一种振动能量采集装置

本发明属于能量采集，具体涉及一种振动能量采集装置。

背景技术：

1、远洋货轮及天然气运输船、石油运输船等特殊船舶由于船体面积较大，且发电装置在船头处，难以在全船各处铺设电气管道。而船舶各处均需要各类传感器持续监测船舶运输货物的状态及船舶运行的安全状况，并构建无线传感网络以时刻监测货物状态，保证运行安全。由于电气管道难以在全船各处铺设，难以为各类传感器持续供电，且无线传感网络最难以解决的问题便是各传感器网络节点的独立电源供电。

2、据调查检索，目前能解决这种情况且广泛应用的方法为：为各个传感器加装蓄电池等电源进行供电。该方法能在一定程度上解决问题，但远洋货轮等船舶在海上航行时间长，且海上环境恶劣，普通蓄电池难以长时间持续供电，并可能由于环境问题导致蓄电池损坏造成安全隐患，且普通大容量蓄电池重量较大，增加船舶负荷，从而增加运输成本，增加碳排放。

3、船舶运行时由于波浪、转向等原因，会产生全方位的振动，为惯性纳米摩擦发电提供可能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种振动能量采集装置，以解决现有技术中，为各个传感器加装蓄电池等电源进行供电。该方法能在一定程度上解决问题，但远洋货轮等船舶在海上航行时间长，且海上环境恶劣，普通蓄电池难以长时间持续供电，并可能由于环境问题导致蓄电池损坏造成安全隐患，且普通大容量蓄电池重量较大，增加船舶负荷，从而增加运输成本，增加碳排放的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种振动能量采集装置，包括外壳，所述外壳内设有振动发电装置；所述振动发电装置包括设在外壳内部的盒体，所述盒体的内壁上设有摩擦片，所述盒体内部一端设有与其转动连接的转轴，所述转轴上固定套设有惯性摆，所述惯性摆上设有摩擦体；所述摩擦体与摩擦片接触；所述摩擦体与摩擦片通过相互摩擦产生电能。

4、该技术方案中，需要说明的是，摩擦体为聚四氟乙烯球，摩擦片为铜胶带，本方案中，外壳安装在船舶上，船舶航行时，船舶由于波浪、转向等原因产生全方位的振动，使外壳产生振动，此时，盒体内部的惯性摆由于惯性原因，惯性摆开始转动，惯性摆转动带动摩擦体转动，摩擦体转动与盒体内壁上的摩擦片产生摩擦，进而产生电能，电能通过电线传输至设置好的蓄电池内进行储存，以对各个传感器进行供电，由此将机械能转换为电能。综上所述，本发明中，船舶振动产生的机械能转换的电能用于为船舶各类传感器的供电，为无线传感网络节点提供了电量来源，解决了远洋货轮等船舶难以铺设电气管道处电量全天候、长时间持续供给的问题。

5、优选的，所述外壳包括支撑件和球副组件；所述支撑件的一端设有第一凹槽，所述球副组件包括球形壳，所述球形壳与第一凹槽球副连接，所述振动发电装置设在球形壳内。所述球副组件还包括第二凹槽，所述第二凹槽设在球形壳的一端；所述球副组件为多个，多个所述球副组件端部依次通过第二凹槽和球形壳的配合球副连接。所述外壳呈毛毛虫形状。

6、该技术方案中，需要说明的是，由于球形壳与第一凹槽或第二凹槽为球副连接，因此，使得球形壳可在凹槽内发生摆动，进一步的，由于有多个球副组件，且相互依次球副连接，呈毛毛虫状，当船舶发生振动时，多节连起来一起像草一样摆动，当外壳发生摆动时，则会带动其内部的惯性摆摆动，进一步增强对机械能量的收集效率。

7、优选的，每个所述振动发电装置与水平面之间的夹角都不同。

8、该技术方案中，需要说明的是，由于有六个球副组件，因此则有六个振动发电装置，即有六个盒体，六个盒体从左至右与水平面之间的角度分别为0度、30度、60度、90度、120度和150度，各角度的盒体间通过螺栓螺母固定在球形壳中，多角度的设计，便于本装置收集各角度的能量，实现多方位的振动能量的收集与转换，进而提高发电效率。

9、优选的，所述惯性摆包括转盘，所述转盘的中心与转轴固定连接，所述转盘的端部贯穿设有第一减重口，所述转盘的顶部还设有若干第一放置槽，若干所述第一放置槽沿转盘的周向间隔设置，每个所述第一放置槽远离转轴的一侧都贯穿转盘的侧壁形成第一开口，且每个所述第一放置槽内都设有摩擦体，所述摩擦体侧壁从第一开口穿出与摩擦片接触。

