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申请/专利权人：扬州大学

摘要：本发明提供了新能源开发与利用技术领域内的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，由支撑组件、若干个发电组件和地灯组成，发电组件包含若干个浮台立柱，发电组件还包括电能储存仓，每个浮台立柱上排布有至少一个连接板，连接板朝里的一侧连接有压电弹簧，压电弹簧远离浮台立柱的一端连接有具有密封腔的压电箱，压电箱远离压电弹簧的一端与电能储存仓固连，压电箱内连接有压电片，若干个发电组件和支撑组件连接一起；本发明建造成本低，压电片的形变大，发电效果好。

主权项：1.一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：包括发电组件，所述发电组件包括电能储存仓和若干个浮台立柱，每个所述浮台立柱上排布有至少一个连接板，所述连接板朝里的一侧连接有压电弹簧，所述压电弹簧远离浮台立柱的一端连接有具有密封腔的压电箱，压电箱远离压电弹簧的一端与电能储存仓固连，压电箱内连接有压电片，每个所述浮台立柱的上侧固定连接有浮台，相邻两个浮台之间连接有连接弹簧，所有压电箱远离压电弹簧的一端均与电能储能仓固连，所述压电箱包括密封盖板和具有开口的压电壳体，密封盖板连接在压电壳体上侧，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁之间形成所述密封腔，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁朝上的一侧各连接有一个所述压电片，还包括支撑组件，所述支撑组件包括并排设置的若干个桥板，相邻两个桥板的下侧排布有若干个发电组件，每个发电组件的浮台固定连接在相邻两个桥板下侧，每个所述浮台立柱上连接有两个在高度方向上间隔设置的连接板，电能储存仓上排布有至少一个储水仓，所述储水仓上连接有水槽塞，水槽塞拔出，可往储水仓内注入水，水槽塞塞在储水仓内上，储水仓密闭。

