一种基于波浪能及太阳能和风能发电的可控制灯浮标的制作方法

本发明属于可再生能源与控制技术领域，具体涉及一种基于波浪能及太阳能和风能发电的可控制灯浮标。

背景技术：

可再生能源发电技术日益成为各国研究的热点，太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体太阳能电池组成,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。风力发电是风能可以通过风车之风力发电机来提取电力。当风吹动叶片时,风力带动叶片绕轴旋转,使得风能转化为电能的一种装置。波浪发电是将波力转换为压缩空气来驱动发电机发电。

目前，上述三种能源:波浪能发电、太阳能发电和风力发电,在发电上各自独立发电运作,不但效率受限,且空间各自独立,若能将上述发电装置建立在同一装置上,达到发电的目的,将可增加发电效率和有效利用空间。尤其是结合远程控制，特别针对灯浮标，灯浮标的位置与供能尤为重要。本发明主要通过可再生能源与控制结合，使其灯浮标能更加便携、智能的为不同的任务需求服务。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于波浪能及太阳能和风能发电的可控制灯浮标。灯浮标能更加便携、智能的为不同的任务需求服务；即可以远程控制装置位置，其地理分布、季节变化、昼夜交替又不会影响其正常使用。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于波浪能及太阳能和风能发电的可控制灯浮标，包括波浪发电装置、风力发电装置、太阳能发电装置、照明装置和浮体；所述的波浪发电装置分布在浮体的四周；所述的风力发电装置包括五个叶片、一个旋转轴、增速机和风力发电机；照明装置和风力发电装置与浮体之间通过支撑杆连接；所述的太阳能发电装置包括太阳能板、光传感器和转子，太阳能板安装在风力发电装置中的叶片的前端部分，光传感器和转子安装在叶片底部；所述的照明装置包括灯罩、灯泡和控制开关，照明装置安装在叶片旋转中心后面，控制开关受控制系统接收远程操控指令。

所述的波浪发电装置包括振荡浮子、连杆、齿条、增速机、传动轴和波浪能发电机；所述的振荡浮子通过连杆与齿条相连，增速机一端与齿条相连，另一端通过传动轴与波浪能发电机相连。

所述的浮体包括电容器、电机、两个螺旋桨、传动轴、浆轴和远程控制系统；浮体内部布置传动轴、电容器、控制系统、电机、波浪能发电机和各种导线；电容器连接控制中心，同时储存波浪能、风力和太阳能板产生的电能；以照明装置为参照，两个螺旋桨位于浮体后部分。

所述的波浪发电装置、风力发电装置、太阳能发电装置和照明装置都为抗海水腐蚀复合材料。

所述的风力发电装置的叶片使用玻璃钢或碳纤维来制造。

本发明有益效果在于：

(1)本发明的一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计，三者太阳能、风能和波浪能发电在同一装置中实现，电能产生效率提升和节省空间；

