一种载具及其能量转化与储能装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种能量转化与储能装置，包括与动力部件相连的缸体以及与惯性部件相连的惯性动杆，惯性动杆可滑动地与缸体连接，缸体无杆腔的侧壁设置有用以供介质流出的通孔，通孔依次连接动能收集装置和介质收集装置，介质收集装置设置有用以平衡介质收集装置内气压的气孔；当动力部件以及缸体产生加速度时，惯性动杆与惯性部件在惯性或势能作用下相对于缸体运动，从而使得介质从通孔流出实现动能的收集。本发明还公开了一种包括上述能量转化与储能装置的载具。上述能量转化与储能装置，利用了动力部件及缸体部分与惯性部件间在惯性或势能变化时的相对运动做功，实现对能量的收集以及后期的利用，节约能源，提高利用率。
【专利说明】
一种载具及其能量转化与储能装置
技术领域
[0001]本发明涉及机械工程技术领域，特别涉及一种能量转化与储能装置。此外，本发明涉及一种具有能够实现该能量转化与储能装置功能的载具。
【背景技术】
[0002]我们知道，在地球和引力环境下，惯性是物体的固有属性，而惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向，因此称之为惯性力。
[0003]天体运动和地球的自转和公转，人类的交通工具和许多机械设备都是在克服惯性力才能产生加速度或做功，而运行过程中通常需要不停地转换状态，如汽车的加速和减速，本身质量下都有惯性，阻碍着汽车运动，如何将这种于功能不相干甚至存在负面作用的惯性用于做功，产生我们需要的正向作用和效果，这就需要一种创新的设计思路，将习以为常且原本为一个整体惯性运动体，从结构设计上一分为二，这种结构在惯性变化时，系统内部的两部分间必然会有相对运动，如何将这种客观存在的系统内部的相对运动用于做功，以回收能量，是实现节能的一个突破方向，如何用一种有效装置将此运用、回收和转化就是一个课题。
[0004]在地球和引力环境下，势能和动能是客观存在的自然现象非常普遍，如车辆上下坡时的势能变化、高山流水的势能、高空飞行中的下落势能等，如何运用好这些势能变化中能量和运动，将之转化为我们需要的动能和运动效果，这也需要一种创新的设计理念，通过一种回收和转化装置加以实现。
[0005]为此在新能源和节能环保高度重视的今天，如何利用好客观存在和无处不在的惯性和势能，已成为节能降耗和新能源开发的一个重要领域和技术创新突破点，也是许多科技人员研究的重要课题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种能量转化与储能装置，该能量转化与储能装置可以将惯性和势能做功收集并转化为动能或电能。本发明的另一目的是提供一种包括上述能量转化与储能装置的载具。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种能量转化与储能装置，包括与动力部件相连的缸体以及与惯性部件相连的惯性动杆，所述惯性动杆可滑动地与所述缸体连接，所述缸体无杆腔的侧壁设置有用以供介质流出的通孔，所述通孔依次连接动能收集装置和介质收集装置，所述介质收集装置设置有用以平衡所述介质收集装置内气压的气孔；当所述动力部件以及所述缸体产生加速度变化时，所述惯性动杆与所述惯性部件在惯性作用下相对于所述缸体运动，从而使得所述介质从所述通孔流出实现动能的收集；当装置处于上升和下降等有势能变化时，所述惯性动杆与所述惯性部件在重力作用下相对于所述缸体运动，从而使得所述介质从所述通孔流出实现动能的收集。
