[發(fā)明專利]基于壓電彈簧的自供電海洋浮標(biāo)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110511621.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN113120165A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳慶元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州空天測(cè)量科技有限公司
• 主分類號(hào): B63B22/00
• 分類號(hào): B63B22/00;H02N2/18
• 代理公司: 蘇州睿昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32277
• 代理人: 陳華紅子

本發(fā)明公開了一種基于壓電彈簧的自供電海洋浮標(biāo)，包括外殼、功能質(zhì)量塊和板式壓電彈簧機(jī)構(gòu)，外殼內(nèi)設(shè)有功能質(zhì)量塊，板式壓電彈簧機(jī)構(gòu)包括兩端分別連接在功能質(zhì)量塊和外殼上的、均勻分布的多個(gè)板式壓電彈簧；板式壓電彈簧為鋸齒形板結(jié)構(gòu)，板式壓電彈簧上設(shè)有壓電陶瓷片，功能質(zhì)量塊內(nèi)設(shè)有傳感器；功能質(zhì)量塊在海浪中產(chǎn)生振動(dòng)使板式壓電彈簧形變，進(jìn)而使壓電陶瓷片形變產(chǎn)生電能給傳感器供電。本發(fā)明通過柔性大的鋸齒形板結(jié)構(gòu)的板式壓電彈簧可以俘獲更多的低頻海浪波，產(chǎn)生更多的電能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)供電；通過將傳感器集成在功能質(zhì)量塊內(nèi)使結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量更大振幅越大也產(chǎn)生更多的電能，同時(shí)板式壓電彈簧起緩沖作用，減少損害，降低運(yùn)維成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)能量收集與微功率發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓電彈簧的自供電海洋浮標(biāo)。

背景技術(shù)

海洋浮標(biāo)是一種不可或缺的海洋氣象水文觀測(cè)遙測(cè)設(shè)備。它可以持續(xù)地監(jiān)測(cè)海洋水文氣象。為深海科研、海上石油開發(fā)、港口建設(shè)和建設(shè)收集數(shù)據(jù)。隨著人類探索海洋范圍的逐步擴(kuò)大，對(duì)海洋浮標(biāo)的需求也越來越多，海洋觀測(cè)需要使用大量的浮標(biāo)。

目前，海洋浮標(biāo)的供電方式主要有蓄電池供電和太陽(yáng)能供電，蓄電池供電存在一旦電量耗盡就無(wú)法使用、需要更換蓄電池的情況，然而海洋浮標(biāo)大都遠(yuǎn)離陸地，更換蓄電池需要花費(fèi)大量的人力物力成本；太陽(yáng)能供電能夠?qū)崿F(xiàn)浮標(biāo)的自供電而不需要更換蓄電池，但是太陽(yáng)能技術(shù)受限于光照強(qiáng)度，在夜晚或者海面出現(xiàn)陰天等光照不足的狀態(tài)下仍會(huì)出現(xiàn)電量不足的情況。現(xiàn)有海洋浮漂的供電技術(shù)運(yùn)行維護(hù)成本高，不能實(shí)現(xiàn)浮漂的可持續(xù)供電。當(dāng)前將海浪波轉(zhuǎn)化成電能對(duì)海洋浮漂供電的技術(shù)中，對(duì)低頻海浪波的電能轉(zhuǎn)化能力有限，容易出現(xiàn)供電不足的情況，難以實(shí)現(xiàn)浮漂的可持續(xù)供電。同時(shí)，將海浪波作為振動(dòng)激勵(lì)使海洋浮漂發(fā)生振動(dòng)也容易對(duì)海洋浮漂本身造成損害，增加運(yùn)行維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種運(yùn)行維護(hù)成本低，充分利用海浪波、實(shí)現(xiàn)海洋浮漂的可持續(xù)供電的基于壓電彈簧的自供電海洋浮標(biāo)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于壓電彈簧的自供電海洋浮標(biāo)，包括外殼、功能質(zhì)量塊和板式壓電彈簧機(jī)構(gòu)，

所述外殼內(nèi)設(shè)有所述功能質(zhì)量塊，所述板式壓電彈簧機(jī)構(gòu)包括多個(gè)板式壓電彈簧，多個(gè)所述板式壓電彈簧兩端分別連接所述功能質(zhì)量塊和所述外殼，多個(gè)所述板式壓電彈簧均勻分布在所述功能質(zhì)量塊外；

所述板式壓電彈簧為鋸齒形板結(jié)構(gòu)，所述板式壓電彈簧上設(shè)有壓電陶瓷片，所述功能質(zhì)量塊內(nèi)設(shè)有傳感器；

功能質(zhì)量塊在海浪的作用下產(chǎn)生振動(dòng)使得所述板式壓電彈簧發(fā)生形變，進(jìn)而使所述壓電陶瓷片發(fā)生形變產(chǎn)生電能，給所述傳感器供電。

進(jìn)一步地，還包括中間連接環(huán)，所述外殼包括第一外殼和第二外殼，所述第一外殼和第二外殼為結(jié)構(gòu)相同的半球形殼體，所述第一外殼和第二外殼分別固定在所述中間連接環(huán)的兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述中間連接環(huán)上設(shè)有多個(gè)均勻分布的第一螺孔，所述第一外殼和第二外殼靠近所述中間連接環(huán)的邊緣設(shè)有法蘭盤，所述法蘭盤上設(shè)有多個(gè)與所述中間連接環(huán)上的第一螺孔位置相同的第二螺孔，通過將螺栓旋入所述第一螺孔和第二螺孔將所述第一外殼和第二外殼固定在所述中間連接環(huán)兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述第一外殼和第二外殼外設(shè)有掛鉤，所述第一外殼和第二外殼的外表面設(shè)有耐腐蝕層。

進(jìn)一步地，所述板式壓電彈簧兩端均設(shè)有板簧連接孔，所述第一外殼和第二外殼內(nèi)均設(shè)有板簧固定塊，所述板簧固定塊與所述板簧連接孔配合將所述板式壓電彈簧連接在所述板簧固定塊上；

所述中間連接環(huán)內(nèi)設(shè)有矩形凸臺(tái)，所述矩形凸臺(tái)與所述板簧連接孔配合將所述板式壓電彈簧連接在所述中間連接環(huán)上。