[发明专利]一种自由漂浮式的单壳体水面浮能装置

说明书

本发明属于新能源设备相关技术领域，其公开了一种自由漂浮式的单壳体水面浮能装置，装置包括壳体及收容在壳体内的活动机构；活动机构包括上三角支架、两个侧面保持架、多个间隔设置的隔板、多个间隔设置且分别穿过隔板的压电片、下摇臂及振锤，上三角支架的一端转动地连接于壳体，另外两端分别固定连接于两个侧面保持架；压电片的两端分别连接于侧面保持架；下摇臂滑动地连接于侧面保持架；振锤转动地连接于下摇臂；壳体受到外力运动时带动活动机构运动，进而下摇臂沿侧面保持架滑动，下摇臂通过滑动来带动隔板朝向活动机构的几何中心运动或者朝远离活动机构的几何中心运动，使得压电片发生弯曲变形或恢复。本发明提高了适用性及灵活性。

技术领域

本发明属于新能源设备相关技术领域，更具体地，涉及一种自由漂浮式的单壳体水面浮能装置。

背景技术

现有的水面发电设备主要有光电式和机械式，光电式即太阳能光伏发电，现在也应用得比较广泛，工作过程比较简单，在光照条件下，光伏发电板可对外输出一个电动势。

机械式按照发电原理又分为压电和电磁感应两种，若按能量捕获形式可以主要分为水面波浪式和水流旋涡式，主要工作过程为：1.捕获水面波浪具有的能量，并转化为浮体的机械能，在浮动浮体和固定浮体之间会产生一个相对位移，这个位移通过机械结构转化为压电片的形变，将机械能变为电能输出，或者转化为导线与磁体之间的相对运动，切割磁感线，将机械能转化为电能输出；2.装置利用现有的或是装置激发的漩涡，使得漩涡域内粘附有压电片的柔性的材料发生变形，即可得到压电片的电能输出。然后，现有的装置大都具有一个共性的缺点：发电设备的空间位置都近似固定，不可随用电设备移动，实现不了灵活供电，具体为：光伏发电：能量密度低，占地面积大，由于能量密度低，这就使得光伏发电的占用面积会很大；转换效率低，目前晶体硅光伏电池转换效率为13％～17％，非晶硅只有5％～8％；间歇性工作，在地球表面，光伏发电系统只能在白天发电，晚上不能发电：气候因素影响大，空气中的颗粒物(如灰尘)等沉落在光伏板的表面或者生长出青苔等植物，阻挡光线；地域依赖性强，地理位置不同，气候不同，使得各个地区日照资源相差较大，光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区，其效果才会好。至于水面波浪式：位置固定，现有的方案大都只能在近岸区发电，这是最大的一个问题；且机械复杂，效率低，如绳索的弹性及凸轮的滑动摩擦都将导致大量能量损失。对于水流漩涡式：应用条件苛刻，实际过程中，符合条件的漩涡很难稳定维持；装置可靠性差，水流过大可能会将装置破坏。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自由漂浮式的单壳体水面浮能装置，其基于现有水面发电装置的工作特点，研究及设计了一种适用性较好的自由漂浮式的单壳体水面浮能装置。所述单壳体水面浮能装置的壳体捕获机械能，并使其活动机构产生相对位移，然后转化为压电片的形变，接着经过整流输出稳定的电压和电流。此外，所述单壳体水面浮能装置可以随用电装置一同远离岸边而完全脱离近岸固定，可以随波漂流，方便对海洋、江湖水域的侦察及为监测设备供电，解决了这类漂浮设备更换电池困难的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自由漂浮式的单壳体水面浮能装置，所述单壳体水面浮能装置包括壳体及收容在所述壳体内的活动机构，所述壳体呈球形，其形成有密闭的收容腔；所述活动机构设置于所述收容腔内；

所述活动机构包括上三角支架、两个间隔设置的侧面保持架、多个间隔设置的隔板、多个间隔设置且分别穿过所述隔板的压电片、下摇臂及振锤，所述上三角支架的一端转动地连接于所述壳体，另外两端分别固定连接于两个所述侧面保持架；所述压电片的两端分别连接于所述侧面保持架，且位于两个所述侧面保持架之间；所述下摇臂滑动地连接于所述侧面保持架，且位于两个所述侧面保持架之间；所述振锤转动地连接于所述下摇臂；

所述壳体受到外力运动时带动所述活动机构运动，所述振锤上下移动，进而所述下摇臂沿所述侧面保持架滑动，所述下摇臂通过滑动来带动所述隔板朝向所述活动机构的几何中心运动或者朝远离所述活动机构的几何中心运动，使得所述压电片发生弯曲变形而产生电能或者恢复。