專利名稱：一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)。為一種利用棧橋上行人行走時對地面的擠壓力和小型車輛對減速帶的碾壓作用轉(zhuǎn)換為電能供躉船和碼頭日常生活及亮化的系統(tǒng)。
技術背景隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源緊缺和污染問題越來越引起人們的重視，船舶制造業(yè)和航運業(yè)的節(jié)能減排問題更是引起了全世界的持續(xù)關注，低碳的思想已成為利用新能源的一個趨勢。電能是比較環(huán)保的能源，但電能的獲取卻存在諸多不環(huán)保的因素。傳統(tǒng)的產(chǎn)生電能方式有火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電與核能發(fā)電等。其中火力發(fā)電的方式存在消耗一次性能源增加空氣污染的問題；水力和風力發(fā)電的發(fā)電能力受季節(jié)天氣等多種因素的影響；核能發(fā)電因其設備比較昂貴使用還不廣泛。壓力發(fā)電這種點滴式能源存儲具有推廣的前景。目前已公開的壓力發(fā)電裝置專利基本上都是針對陸上交通而進行設計的。尚沒有針對水上用電的壓力發(fā)電裝置。CN101120829A公開了一種利用人在地面行走時人對鞋底的擠壓運動發(fā)電的發(fā)電鞋，該裝置的壓力發(fā)電器至少由二個軟磁芯、二個線圈、一個永磁體、一個彈力裝置、一個永磁體導槽和一個壓力傳導板、一個線圈骨架所組成。該裝置主要是由于人對鞋底的擠壓力較小，因而磁體直接使用復位彈力裝置。對于減速帶而言所受碾壓較大，能量損失大，則不適合。對于形變小的橋面鋪設也受限制。CN101775887A公開了一種利用人行走時對地面的擠壓運動產(chǎn)生電能的磁懸浮壓力發(fā)電地板，該地板所使用的壓力發(fā)電器至少由一個軟磁芯、一個線圈、一個永磁體、一個彈力裝置、二個定位拉力裝置所組成。該裝置與CN101120829A存在同樣限制，即能量損失大，對于形變小的橋面鋪設也受限制。 CN101^6814A公開了一種鐵軌壓力發(fā)電模塊及系統(tǒng)集成技術，該裝置采用壓電材料及串并聯(lián)技術使電能放大，利用列車運行時所產(chǎn)生的巨大壓力使壓電模塊發(fā)電，所有模塊電能共同匯集到各車站或者專門的電站存儲使用，或經(jīng)逆變與市電聯(lián)網(wǎng)。該發(fā)電裝置針對性強，適用于鐵軌，常年置露于外且鐵軌壓力大導致壓電模塊更換頻繁。上述公開專利都是基于陸上交通的單一動力來源為出發(fā)點而提出的，對于登船棧橋混合動力來源則受限制。同樣考慮棧橋上橋面形變并不大，減速帶可以有一定起伏，加之橋面傾斜導致鋪設有一定限制，為了更有效地利用碼頭環(huán)境的動力資源，需設計一種靈活、 高效收集能量以及便于在棧橋上鋪設的發(fā)電裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于發(fā)掘船上可利用能源的潛能，使其高效方便地生產(chǎn)電能， 設計一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)。本實用新型的技術方案一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，包括減速帶上安裝的永磁壓力發(fā)電器，壓電材料發(fā)電裝置，蓄電池組，電容器組，直流配電系統(tǒng)，直流輸電系統(tǒng)，直-交逆變電源系統(tǒng)和交流輸出系統(tǒng)，其減速帶上安裝的永磁壓力發(fā)電器與壓電材料發(fā)電裝置發(fā)電部分并聯(lián)，然后用電纜通過電纜通道接入碼頭或躉船的電氣室內(nèi)蓄電池組和平滑電力電容器組輸入端，蓄電池組和電容器組輸出端引出線一路依次連接直流配電系統(tǒng)，直流輸電系統(tǒng)，躉船及碼頭用電負載，另一路依次連接直-交逆變電源系統(tǒng)，交流輸出系統(tǒng)，躉船及碼頭用電負載。