[0008]相对于上述【背景技术】，本发明提供的能量转化与储能装置，动力部件与缸体相连，惯性部件与惯性动杆相连;并且缸体与惯性动杆可滑动连接，形成活塞结构。当动力部件开始加速时，动力部件与缸体共同运动，而惯性部件与惯性动杆由于惯性因素而相对于动力部件以及缸体具备相对运动；当动力部件以及缸体产生加速度变化时，惯性动杆与惯性部件在惯性作用下相对于缸体运动，从而使得介质从通孔流出实现动能的收集;除此之外，当动力部件和缸体在势能作用下向上或是向下运动时，惯性动杆与惯性部件在惯性作用下同样能够相对于缸体运动，实现介质从通孔流出实现动能的收集;总而言之，只要当缸体与惯性动杆相对滑动时，惯性动杆能够压缩位于缸体无杆腔内的介质，介质通过无杆腔的通孔流出，并对动能收集装置进行做功，动能收集装置利用介质流出时产生的势能进行收集，并且根据需要进行后续动作。采用如上设置方式，利用了缸体自身的惯性，实现对能量的收集以及后期的利用，这样便能够节省能源，降低能量的损失，提高能源利用率。
[0009]优选地，所述动能收集装置具体为卷簧；当所述介质从所述缸体无杆腔内流出时，冲击所述卷簧以实现将所述卷簧卷曲以实现存蓄机械能。
[0010]优选地，所述动能收集装置具体为转轴发电装置，所述转轴发电装置包括叶片；当所述介质从所述缸体无杆腔内流出时，冲击所述叶片转动以实现切割磁力线而产生电能。
[0011]优选地，所述转轴发电装置还包括用以将产生的电能进行存储的蓄电池。
[0012]优选地，所述惯性动杆的两端分别连接有所述缸体和惯性部件。
[0013]优选地，所述动力部件与所述惯性部件之间竖直方向上设置有承重轮。
[0014]本发明还提供一种载具，包括能量转化与储能装置，所述能量转化与储能装置具体为上述任意一项所述的能量转化与储能装置。
[0015]相对于上述【背景技术】，本发明提供的载具，具备上述能量转化与储能装置的技术效果，此处将不再赘述。
[0016]优选地，所述载具具体为车辆;所述车辆包括动力部件以及惯性部件，所述动力部件具体为包括制动轮胎以及用以对车辆提供动力的下部车体，所述车辆的惯性部件具体为包括用以载人载重的其余部分即上部车体。
[0017]优选地，所述载具具体为船舶，所述船舶的动力部件具体为位于船体外部与水接触并提供行进动力的轮机和外壳部分船体，所述船舶的惯性部件具体为位于船体内部载重作用的其余部分船体。
[0018]优选地，所述能量转化与储能装置均设置在动力部件和惯性部件之间的水平方向的结合部，并且分别设置在所述惯性部件的前后两侧。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例所提供的能量转化与储能装置的一种实施方式的示意图；
[0020]图2为图1中能量转化与储能装置应用于车辆时的示意图；
[0021]图3为图1中能量转化与储能装置应用于船舶时的示意图。
【具体实施方式】
[0022]本发明的核心是提供一种能量转化与储能装置，该能量转化与储能装置可以将惯性力收集并转化为势能。本发明的另一核心是提供一种包括上述能量转化与储能装置的载具。
[0023]为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0024]请参考图1、图2和图3，图1为本发明实施例所提供的能量转化与储能装置的一种实施方式的示意图；图2为图1中能量转化与储能装置应用于车辆时的示意图；图3为图1中能量转化与储能装置应用于船舶时的示意图。
[0025]本发明提供的能量转化与储能装置，包括缸体I，缸体I与惯性动杆2可滑动连接；并且缸体I与动力部件相连，惯性动杆2与惯性部件相连。
[0026]如说明书附图1所示，当缸体I与动力部件开始加速时，惯性动杆2与惯性部件在惯性作用下静止不动；即惯性动杆2相对于缸体I产生相对位移;惯性动杆2与缸体I具有相对运动，从而实现惯性动杆2推动缸体I的无杆腔;也就是说，惯性动杆2压缩位于缸体I无杆腔内的介质3;在受到惯性动杆2的挤压作用下，介质3通过无杆腔的通孔流出，流出的介质3对动能收集装置4进行做功；换句话说，动能收集装置4利用介质3流出时产生的势能进行收集，并且根据需要进行后续动作。当然，介质3从缸体I的无杆腔流出并经过动能收集装置4之后，进入至介质收集装置5内；为了实现介质收集装置5内的气压平衡，介质收集装置5还设置有气孔6。