10、该技术方案中，需要说明的是，盒体为组合式结构，包括盒身和盒盖，两者之间为可拆卸连接，本方案中，减重口位于转轴的一侧，由于减重口的设置，使得转盘一侧的重量减轻，而另一侧的重量相对的增加，进而形成类似于偏心轮的结构，即转轴在远离减重口的一侧重量更重，更利于惯性摆动；即本方案中，通过转盘的摆动，则会带动位于第一放置槽内的摩擦体(聚四氟乙烯球)旋转，摩擦体(聚四氟乙烯球)旋转则会对盒体内壁上的摩擦片(铜胶带)产生摩擦，进而产生电能。

11、优选的，所述惯性摆还包括盖体，所述盖体远离转盘的一端与盒体转动连接，所述盖体上贯穿设有与第一减重口对应的第二减重口，所述盖体上还设有若干与第一放置槽对应的第二放置槽，所述摩擦体位于第一放置槽和第二放置槽内，所述盖体朝向转盘的一端设有若干固定销，所述转盘上设有若干与固定销对应的固定孔，所述固定销插入固定孔内。

12、该技术方案中，需要说明的是，盖体的设置主要用以对摩擦体进行限位，即通过盖体上的第二放置槽与转盘的上第一放置槽配合，将摩擦体半包裹，以达到对摩擦体的限位，而通过设置的固定销和固定孔用以实现转盘和盖体的安装于拆卸。

13、优选的，所述转盘的端部设有配重块。

14、该技术方案中，需要说明的是，配重块位于转轴远离减重口的一侧，通过配重块的设置，进一步增加转盘实心部分的重量，进一步提升了惯性摆动效率。

15、优选的，所述外壳的一端设有风能发电装置，所述风能发电装置包括支架和发电机，所述发电机的端部设有主轴，所述主轴的侧壁上设有若干扇叶。

16、该技术方案中，需要说明的是，海风吹动扇叶转动，由于扇叶结构，只能逆时针转动，带动电机主轴逆时针转动，实现将风能转换为电能，并通过电机内的电池对电能进行储存。

17、优选的，所述支架上设有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括若干倾斜角度不同的支撑杆，所述支撑杆的端部设有太阳能板，所述支架上还覆盖有柔性太阳能板。

18、该技术方案中，需要说明的是，太阳能板具体为五块，五块太阳能板以不同角度安装在支架上，加大太阳照射面积，以采集来自不同方向的太阳能，柔性太阳能板以进一步增加太阳照射面积，实现各个方向的太阳能采集，提高太阳能采集的效率。

19、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

20、1.本发明中，船舶振动产生的机械能通过惯性摆装置转换为电能，电能用于为船舶各类传感器的供电，为无线传感网络节点提供了电量来源，解决了远洋货轮等船舶难以铺设电气管道处电量全天候、长时间持续供给的问题；

21、2.本发明中，由于球形壳与第一凹槽或第二凹槽为球副连接，因此，使得球形壳可在凹槽内发生摆动，进一步的，由于有多个球副组件，且相互依次球副连接，呈毛毛虫状，当船舶发生振动时，多节连起来一起像草一样摆动，当外壳发生摆动时，则会带动其内部的惯性摆摆动，进一步增强对机械能量的收集效率；毛毛虫外壳可以在一定程度上保护内部的惯性摆，降低恶劣环境对惯性摆的侵蚀，增加使用寿命，提高装置可靠性。也可以利用鞭梢效应增加振动幅度，提高发电效率；

22、3.本发明中，由于有六个球副组件，因此则有六个振动发电装置，即有六个盒体，六个盒体从左至右与水平面之间的角度分别为0度、30度、60度、90度、120度和150度，各角度的盒体间通过螺栓螺母固定在球形壳中，多角度的设计，便于本装置收集各角度的能量，实现多方位的振动能量的收集与转换，进而提高发电效率；

23、4.本发明中，通过配重块的设置，进一步增加转盘实心部分的重量，进一步提升了惯性摆动效率；

24、5.本发明中，同时对风能、太阳能和船舶振动的机械能进行采集，实现风、光、机械能结合，在船舶行驶的各种环境中均有模块工作进行发电，提高装置的适用性和可靠性，保证全天候、长时间的电量持续供给。