本實用新型中所述的永磁壓力發(fā)電減速帶是減速帶上安裝永磁壓力發(fā)電器裝置， 由四個永磁體、兩個長條形軟磁芯，二個馬蹄形軟磁芯、線圈骨架、四個馬蹄形軟磁芯線圈、 四個楞次線圈、及兩個水平長條形軟磁芯線圈組成，兩個永磁體之間有隔離彈簧隔開，永磁體與隔離彈簧之間安裝有減震防噪聲墊片，永磁體能在導槽內(nèi)自由滑動，導槽底部安裝有復位彈簧與楞次線圈配合作為永磁體復位裝置。本實用新型所述的壓電材料發(fā)電裝置由有機壓電材料重疊在一起構(gòu)成，有機壓電材料之間用連線相互串聯(lián)，層層隔離，頂層與底層安裝有減震防噪聲墊片，頂部安裝有防水遮擋板，。本實用新型中，壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的結(jié)構(gòu)是，其棧橋由兩條平行鋼軌用鋼結(jié)構(gòu)橫向連接構(gòu)成，其上安裝壓電材料發(fā)電裝置，在兩條鋼軌上開設有滑槽，在壓電材料發(fā)電裝置的防水遮擋板上鋪設有薄型鋼板，其薄型鋼板兩側(cè)突出部分置入兩條鋼軌的槽內(nèi)，薄型鋼板與槽之間留有間隙以容納壓電材料發(fā)電裝置的形變。登船棧橋每天的客流量很大，行人和車輛對橋面的作用力使得橋面和減速帶產(chǎn)生小位移變形從而對橋面和減速帶做功，為了獲得這些損耗的點滴式能量，本實用新型在棧橋上將橋面與減速帶用來收集這些能量。由于減速帶所受較大碾壓力作用，本身可以要求較大形變，故減速帶結(jié)構(gòu)采用永磁體在導槽內(nèi)上下運動，使軟磁芯的磁極不斷改變，通過改變線圈的磁通量產(chǎn)生電動勢，進而產(chǎn)生電能，普通的磁力發(fā)電裝置的復位裝置存在能量的大量流失，本實用新型依靠楞次現(xiàn)象，用楞次線圈與復位彈簧來收集點滴能量，在彈簧與磁體之間裝上減震墊片，實現(xiàn)平穩(wěn)復位，所獲得的電能輸送到直流配電系統(tǒng)、直流輸電系統(tǒng)或輸送到直-交逆變電源系統(tǒng)、交流輸電系統(tǒng)。由于棧橋橋面上形變較小，為了放大電能，將壓電材料串聯(lián)，發(fā)電裝置間采用串并聯(lián)結(jié)合技術，使電壓、電流放大。并且安裝防水裝置和減震裝置，將其布置于減速帶兩側(cè)，所獲得的電能輸送到直流配電系統(tǒng)和直流輸電系統(tǒng)，或者輸送到直-交逆變電源系統(tǒng)和交流輸電系統(tǒng)。將這些電能供躉船、碼頭日常生活、亮化及商業(yè)活動使用。本實用新型的有益效果1、減速帶所采用的永磁發(fā)電器與以往的壓力發(fā)電裝置相比，利用楞次線圈收集了易損失的部分能量。2、將減速帶與橋面不同形變特點混合充分利用，所發(fā)電能供躉船及碼頭日常生活、亮化和商業(yè)活動使用。

圖1為本實用新型中減速帶上安裝的永磁壓力發(fā)電器原理圖圖2為本實用新型中壓電材料發(fā)電裝置剖面圖圖3為登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)示意圖[0019]圖4為壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的主視圖圖5為壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的俯視圖圖6為壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的左視圖圖中1-馬蹄形軟磁芯線圈，2-楞次線圈，3-減震墊片，4-永磁體，5-長條形軟磁芯，6-減速帶，7-水平長條形軟磁芯線圈，8-導槽，11-線圈骨架，12-馬蹄形軟磁芯，14-復位彈簧，15-隔離彈簧，16-壓電材料發(fā)電裝置，17-隔離層，18-壓電材料，19-減震防噪聲墊片，20防水遮擋板，21-引出線，22-連線，23-地線，24-電纜通道，25-電容器組，26-蓄電池組，27-直流配電系統(tǒng)，28-直-交逆變電源系統(tǒng)，29-直流輸出系統(tǒng)，30-交流輸出系統(tǒng)， 31-棧橋兩邊鋼軌，32-滑槽，33-薄型鋼板，34-移動間隙，35-防水減震隔擋層，36-鋼結(jié)構(gòu)，37-鋪設的壓電層。