[0027]上述阐明了能量转化与储能装置在水平面内加速时对于惯性的收集与利用，与之类似地，当动力部件和缸体I在势能作用下向上或是向下运动时，惯性动杆2与惯性部件在惯性作用下同样能够相对于缸体I运动，实现介质3从通孔流出实现动能的收集;总而言之，只要当缸体与惯性动杆相对滑动时，惯性动杆能够压缩位于缸体无杆腔内的介质，介质通过无杆腔的通孔流出，并对动能收集装置进行做功，动能收集装置利用介质流出时产生的势能进行收集，并且根据需要进行后续动作。
[0028]当介质3从缸体I进入介质收集装置5的同时，动能收集装置4获得能量并进行储存;之后当动能收集装置4所储存的能量释放完毕后，惯性动杆2回复至原位，而介质收集装置5内的介质3重新流入缸体I的无杆腔内，而此时介质3经过动能收集装置4时，动能收集装置4可再次做功，也可设计为不收集介质3的动能;不收集介质3的情形是，动能收集装置4优选设置为单向动能收集装置，例如自行车脚蹬的棘轮，只能朝向一个方向进给，而无法逆向提供动力，为此，在使用中本装置通常都成对安装，当前端的一个装置处于做工状态时，后端的另一个装置在惯性动杆带动介质回流到无杆腔内为下一次做功做准备，如此往复，这样就可以在前后两个装置的设计体系中反复交替地实现做功和恢复两种状态。采用如上设置方式，利用了惯性动杆2以及惯性部件自身的惯性，实现对能量的收集以及后期的利用，这样便能够节省能源，降低能量的损失，提高能源利用率。
[0029]当然，本文中的介质3可以是液体介质，还可以是气体或者其他形式的介质，本文此处将不作出限制。
[0030]针对动能收集装置4，本文可以将其设置为卷簧；即，当介质3受到惯性动杆2的挤压作用而从无杆腔的通孔流出时，介质3冲击卷簧，使得卷簧发生旋转并卷曲，卷簧由此储存势能，并在后续缓慢释放能量。这样一来，能够很好地利用介质3流出无杆腔时所产生的动能，而此动能是由于缸体I和惯性动杆2的运动和做功所致。
[0031]除此之外，动能收集装置4还可以设置为转轴发电装置，转轴发电装置包括叶片，与卷簧相类似地，当介质3受到惯性动杆2的挤压作用而从无杆腔的通孔流出时，介质3冲击转轴发电装置的叶片旋转切割磁力线，从而产生电能。利用该电能能够实现对外接设备的供电，从而充分利用能量，节约资源。当然，转轴发电装置还可以包括蓄电池；显而易见地，利用蓄电池对产生的电能进行存储，以便后续利用。
[0032]以上给出了动能收集装置4具体为卷簧和转轴发电装置的【具体实施方式】；当然，根据实际需要，动能收集装置4还可以设置为其他装置，即利用介质3从无杆腔的通孔流出时的动能进行转化，从而转化为其他能量，以便后续利用。
[0033]针对上述任意一种实施方式，能量转化与储能装置的惯性动杆2的两端分别连接有缸体I;显而易见地，采用如上设置方式，无论缸体I相对于惯性动杆2向前或者是向后运动，均能够利用惯性动杆2的惯性进行能量的转化以及存储，从而更加充分的利用能量，降低能量的消耗。
[0034]针对动力部件与惯性部件之间的设置形式，本文优选利用承重轮7设置于动力部件与惯性部件之间的竖直方向上，这样一来，利用承重轮7能够实现对惯性部件的承重和利于其水平方向上滚动做功的目的，以便能量转化与储能装置在水平方向上正常运行。
[0035]本发明还提供一种载具，包括能量转化与储能装置，能量转化与储能装置具体为上述所描述的能量转化与储能装置。
[0036]具体来说，可以将载具设置为车辆，如说明书附图2所示。将汽车的车体质量中划分为两个部分；即上部车体和下部车体;汽车动力和制动轮胎部分称为下部车体；即动力部件10 ；将载车厢载人的部分称为上部车体；即惯性部件20;在下部车体与上部车体之间的连接中，加装一组上述能量转化与储能装置30。显而易见得，当汽车加速或减速时，车体作为整体对外做功不变，而内部惯性传导是不同的，此时两部分车体对上述能量转化与储能装置30做功，上述能量转化与储能装置30也能够同时对外输出动能，实现将惯性转化为动能的目的。
