能先儲(chǔ)存在超級(jí)電容中，然后利用開(kāi)關(guān)系統(tǒng)控制超級(jí)電容為后續(xù)電路供電，實(shí)現(xiàn)了斷續(xù)充電，極大地提高了充電效率，發(fā)電振子所發(fā)電量通過(guò)儲(chǔ)存電量，使電量足夠滿(mǎn)足航標(biāo)燈的損耗，不需要外部補(bǔ)給，其維護(hù)和保養(yǎng)帶來(lái)極大的便利。

附圖說(shuō)明

圖1為利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置中儲(chǔ)能電路裝置的工作原理圖。

其中：1-下部圓柱浮體，2-上部圓柱浮體，3-壓電振子，4-導(dǎo)桿，5-柔彈簧，6-軸套，7-金屬撥片，8-儲(chǔ)能電路裝置，9-航標(biāo)燈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專(zhuān)利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1-2，一種利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置，包括浮體發(fā)電裝置、儲(chǔ)能電路裝置8和航標(biāo)燈9，所述浮體發(fā)電裝置包括上部圓柱浮體2、下部圓柱浮體1、壓電振子3、導(dǎo)桿4、軸套6和金屬撥片7，儲(chǔ)能電路裝置8包括整流電路、超級(jí)電容器、充電芯片和充電電池，上部圓柱浮體2安裝在下部圓柱浮體1的上方并且上部圓柱浮體2的寬度小于下部圓柱浮體1的寬度，導(dǎo)桿4穿過(guò)上部圓柱浮體2、軸套6和下部圓柱浮體1的中心并且軸套6套在導(dǎo)桿4外部，金屬撥片7安裝在軸套6上，壓電振子3的一端與金屬撥片7相連并且兩者的末端有短距離的水平投影重疊，壓電振子3的另一端與上部圓柱浮體2的內(nèi)壁相連，軸套6的下部通過(guò)柔彈簧5固定在下部圓柱浮體1上，軸套6的上部通過(guò)柔彈簧5與上部圓柱浮體2相連，儲(chǔ)能電路裝置8安裝在浮體發(fā)電裝置的頂部，壓電振子3與儲(chǔ)能電路裝置8相連，整流電路與超級(jí)電容相連，超級(jí)電容與充電芯片相連，充電芯片與充電電池相連，航標(biāo)燈9安裝在儲(chǔ)能電路裝置8的頂部。壓電振子3包括壓電薄膜和懸臂梁式基板，壓電薄膜粘貼在懸臂梁式基板的上表面和下表面。壓電振子3通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與儲(chǔ)能電路裝置8相連。

本發(fā)明的工作原理是：浮體發(fā)電裝置是采用增頻傳動(dòng)技術(shù)，將低頻不規(guī)則的波浪流能轉(zhuǎn)換為發(fā)電所需的高頻穩(wěn)定機(jī)械振動(dòng)，然后利用壓電發(fā)電實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的目標(biāo)。儲(chǔ)能電路裝置8將浮體發(fā)電裝置輸送來(lái)的電能進(jìn)行穩(wěn)壓整流并儲(chǔ)存，最后控制電量的輸送給航標(biāo)燈9使用。當(dāng)圓柱浮體在波浪流力的作用下，軸套6通過(guò)柔彈簧5沿導(dǎo)桿4上下振蕩，軸套6上端固接的金屬撥片7與壓電振子3發(fā)生接觸，并驅(qū)使后者屈曲。壓電振子3在屈曲過(guò)程中，末端發(fā)生橫向位移，并隨著撓度增加，橫向位移增大。當(dāng)壓電振子3末端的橫向位移超過(guò)其與金屬撥片7的原始交疊長(zhǎng)度時(shí)，壓電振子3與金屬撥片7脫離接觸，發(fā)生自由衰減振動(dòng)，直至隨著浮體運(yùn)動(dòng)，兩者再次發(fā)生接觸。壓電振子3由壓電薄膜粘貼在懸臂梁式基板的上下表面構(gòu)成，壓電薄膜在受力變形過(guò)程中，表面發(fā)生電荷積累，并輸出電流供外接電路中的電阻消耗。壓電振子3產(chǎn)生的的電量接至整流電路，整流后的電能存放在一個(gè)超級(jí)電容中，超級(jí)電容積累足夠的能量時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)電路至充電芯片，最后連接充電電池，即可完成此電能收集工作。本裝置的充電不同于以充電電路的一大特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了斷續(xù)充電，極大提高了充電效率。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用波浪流能發(fā)電的浮式航標(biāo)燈裝置，包括浮體發(fā)電裝置、儲(chǔ)能電路裝置和航標(biāo)燈，所述浮體發(fā)電裝置包括上部圓柱浮體、下部圓柱浮體、壓電振子、導(dǎo)桿、軸套和金屬撥片，儲(chǔ)能電路裝置包括整流電路、超級(jí)電容器、充電芯片和充電電池，儲(chǔ)能電路裝置安裝在浮體發(fā)電裝置的頂部。該裝置在波浪流的作用下，通過(guò)與壓電振子的間歇碰撞與釋放作用，驅(qū)動(dòng)壓電振子振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換；該裝置將壓電振子產(chǎn)生的電能先儲(chǔ)存在超級(jí)電容中，然后利用開(kāi)關(guān)系統(tǒng)控制超級(jí)電容為后續(xù)電路供電，實(shí)現(xiàn)了斷續(xù)充電，提高了充電效率，發(fā)電振子所發(fā)電量通過(guò)儲(chǔ)存電量，使電量足夠滿(mǎn)足航標(biāo)燈的損耗，不需要外部補(bǔ)給，其維護(hù)和保養(yǎng)帶來(lái)極大的便利。

技術(shù)研發(fā)人員：陳建平;黃港;鄭慶輝;丁澤鋒;林璇;黃金泳;陳健偉;羅文杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州航海學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.13
技術(shù)公布日：2017.10.24