具體實施方式
圖1為本實用新型中減速帶上安裝的永磁壓力發(fā)電器原理圖，圖中減速帶下的發(fā)電裝置由四個永磁體4、長條形軟磁芯5，二個馬蹄形軟磁芯12、線圈骨架1、2個馬蹄形軟磁芯線圈1、2個楞次線圈2、及水平長條形軟磁芯線圈7組成，兩個永磁體4之間有隔離彈簧 15隔開，永磁體4與隔離彈簧15之間安裝有減震墊片3，永磁體能在導槽8內(nèi)自由滑動，導槽8底部安裝有復位彈簧14，與楞次線圈2配合作為永磁體4復位裝置。永磁體4的厚度是軟磁芯5的兩倍，永磁體的N或S分別正對軟磁芯感應出的S 或N極，軟磁芯在線圈架內(nèi)固定不動，永磁體受兩側(cè)吸引力的作用產(chǎn)生懸浮效果，降低導槽的摩擦系數(shù)。減速帶受車輛碾壓的作用，經(jīng)減震墊片3，將永磁體4沿導槽同步位移到下面。 四個軟磁芯的感應磁極同時改變，磁通量改變產(chǎn)生電能。永磁體繼續(xù)向下運動則會受到彈簧及楞次力的配合阻礙而減緩，達到平穩(wěn)下降的作用，同樣可獲得電能。為了利用較大的壓力，永磁體下方正對的永磁體受到磁力和隔離彈簧向下的力也做相同的運動而獲得電能。 減速帶不斷受到車輛的碾壓，復位彈簧14配合楞次線圈2，平穩(wěn)復位，線圈的磁通量不斷改變，產(chǎn)生交變電流，通過電能存儲與輸出系統(tǒng)來使用。圖2為本實用新型中壓電材料發(fā)電裝置剖面圖，圖中多層有機壓電材料18用隔離層17隔開重疊在一起，相互用連線22串聯(lián)以提高電壓發(fā)電并保護壓電材料。頂層和底層安裝了減震防噪聲墊片19，以減小震動對壓電材料的損害，發(fā)電裝置表面安裝防水遮擋板 20防止水對壓電材料的損害。壓電材料發(fā)電裝置間采用相互串聯(lián)再并聯(lián)的方式，以便于更換材料。圖3為本實用新型之登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)示意圖，永磁壓力發(fā)電減速帶與壓電材料發(fā)電裝置發(fā)電部分并聯(lián)，用電纜通過電纜通道M將電能送至碼頭或躉船的電氣室內(nèi)，接入蓄電池組26和電容器組(平滑電力)25輸入端，根據(jù)需要，蓄電池組沈和電容器組25輸出端將電能由接出線一路接到直流配電系統(tǒng)27，再由直流輸電系統(tǒng)四輸出給躉船、碼頭用電負載供電，另一路接到直-交逆變電源系統(tǒng)觀，再由交流輸出系統(tǒng)30輸出供躉船、碼頭日常生活及商業(yè)活動使用。圖4、5、6分別為壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的主視圖、俯視圖、左視圖。 棧橋由兩條平行鋼軌31用鋼結(jié)構(gòu)36橫向連接構(gòu)成，在其上安裝壓電材料裝置16，在兩條鋼軌上開設有滑槽32，在壓電材料發(fā)電裝置16的防水遮擋板20上鋪設有薄型鋼板33，薄型鋼板兩側(cè)突出部分置入兩條鋼軌滑槽32內(nèi)，薄型鋼板與滑槽之間留有移動間隙34以容納壓電材料發(fā)電裝置形變，同時可克服了橋面傾斜及因摩擦而損害壓電材料，且便于拆裝。兩條平行鋼軌31承載棧橋的主要載荷，壓電材料裝置16同時也增加整座橋的鋼性。