(2)本发明可以远程控制灯浮标运动，使其灯浮标能更加便携、智能的为不同的任务需求服务。

附图说明

图1为本发明等轴测视图；

图2为本发明正视图；

图3为本发明侧视图；

图4为波浪发电过程示意图；

图5为太阳能板调整位置示意图；

图6为浮体某剖面设备布置示意图；

图7为控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步描述。

本发明的目的在于提供一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标，主要包括波浪发电装置、风力发电装置、太阳能发电装置、照明装置以及浮体组成，该灯浮标具有远程控制运动功能。波浪发电装置由振荡浮子、连杆、齿条、增速机、传动轴和发电机组成。风力发电装置由叶片、增速机、旋转轴和风力发电机组成。太阳能发电装置由叶片上的太阳能板、光传感器和转子组成。照明装置有灯罩、灯泡以及控制开关组成。浮体由电容器、电机、螺旋桨、浆轴和远程控制系统组成。本发明的一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计：由浮子上下升沉运动，将波能转化为电能直接提供螺旋桨转动控制浮体运动；太阳能板与风力发电为照明系统的运行提供电能；使其达到太阳能发电、风力发电和波浪发电一体的装置。该装置携带方便，将运用于船舶靠港、海上昼夜发出可识信号和海洋环境监测等。由于电容器的储备设计，其地理分布、季节变化、昼夜交替不会影响其正常使用。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标，包括波浪发电装置、风力发电装置、太阳能发电装置、照明装置以及浮体组成，该灯浮标具有远程控制运动功能。波浪发电装置由振荡浮子、连杆、齿条、增速机、传动轴和发电机组成。风力发电装置由五个叶片、一个旋转轴、增速机和风力发电机组成。太阳能发电装置由太阳能板、光传感器和转子组成。照明装置由有灯罩、灯泡以及控制开关组成。浮体由电容器、电机、两个螺旋桨、传动轴、浆轴和远程控制系统组成。所述的波浪发电装置分布在浮体的四周，根据具体要求可自行设计数量；风力发电的叶片与浮体之间用支撑杆连接，其背后连接照明设备，支撑杆里布置各种器件连接的导线。叶片上安装太阳能板，其叶片可根据光传感器绕其底部转子旋转至受太阳能最大强度的位置处。螺旋桨和照明设备接收远程控制系统的指令。所述的各类型设备都为抗海水腐蚀复合材料。

本发明还包括这样一些特征：

1.波浪能发电装置的振荡浮子上连接齿条，将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动，利用增速机将转速提高，最后通过传动轴驱动发电机发电。风力发电是由于风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。此叶片的材料要求强度高、重量轻，从而使用玻璃钢或碳纤维来制造。

2.灯泡的功率根据其应用需求自行选择，控制开关受控制系统接收远程操控指令。

3.电容器作为提供整个设备运行的储能装置，电机通过控制系统接收远程操控指令，经过浆轴驱动两个螺旋桨的转速来控制浮体运动。

本发明的一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计工作原理是：

(1)波浪能、太阳能和风力发电设计原理：波浪发电是将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动，利用增速机将转速提高，最后驱动发电机发电。太阳能板安装在风力发电装置的叶片上，太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体太阳能电池组成,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能，当太阳能板接收到光能时，叶片底部的转子会使太阳能板转动到接收太阳能的最佳位置，使其更高效的发电。风力发电是风能可以通过风车之风力发电机来提取电力。当风吹动叶片时,风力带动叶片绕轴旋转,使得风能转化为电能。

(2)可控制灯浮标工作原理：由于能源采取可再生能源，使灯浮标的供电不受地理分布、季节变化、昼夜交替的影响。太阳能板、风力发电装置和波浪能发电装置产生的电能会储备进电容器，以便使整个装置能任何时候正常运行。电机通过控制系统接收远程指令，经过浆轴驱动两个螺旋桨的转速来控制浮体运动，且照明系统的控制开关也接收远程指令。

一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标，主要包括波浪发电装置、风力发电装置、太阳能发电装置、照明装置以及浮体组成。含有振荡浮子、连杆、齿条、增速机、传动轴、波浪能发电机、叶片、旋转轴、风力发电机、太阳能板、光传感器、转子、灯罩、灯泡、控制开关、电容器、螺旋桨、浆轴和远程控制系统。

波浪发电装置的振荡浮子分布在浮体的四周，根据具体要求可自行设计数量；浮体里布置电容器、电机、两个螺旋桨、浆轴和远程控制系统。风力发电的叶片与浮体之间用支撑杆连接，其背后连接照明设备；支撑杆里布置各种器件连接的导线。叶片上安装太阳能板，其叶片可根据光传感器绕其底部转子旋转至受太阳能最佳(最大强度)的位置处。螺旋桨和照明设备接收远程控制系统的指令。

波浪发电装置由振荡浮子、连杆、齿条、增速机、传动轴和发电机组成。振荡浮子通过连杆连接齿条，将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动，利用增速机将转速提高，最后驱动发电机发电。

风力发电装置由五个叶片、一个旋转轴、增速机和风力发电机组成。利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。此叶片的材料要求强度高、重量轻，从而使用玻璃钢或碳纤维来制造。

