一种海洋浮标浪涌发条供电装置的制作方法

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种海洋浮标浪涌发条供电装置。

背景技术：

海洋观测站主要以大面积分布的海洋浮标为主，海洋浮标能够长期对海洋的水文水质和海洋气象进行监测，为海洋研究、石油开采、国防和船只远航带来极为重要的信息资料，因此海洋浮标需要不停地进行工作，而供电的持续性是海洋浮标能长时间工作的标准。

现有的海洋浮标供电装置通常采用太阳能系统供电，通过四周固定多个太阳能电池板吸收光能并转换为电能存储在蓄电池内供海洋浮标上的用电设备使用，但太阳能电池板发电效率较低，造价成本较高，且在海洋恶劣天气下寿命较短，其维护成本较高，维护难度较大，且太阳能电池板等发电量占地面积较大，不适宜在较小的海洋浮标上使用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在太阳能供电效率低，占地面积大，且使用成本较高的缺点，而提出的一种海洋浮标浪涌发条供电装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种海洋浮标浪涌发条供电装置，包括浮台，所述浮台上架空安装有箱体，避免了供电用的箱体与易被海水浸湿的浮台的表面接触，降低了海水腐蚀的可能性以及漏电短路的可能性，增加装置的安全性，所述箱体内从上到下依次分为电能腔、转换腔和传动腔，所述传动腔的中心转动安装有传动轴，所述传动轴上安装有传动齿轮，所述传动腔的四周等距转动插设有多个动力轴，每个所述动力轴上均安装有动力齿轮，且每个动力齿轮均与传动齿轮啮合，且动力齿轮的直径大于传动齿轮的直径，所述传动腔的边缘等距转动安装有多个棘爪，且多个棘爪分别抵在多个动力齿轮上，所述传动轴的上端延伸至转换腔内并安装有转换机构，所述电能腔内安装有蓄电池和多个环形等距设置的发电机，每个所述发电机的电机轴均延伸至转换腔内并安装有发电齿轮，每个所述动力轴的下端均延伸至浮台的下方并安装有水轮扇。

优选地，所述转换机构为齿轮盘，且每个发电齿轮均与齿轮盘啮合，且齿轮盘的直径大于传动齿轮的直径和发电齿轮的直径；

洋流涌动使得海水冲撞在水轮扇上，冲撞力的分力使得水轮扇转动，则每个动力轴均转动，使得每个动力齿轮均发生转动现象，而由于每个动力齿轮上均有棘爪阻挡以限制动力齿轮的旋转方向，则当洋流冲撞仅能够使得水轮扇沿一个方向转动，保证多个动力齿轮的旋转方向一致，且动力齿轮的直径大于传动齿轮的之间，使得啮合转动的传动齿轮被促进，则使得传动轴的转速增加，而齿轮盘与传动齿轮固定在同一个传动轴上，则齿轮盘角速度等于传动齿轮的角速度，由于齿轮盘的直径大于传动齿轮的直径和发电齿轮的直径，则齿轮盘的线速度大于传动齿轮的线速度，则发电齿轮的转速大于齿轮盘的转速，使得发电机的电机轴转速增加，即增加装置的发电效率，且整个装置结构简单，制造成本低，维护简单。

优选地，所述转换机构为发条盘，所述发条盘的上下面分别安装有轴心柱和轴心管，且轴心柱和轴心管分别转动安装在传动腔的顶壁和底壁上，所述发条盘内安装有发条，所述传动轴的上端沿轴心管延伸至发条盘内并安装在发条上，所述发条盘的外侧壁上安装有齿环，且每个发电齿轮均与齿环啮合，且齿环的直径大于发电齿轮的直径和传动齿轮的直径；

传动齿轮通过传动轴使得发条盘内的发条转动收紧，由于传动齿轮与多个动力齿轮啮合，而多个动力齿轮被多个棘爪限制反向转动，则传动齿轮也被限制反向转动，而收紧的发条具有逐渐向外扩展的力，则发条盘被发条的扩展带动旋转，则发条盘侧壁上的齿环旋转，由于齿环的直径大于传动齿轮的直径和发电齿轮的直径，则齿环的角速度等于同轴转动的传动齿轮，则齿环的线速度大于传动齿轮，则发电齿轮的转速大于齿环的转速，则提高的发电的效率，且发条能够将传动轴的旋转能量存储并缓慢释放成发条盘和齿环的旋转量，使得不定时的洋流涌动的能量存储在发条内缓慢释放发电，即能够保持发电的连续性，避免发电中断而造成设备断电。

