[實(shí)用新型]一種柔性海洋能采集裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721233446.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN207304405U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐敏義;王松;牛胡凱;趙天聰;楊恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N1/04
• 分類號(hào): H02N1/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及海工裝備智能發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種用于海工機(jī)器人和海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)的柔性海洋能采集裝置。

背景技術(shù)

為了獲取海洋的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，人們通常采用海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)、海工機(jī)器人等智能檢測(cè)裝置來對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為人們認(rèn)識(shí)海洋、開發(fā)海洋提供了大量有用的信息。但目前海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)以及海工機(jī)器人的能源都是采用外加電源供電，例如蓄電池供電以及其他形式的外加電源供電等。由于能源受到限制，所以海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)、海工機(jī)器人的工作穩(wěn)定性以及續(xù)航能力受到很大的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種自身具有發(fā)電能力的柔性海洋能采集裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種柔性海洋能采集裝置，包括柔性發(fā)電模塊、電路管理模塊、電能儲(chǔ)存模塊和柔性硅膠魚尾結(jié)構(gòu)；所述的柔性發(fā)電模塊封裝在柔性硅膠魚尾結(jié)構(gòu)內(nèi)部；所述的電路管理模塊和電能儲(chǔ)存模塊安裝在柔性硅膠魚尾結(jié)構(gòu)外部；

所述柔性發(fā)電模塊由多層摩擦納米發(fā)電單元疊加組成；所述的摩擦納米發(fā)電單元由兩層摩擦納米發(fā)電機(jī)對(duì)稱疊加組成；所述的摩擦納米發(fā)電機(jī)包括上層電極、上壓電層、上摩擦層、中間電極、下摩擦層、下壓電層、下層電極和銅導(dǎo)線；所述的上層電極、上摩擦層、上壓電層、中間電極、下摩擦層、下壓電層和下層電極依次順序疊加在一起；所述的摩擦納米發(fā)電機(jī)為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述的上層電極通過銅導(dǎo)線經(jīng)電路管理模塊、電能儲(chǔ)存模塊與中間電極連接，所述的下層電極通過銅導(dǎo)線經(jīng)電路管理模塊、電能儲(chǔ)存模塊與中間電極連接；

所述的摩柔性發(fā)電模塊的平面形狀為魚尾形狀或長帶形狀。

進(jìn)一步地，所述的上壓電層和下壓電層中的壓電材料為鈦酸鋇BT或鋯鈦酸鉛PZT。

進(jìn)一步地，所述的上層電極和下層電極為平面柔性電極，中間電極為波浪面柔性電極。

進(jìn)一步地，所述的電能儲(chǔ)存模塊給用電設(shè)備供電，所述用電設(shè)備包括海工機(jī)器人及海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步地，所述的多層摩擦納米發(fā)電單元并聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，所述的電路管理模塊包括整流器、開關(guān)、變壓器和二極管；所述整流器的兩個(gè)輸入端與柔性發(fā)電模塊并聯(lián)，所述整流器的兩個(gè)輸出端與變壓器的兩個(gè)輸入端并聯(lián)；所述變壓器的一個(gè)輸出端經(jīng)過二極管與電能儲(chǔ)存模塊相連，所述變壓器的另一個(gè)輸出端直接與電能儲(chǔ)存模塊相連；所述的開關(guān)設(shè)置在整流器與變壓器之間；

所述的電能儲(chǔ)存模塊包括電容器C1、電容器C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電感RL、二極管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和蓄電池；所述的電阻R1和電阻R2串聯(lián)后與電容器C1并聯(lián)；所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的兩個(gè)輸出端分別與電容器C1的一端和電阻R1的一端連接，所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端連接在電阻R1和電阻R2之間；所述的二極管、電阻R3和蓄電池串聯(lián)后分別與電容器C2和電感RL并聯(lián)；所述的電感RL的一端同時(shí)連接電阻R1和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，電感RL的另一端同時(shí)連接電阻R2以及電容器C1；

所述電能儲(chǔ)存模塊的輸入端與電路管理模塊的輸出端相連。

進(jìn)一步地，所述的摩擦納米發(fā)電機(jī)的平面形狀為長帶形狀時(shí)，整個(gè)裝置包括多個(gè)并聯(lián)的柔性發(fā)電模塊。

進(jìn)一步地，所述的上層電極、中間電極和下層電極的材料為金屬導(dǎo)電材料，包括銅、鋁或金。

進(jìn)一步地，所述的上摩擦層和下摩擦層的材料為聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型通過將多層摩擦納米發(fā)電單元做成魚尾結(jié)構(gòu)或者帶狀結(jié)構(gòu)，并封裝于柔性硅膠內(nèi)部，多層摩擦納米發(fā)電單元可以實(shí)現(xiàn)海洋能量的采集以及海工機(jī)器人機(jī)械能采集并發(fā)電，是一種高轉(zhuǎn)化率的電能采集方式，輸出電能可以實(shí)現(xiàn)海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)的供電以及海工機(jī)器人供電，為海洋中的海洋智能傳感網(wǎng)絡(luò)以及海工機(jī)器人的長期持續(xù)工作提供了關(guān)鍵的能源解決方案。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的柔性發(fā)電模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的柔性發(fā)電模塊工作原理示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的柔性發(fā)電模塊彎曲發(fā)電示意圖。

圖4為本實(shí)用新型的柔性發(fā)電模塊為柔性魚尾形狀時(shí)的外觀示意圖。

圖5為本實(shí)用新型的柔性發(fā)電模塊為柔性長帶形狀時(shí)的外觀示意圖。

圖6為本實(shí)用新型的發(fā)電原理圖。

圖7為本實(shí)用新型的管理電路及儲(chǔ)存電路示意圖。

圖中：1、上層電極，2、上壓電層，3、上摩擦層，4、中間電極，5、電路管理模塊，6、電能儲(chǔ)存模塊。