太阳能发电装置由太阳能板、光传感器和转子组成。其叶片可根据光传感器绕其底部转子旋转至受太阳能最大强度的位置处。

照明装置由有灯罩、灯泡以及控制开关组成。灯泡的功率根据其应用需求自行安装，控制开关受控制系统接收远程操控指令。

浮体由电容器、电机、两个螺旋桨、浆轴和远程控制系统组成。电容器作为提供整个设备运行的储能装置，电机通过控制系统接收远程操控指令，经过浆轴驱动两个螺旋桨的转速来控制浮体运动。

具体的工作过程如下：

波浪发电是将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动驱动发电机发电。太阳能发电是太阳能板暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。风力发电是风能可以通过风车之风力发电机来提取电力。当风吹动叶片时,风力带动叶片绕轴旋转,使得风能转化为电能。电能储备在电容器里供应此设备各种功能运行，并且可通过远程控制来操控照明设备的开关和运动方向。

结合图1本发明等轴测视图、图2本发明正视图、图3本发明侧视图和图6浮体某剖面设备布置示意图，本发明的基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标由振荡浮子1、齿条2、连杆3、增速机4、螺旋桨5、浆轴6、浮体7、支撑杆8、太阳能板9、叶片10、光传感器和转子11、灯罩和灯泡12、旋转轴13、传动轴14、电容器15、控制系统16、电机17和波浪能发电机18组成。从图1、图2和图3来看，波浪发电装置分布在浮体7四周，具体数量和大小根据任务需求自行设计，本专利以4个为例作为说明。照明设备和风力发电装置与浮体之间用支撑杆连接，且太阳能板安装在叶片的前端部分，转子和光传感器安装在叶片底部，照明装置安装在叶片旋转中心后面。

再根据图6，浮体内部布置传动轴14、电容器15、控制系统16、电机17、波浪能发电机18和各种导线等。电容器连接控制中心，同时储存波浪能、风力和太阳能板产生的电能。以照明装置为参照，两个螺旋桨位于浮体后部分。通过合理的设计，使此装置运行时满足重心与浮心一致。

图4和图5展示的是波浪发电过程示意图和太阳能板调整位置示意图，当波浪发电时，波浪运动将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动，利用增速机将转速提高，最后通过传动轴驱动发电机发电。太阳能板安装在风力发电装置的叶片上，太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,当太阳能板接收到光能时，叶片底部的转子会使太阳能板转动到接收太阳能的最佳位置，使其更高效的发电。

图7展示的是控制系统原理图，该控制系统可通过远程遥控器传达任务指令。当控制中心接收到光传感器信号时，会自动调整叶片位置使太阳能板处于接收最大光感强度位置。根据不同任务需求，可通过控制两个螺旋桨的转速使浮体运动，当距离达到最大控制距离时，该装置会自动返回。由于任务需求不同时，此设备处于不同环境，可通过远程遥控器控制发电以及照明设备的开关。

结合图1至图7，本发明的一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计工作原理是：

当灯浮标用于不同任务需求时，由于能源采取可再生能源，使灯浮标的供电不受地理分布、季节变化、昼夜交替的影响。太阳能板、风力发电装置和波浪能发电装置产生的电能会储备进电容器，以便使整个装置能任何时候正常运行。电机通过控制系统接收远程指令，经过浆轴驱动两个螺旋桨的转速来控制浮体运动，且照明系统的控制开关也接收远程指令。

综上所述：一种基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计，涉及可再生能源与控制领域。本发明力求实现灯浮标能更加便携、智能的服务于不同的任务需求，本发明的基于波浪能、太阳能和风力发电的可控制灯浮标设计，包括振荡浮子1、齿条2、连杆3，增速机4、螺旋桨5、浆轴6、浮体7、支撑杆8、太阳能板9、叶片10、光传感器和转子11、灯罩和灯泡12、旋转轴13、传动轴14、电容器15、控制系统16、电机17和波浪能发电机18。本发明设计有控制系统，可实现对可再生能源的利用和对灯浮标运动方向的任意控制，从达到更加节能、智能使用灯浮标的目的。