优选地，所述水轮扇转动嵌设有扭簧，所述动力轴的下端插设在扭簧内并与扭簧的一端固定连接；

动力轴通过扭簧与水轮扇连接，水轮扇由于动力齿轮被棘爪限制转动方向而只能朝一个方向转动才能使动力轴转动，则当洋流涌动方向与动力轴的可转动方向相反时，动力轴与水轮扇之间发生相对转动，扭簧收紧缓冲洋流的冲力，避免水轮扇受到洋流的直接冲力而损坏，且一次洋流过后，扭簧将收紧储存的能量释放，使得水轮扇沿动力轴的可转动方向转动，则带动动力轴转动，从而使得动力齿轮转动，使得装置及时在逆向洋流的情况下也能够进行发电，增加装置的适用性。

本发明具有以下有益效果：

1、装置通过水轮扇将海洋洋流的势能转换为可旋转的机械能，并通过动力齿轮、传动齿轮、齿轮盘或齿环、发电齿轮将旋转量放大并输出到发电机，增加发电的效率，且发电机的发电效率远大于太阳能电池板的发电效率，且无论白天或黑夜均能够发电，整个装置结构简单，制造成本较低，维护成本和难度较低，且相同发电效率的电机占地远小于太阳能电池板，适合在海洋浮标上使用。

2、动力齿轮直径大于传动齿轮，传动齿轮直径小于齿轮盘或齿环，齿轮盘或齿环的直径大于发电齿轮，则能够将较小洋流转换为较高转速的发电齿轮，增加发电效率，且只需较小的水轮扇即可进行发电，进一步降低装置的体积以及装置的制造成本。

3、多个棘爪抵住动力齿轮，使得动力齿轮的转动方向被锁定，即能够避免各个动力齿轮因无规则流动的洋流而发生不同方向的旋转，即能够避免装置损坏，且多个动力齿轮多个棘爪限制被沿同一方向转动能够促进传动齿轮转动，从而增加转换的效率。

4、发条能够通过收缩将传动齿轮的转动的机械能存储，然后通过转动发条盘和齿环将存储的机械能缓慢释放，使得转动速度变换较为均匀，降低发电机的损耗，且发条能够使得将无规则的洋流势能转换为持续不断的机械能，从而使得发电存储较为连续，避免电力供能出现中断而影响用电设备。

5、动力轴和水轮扇之间通过扭簧连接，则无规则的洋流冲撞水轮扇时，当冲撞方向与动力轴可转动方向不一致时，水轮扇反向转动使得动力轴与水轮扇之间发生相对转动，则扭簧收缩缓冲并存储势能，当洋流流过后，扭簧释放存储的势能，水轮扇正向转动并带动动力轴转动发电，使得装置能够在无规则洋流情况下发电，增加装置的适用性。

综上所述，本发明通过水轮扇将洋流势能转换为旋转的机械能，然后通过发电机将旋转的机械能转换为电能存储，且装置结构简单，制造成本较低，后期维护成本和难度较低，且占地面积较小，在白天和黑夜、晴雨天、无规则洋流等情况下均能够发电存储，适合海洋浮标所处环境。

附图说明

图1为本发明提出的一种海洋浮标浪涌发条供电装置的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为实施例二的结构示意图；

图4为图3中b处放大图；

图5为实施例三的结构示意图。

图中：1浮台、2箱体、3、4蓄电池、5发电机、6发电齿轮、7棘爪、8动力齿轮、9动力轴、10水轮扇、11传动轴、12传动齿轮、13齿轮盘、14发条盘、15轴心柱、16轴心管、17发条、18齿环、19扭簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

参照图1-2，一种海洋浮标浪涌发条供电装置，包括浮台1，浮台1上架空安装有箱体2，避免了供电用的箱体2与易被海水浸湿的浮台1的表面接触，降低了海水腐蚀的可能性以及漏电短路的可能性，增加装置的安全性，箱体2内从上到下依次分为电能腔、转换腔和传动腔，传动腔的中心转动安装有传动轴11，传动轴11上安装有传动齿轮12，传动腔的四周等距转动插设有多个动力轴9，每个动力轴9上均安装有动力齿轮8，且每个动力齿轮8均与传动齿轮12啮合，且动力齿轮8的直径大于传动齿轮12的直径，传动腔的边缘等距转动安装有多个棘爪7，且多个棘爪7分别抵在多个动力齿轮8上，传动轴11的上端延伸至转换腔内并安装有转换机构，电能腔内安装有蓄电池4和多个环形等距设置的发电机5，每个发电机5的电机轴均延伸至转换腔内并安装有发电齿轮6，每个动力轴9的下端均延伸至浮台1的下方并安装有水轮扇10。

转换机构为齿轮盘13，且每个发电齿轮6均与齿轮盘13啮合，且齿轮盘13的直径大于传动齿轮12的直径和发电齿轮6的直径；

洋流涌动使得海水冲撞在水轮扇10上，冲撞力的分力使得水轮扇10转动，则每个动力轴9均转动，使得每个动力齿轮8均发生转动现象，而由于每个动力齿轮8上均有棘爪7阻挡以限制动力齿轮8的旋转方向，则当洋流冲撞仅能够使得水轮扇10沿一个方向转动，保证多个动力齿轮8的旋转方向一致，且动力齿轮8的直径大于传动齿轮12的之间，使得啮合转动的传动齿轮12被促进，则使得传动轴11的转速增加，而齿轮盘13与传动齿轮12固定在同一个传动轴11上，则齿轮盘13角速度等于传动齿轮12的角速度，由于齿轮盘13的直径大于传动齿轮12的直径和发电齿轮6的直径，则齿轮盘13的线速度大于传动齿轮12的线速度，则发电齿轮6的转速大于齿轮盘13的转速，使得发电机5的电机轴转速增加，即增加发电效率。