[0037]除此之外，载具还可以设置为船舶，如说明书附图3所示。与载具设置为车辆相类似地，将船舶划分为惯性部件81和动力部件80，惯性部件81具体为位于船体载重作用的部分船体，而动力部件80为位于船体外部壳体与水接触并提供行进动力的轮机部分船体;这样一来，船舶在行驶过程中，能够利用两部分船体的惯性变化形成相对运动通过本装置做功，输出并存贮势能，从而实现上述技术效果，本文此处将不再赘述。当然，鉴于船舶本体的宽度较宽，可以采用若干组所述能量转化与储能装置30;当船舶在航行过程中，在海浪的作用下上下颠簸时，利用两个能量转化与储能装置30能够进行能量的转化，并可以后续利用。此外，无论载具为车辆或者船舶，载具的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
[0038]针对能量转化与储能装置的位置，本文优选将能量转化与储能装置设置在动力部件和惯性部件之间的水平方向的结合部；即，能量转化与储能装置分别设置在所述惯性部件的前后两侧;这样一来，当动力部件产生加速度时，惯性部件与动力部件产生的相对位移能够被能量转化与储能装置利用。当然，对于能量转化与储能装置的数量，可以并排设置多个能量转化与储能装置，从而充分利用惯性部件的惯性，达到高效产生势能的目的。
[0039]上述能量转化与储能装置，通常可以成对使用，设置惯性部件的前后两端，既可以设置成双向做功模式，也可以设置成单向做功，即其中一个接受到惯性部件自身的惯性推动惯性动杆通过介质在活塞缸体中做功时，另一个装置处于不做功状态，实现对运动中物体的惯性能量的收集以及后期的利用，这样既回收了运动中的惯性能量，又通过缸体内介质做功发挥减少惯性冲击力的缓冲作用，提高运动中乘客对速度变化的舒适度，又通过能源回收利用率。
[0040]以上对本发明所提供的载具及其能量转化与储能装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种能量转化与储能装置，其特征在于，包括与动力部件相连的缸体(I)以及与惯性部件相连的惯性动杆(2)，所述惯性动杆(2)可滑动地与所述缸体(I)连接，所述缸体(I)无杆腔的侧壁设置有用以供介质(3)流出的通孔，所述通孔依次连接动能收集装置(4)和介质收集装置(5)，所述介质收集装置(5)设置有用以平衡所述介质收集装置(5)内气压的气孔(6)ο2.根据权利要求1所述的能量转化与储能装置，其特征在于，所述动能收集装置(4)具体为卷簧；当所述介质(3)从所述缸体(I)无杆腔内流出时，冲击所述卷簧以实现将所述卷簧卷曲以实现存蓄机械能。3.根据权利要求1所述的能量转化与储能装置，其特征在于，所述动能收集装置(4)具体为转轴发电装置，所述转轴发电装置包括叶片；当所述介质(3)从所述缸体(I)无杆腔内流出时，冲击所述叶片转动以实现切割磁力线而产生电能。4.根据权利要求3所述的能量转化与储能装置，其特征在于，所述转轴发电装置还包括用以将产生的电能进行存储的蓄电池。5.根据权利要求1至4任意一项所述的能量转化与储能装置，其特征在于，所述惯性动杆(2)的两端分别连接有所述缸体(I)和惯性部件。6.根据权利要求5所述的能量转化与储能装置，其特征在于，所述动力部件与所述惯性部件之间的垂直方向上设置有承重轮(7)。7.一种载具，包括能量转化与储能装置，其特征在于，所述能量转化与储能装置具体为上述权利要求1至6任意一项所述的能量转化与储能装置。8.根据权利要求7所述的载具，其特征在于，所述载具具体为车辆;所述车辆包括动力部件以及惯性部件，所述动力部件具体为包括制动轮胎以及用以对车辆提供动力的下部车体，所述车辆的惯性部件具体为包括用以载人载重的其余部分即上部车体。9.根据权利要求7所述的载具，其特征在于，所述载具具体为船舶，所述船舶的动力部件(80)具体为位于船体外部与水接触并提供行进动力的轮机和外壳部分船体，所述船舶的惯性部件(81)具体为位于船体内部载重作用的其余部分船体。10.根据权利要求7至9任意一项所述的载具，其特征在于，所述能量转化与储能装置均设置在动力部件和惯性部件之间的水平方向的结合部，并且分别设置在所述惯性部件的前后两侧。
【文档编号】F03G3/00GK105840438SQ201610369368
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】曾斌
【申请人】曾斌