權(quán)利要求1.一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括永磁壓力發(fā)電減速帶(6)，壓電材料發(fā)電裝置(16)，蓄電池組06)，電容器組(25)，直流配電系統(tǒng)(27)，直流輸電系統(tǒng)( ),直-交逆變電源系統(tǒng)08)和交流輸出系統(tǒng)(30)，所述的永磁壓力發(fā)電減速帶 (6)與壓電材料發(fā)電裝置(16)發(fā)電部分并聯(lián)，然后用電纜通過電纜通道04)接入碼頭或躉船的電氣室內(nèi)蓄電池組06)和電容器組0 輸入端，蓄電池組06)和電容器組05)輸出端引出線一路依次連接直流配電系統(tǒng)(27)，直流輸電系統(tǒng)( )，躉船及碼頭用電負載， 另一路依次連接直-交逆變電源系統(tǒng)(觀)，交流輸出系統(tǒng)(30)，躉船及碼頭用電負載。
2.如權(quán)利要求1所述的登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，所述的永磁壓力發(fā)電減速帶是減速帶上安裝永磁壓力發(fā)電器裝置，由四個永磁體(4)、二個長條形軟磁芯 (5)，二個馬蹄形軟磁芯(12)、線圈骨架(11)、四個馬蹄形軟磁芯線圈(1)、四個楞次線圈 O)、及兩個水平長條形軟磁芯線圈(7)組成，兩個永磁體(4)之間有隔離彈簧(15)隔開， 永磁體⑷與隔離彈簧(15)之間安裝有減震墊片(3)，永磁體能在導槽⑶內(nèi)自由滑動，導槽(8)底部安裝復位彈簧(14)與楞次線圈(2)配合作為永磁體(4)復位裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，所述的永磁體 (4)的厚度是長條形軟磁芯(5)的兩倍，永磁體的N或S分別正對軟磁芯感應出的S或N 極。
4.如權(quán)利要求1所述的登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，所述的壓電材料發(fā)電裝置(16)由有機壓電材料(18)重疊在一起構(gòu)成，有機壓電材料之間用連線02)相互串聯(lián)，層層隔離，頂層與底層安裝有減震防噪聲墊片(19)，頂部安裝有防水遮擋板(20)， 壓電材料發(fā)電裝置之間串并聯(lián)結(jié)合。
5.如權(quán)利要求1所述的登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，壓電材料發(fā)電裝置安裝在棧橋橋面上的結(jié)構(gòu)是，其棧橋由兩條平行鋼軌(31)用鋼結(jié)構(gòu)(36)橫向連接構(gòu)成，其上安裝壓電材料發(fā)電裝置(16)，在兩條鋼軌(31)上開設有滑槽(32)，在壓電材料發(fā)電裝置(16)的防水遮擋板OO)上鋪設有薄型鋼板(33)，薄型鋼板(3 兩側(cè)突出部分置入兩條鋼軌的滑槽(32)內(nèi)，薄型鋼板(33)與滑槽(32)之間留有間隙以容納壓電材料發(fā)電裝置(16)的形變。
專利摘要本實用新型公開了一種登船棧橋的復合壓力發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)。它包括永磁壓力發(fā)電減速帶、壓電材料發(fā)電裝置、蓄電池組，電容器組，直流配電系統(tǒng)，直流輸電系統(tǒng)，直-交逆變電源系統(tǒng)和交流輸出系統(tǒng)，所述的永磁壓力發(fā)電減速帶與壓電材料發(fā)電裝置發(fā)電部分并聯(lián)，然后用電纜通過電纜通道接入碼頭或躉船的電氣室內(nèi)蓄電池組和電容器組，蓄電池組和電容器組電能由接出線一路接到直流配電系統(tǒng)，再由直流輸電系統(tǒng)輸出，另一路接到直-交逆變電源系統(tǒng)，再由交流輸出系統(tǒng)輸出給躉船、碼頭供電。本實用新型充分利用了棧橋上行人行走時對橋面的擠壓作用，電動車、摩托等小型車輛對減速帶的碾壓作用而產(chǎn)生電能。經(jīng)濟、實用、環(huán)保。
文檔編號H02J7/34GK202309193SQ201120425649
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者徐立, 李文淵, 袁成清, 黃超 申請人:武漢理工大學