本实施例中，洋流的势能撞击在水轮扇10上，水轮扇10转动通过动力轴9使得动力齿轮8转动，而动力齿轮8受棘爪7的限制只能沿一个方向转动，则水轮扇10被不规则的洋流冲撞时只能向一个方向转动，则动力齿轮8转动使得传动齿轮12转动，由于动力齿轮8的直径大于传动齿轮12的直径，则传动齿轮12的转速增加，传动齿轮12通过传动轴11使得齿轮盘13转动，由于齿轮盘13的直径大于传动齿轮12的直径，则齿轮盘13的线速度大于传动齿轮12的线速度，而齿轮盘13的直径大于发电齿轮6的直径，则使得发电齿轮6的转速大于齿轮盘13的转速，即发电齿轮6被二次加速，则使得发电机5的电机轴被二次加速，增加发电的效率，且整个装置结构简单，制造成本低，便于后期维护。

实施例二：

参照图3-4，一种海洋浮标浪涌发条供电装置，其与实施例一基本一致，区别在于：

转换机构为发条盘14，发条盘14的上下面分别安装有轴心柱15和轴心管16，且轴心柱15和轴心管16分别转动安装在传动腔的顶壁和底壁上，发条盘14内安装有发条17，传动轴11的上端沿轴心管16延伸至发条盘14内并安装在发条17上，发条盘14的外侧壁上安装有齿环18，且每个发电齿轮6均与齿环18啮合，且齿环18的直径大于发电齿轮6的直径和传动齿轮12的直径；

传动齿轮12通过传动轴11使得发条盘14内的发条17转动收紧，由于传动齿轮12与多个动力齿轮8啮合，而多个动力齿轮8被多个棘爪7限制反向转动，则传动齿轮12也被限制反向转动，而收紧的发条17具有逐渐向外扩展的力，则发条盘14被发条17的扩展带动旋转，则发条盘14侧壁上的齿环18旋转，由于齿环18的直径大于传动齿轮12的直径和发电齿轮6的直径，则齿环18的角速度等于同轴转动的传动齿轮12，则齿环18的线速度大于传动齿轮12，则发电齿轮6的转速大于齿环18的转速，则提高的发电的能力，且发条17能够将传动轴11的旋转能量存储并缓慢释放成发条盘14和齿环18的旋转量，使得不定时的洋流涌动的能量存储在发条17内缓慢释放发电，即能够保持发电的连续性，避免发电中断而造成设备断电。

本实施例中，传动齿轮12的转动量通过传动轴11转动发条17收缩存储在发条17内，发条17通过发条盘14将存储的能量缓慢释放并使得发条盘14和齿环18转动，齿环18转动使得发电齿轮6转动，即发条17将传动齿轮12传递的转动量存储并逐渐释放，使得发电齿轮6受齿环18啮合传动较为平稳均匀，降低发电机5的损耗，且能够在不定期的洋流中以发条17存储机械能的方式持续发电，使得发电连续不间断，避免用电设备供电中断。

实施例三：

如图5，一种海洋浮标浪涌发条供电装置，其与实施例一基本一致，区别在于：

水轮扇10转动嵌设有扭簧19，动力轴9的下端插设在扭簧19内并与扭簧19的一端固定连接；

动力轴9通过扭簧19与水轮扇10连接，水轮扇10由于动力齿轮8被棘爪7限制转动方向而只能朝一个方向转动才能使动力轴9转动，则当洋流涌动方向与动力轴9的可转动方向相反时，动力轴9与水轮扇10之间发生相对转动，扭簧19收紧缓冲洋流的冲力，避免水轮扇10受到洋流的直接冲力而损坏，且一次洋流过后，扭簧19将收紧储存的能量释放，使得水轮扇10沿动力轴9的可转动方向转动，则带动动力轴9转动，从而使得动力齿轮8转动，使得装置及时在逆向洋流的情况下也能够进行发电，增加装置的适用性。

本实施例中，洋流冲击角度为任意角度，当洋流冲击与动力轴9的可转动方向相反时，动力轴9与水轮扇10之间发生相对转动，则扭簧19收紧储能，当洋流流过后，扭簧19扩展使得水轮扇10反向转动并带动动力轴9转动，则使得动力轴9能够转动发电，即使得装置能够在任意洋流情况下均能够进行发电储能工作，增加装置的适用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。