全文数据：一种基于压电效应的自发电水上栈桥技术领域本发明属于新能源开发与利用技术领域，特别涉及一种水上栈桥。背景技术随着经济的快速发展，能源需求持续增长。陆上已探明油气资源储量逐渐减少与环境污染问题白热化，是摆在人类社会发展面前的急迫问题。如何开发和利用新能源与可再生资源是人类社会可持续发展的突破口，海洋波浪能作为一种取之不竭的重要海洋能，具有重大的开发和利用价值。波浪能发电一般是利用海面波浪的垂直运动、水平运动和海浪中水的压力变化产生的能量推动空气涡轮机叶片旋转而带动发电机发电。现有的装置主要有振荡水柱式波浪转化装置，振荡水柱式波浪转化装置的建造费用高昂，该装置能较好的利用波浪能，将其转换成机械能，再将机械能转换成电能，但转换过程较多，能量转换率低。发明内容针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种基于压电效应的自发电水上栈桥，解决了现有技术中成本高的技术问题，本发明建造成本低，压电片的形变大，发电效果好。本发明的目的是这样实现的:一种基于压电效应的自发电水上栈桥，包括发电组件，所述发电组件包括电能储存仓和若干个浮台立柱，每个所述浮台立柱上排布有至少一个连接板，所述连接板朝里的一侧连接有压电弹簧，所述压电弹簧远离浮台立柱的一端连接有具有密封腔的压电箱，压电箱远离压电弹簧的一端与电能储存仓固连，压电箱内连接有压电片。本发明工作时，发电组件置于海洋中，立柱和压电箱之间为弹性连接，在波浪的起伏作用下，各个压电箱在垂直方向上存在不同的相对位移，同时，各个浮台立柱之间存在柱群干涉，激励不同部位的压电片出现不同程度的变形响应，且在多个浮台立柱尾流干涉的作用下，压电片出现多模态屈曲变形，增强整个装置的发电效果，结构简单，建造成本低；可作为供行人行走的栈桥使用。为了提高发电效果，每个所述浮台立柱的上侧固定连接有浮台，相邻两个浮台之间连接有连接弹簧，所有压电箱远离压电弹簧的一端均与电能储能仓固连；此设计中，浮台受到海水的浮力位于海面上，浮台在海洋波浪的作用下随波浪起伏，垂直方向起伏的幅度大、频率高。为了进一步提高发电效果，还包括支撑组件，所述支撑组件包括并排设置的若干个桥板，相邻两个桥板的下侧排布有若干个发电组件，每个发电组件的浮台固定连接在相邻两个桥板下侧；此设计中，若干个发电组件的浮台为支撑组件提供支撑，保证支撑组件正常使用，浮台在海洋波浪起伏和行人行走时的重力势能作用后上下起伏，垂直方向起伏的幅度大、频率高。为了给在支撑组件上行走的人提供光亮，首部支撑组件和尾部支撑组件之间的各个桥板上侧设有至少一个地灯，电能储能仓内储存的电能给地灯提供电能。为了进一步提高发电效果，所述压电箱包括密封盖板和具有开口的压电壳体，密封盖板连接在压电壳体上侧，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁之间形成所述密封腔，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁朝上的一侧各连接有一个所述压电片；此设计中，密封盖板和压电壳体上的压电片都会发生形变，产生电能。为了进一步提高发电效果，每个所述浮台立柱上连接有两个在高度方向上间隔设置的连接板，电能储存仓上排布有至少一个储水仓，所述储水仓上连接有水槽塞，水槽塞拔出，可往储水仓内注入水，水槽塞塞在储水仓内上，储水仓密闭；此设计中，压电储水仓内注入海水，使各个压电箱浸没于海面一下，减小压电箱随波浪起伏的幅度，降低压电箱随波浪起伏的频率，在海水起伏波浪的作用下，各个压电箱和浮台在垂直方向上存在相对位移，致使压电箱内的压电片发生更大的弯曲振动变形，产生电荷。为了使所有压电箱均浸没于海面下，所述电能储存仓上排布有三个储水仓，一个储水仓设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱之间的电能储存仓上，另外两个储水仓分别设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱上方和下方的电能储存仓外侧。为了进一步调节浮台整体的起伏幅度与频率，所述浮台立柱的下侧连接有砝码。附图说明图1是本发明的主视图。图2是本发明的立体结构图。图3是本发明中发电组件的立体结构图。图4是本发明中压电箱的内部结构图。图5为本发明中发电组件的主视图。图6为图3中A处的局部放大图。图7为本发明中电能储存仓的内部结构图。图8为图7中B处的局部放大图。图中：1支撑组件，101桥板，102地灯，2发电组件，201砝码，202连接板，203浮台立柱，204压电弹簧，205连接弹簧，206浮台，207压电箱，207a压电壳体，207b密封盖板，208储水仓，209压电片，210电能储存仓，211水槽塞，212导电孔，213穿孔一，214穿孔二，215小孔，216密封孔，217密封圈，218紧定螺钉，219电能收集器，220整流器，3固定螺钉。具体实施方式如图1～图8所示的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，包括支撑组件1，支撑组件1包括并排设置的若干个桥板101，相邻两个桥板101的下侧排布有若干个发电组件2，发电组件2包括电能储存仓210和若干个浮台206立柱203，浮台206立柱203的下侧连接有砝码201，每个浮台206立柱203上排布有至少一个连接板202，连接板202朝里的一侧连接有压电弹簧204，压电弹簧204远离浮台206立柱203的一端连接有具有密封腔的压电箱207，压电箱207远离压电弹簧204的一端与电能储存仓210固连，压电箱207内连接有压电片209；每个浮台206立柱203的上侧固定连接有浮台206，相邻两个浮台206之间连接有连接弹簧205，所有压电箱207远离压电弹簧204的一端均与电能储能仓固连；每个发电组件2的浮台206固定连接在相邻两个桥板101下侧。为了给在支撑组件1上行走的人提供光亮，首部支撑组件1和尾部支撑组件1之间的各个桥板101上侧设有两个地灯102，两个地灯102之间的桥板101为供行人行走的通道，电能储能仓内储存的电能给地灯102提供电能。为了进一步提高发电效果，压电箱207包括密封盖板207b和具有开口的压电壳体207a，密封盖板207b连接在压电壳体207a上侧，密封盖板207b朝下的一侧和压电壳体207a内壁之间形成密封腔，密封盖板207b朝下的一侧和压电壳体207a内壁朝上的一侧各连接有一个压电片209，使用四个紧定螺钉218将密封盖板207b固定连接在压电壳体207a上，密封盖板207b和压电壳体207a的接缝处涂上防水的密封胶；压电壳体207a和电能储能仓设为一体。为了进一步提高发电效果，每个浮台206立柱203上连接有两个在高度方向上间隔设置的连接板202，电能储存仓210上排布有至少一个储水仓208，储水仓208上连接有水槽塞211，水槽塞211拔出，可往储水仓208内注入水，水槽塞211塞在储水仓208内上，储水仓208密闭；本实施例中，电能储存仓210上排布有三个储水仓208，一个储水仓208设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱207之间的电能储存仓210上，另外两个储水仓208分别设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱207上方和下方的电能储存仓210外侧；其中，电能储存仓210内设有电能收集器219和整流器220，压电片209产生不稳定的电流，压电壳体207a上开有穿孔一213，电能储能仓上开有穿孔二214，不稳定电流经连接导线依次穿过穿孔一213和穿孔二214引到电能储存仓210内的整流器220整流，整流器220设置有两个，两个整流器220在高度方向上间隔设置，电能收集器219设置在两个整流器220之间，不同高度方向上的压电片209输出的不稳定电流经连接导线分别引到两个整流器220上，电能收集器219包括电能收集电路和电源处理电路，电能收集电路收集整流后的电能实现发电，电源处理电路将电能收集电路输出的电能转换成地灯102可接收的电能，电源处理电路经绝缘导线给地灯102供电；电能储存仓210上还开有让绝缘导线穿出的小孔215，绝缘导线与小孔215之间密封连接，小孔215处的电能储存仓210的外侧和内壁上分别密封连接有密封圈217，密封圈217上开有让绝缘导线穿过的密封孔216，各个浮台206的上侧和下侧分别开有让绝缘导线穿过的导电孔212，从电能储存仓210引出的绝缘导线向上穿过密封面朝上的密封圈217，密封圈217密封压在下方的导电孔212内，进入浮台206的绝缘导线穿过上方的导电孔212向上穿过密封面朝下的密封圈217，密封圈217密封压在上方的导向孔内，穿出浮台206的绝缘导线从下往上引至桥板101的地灯102上，绝缘导线和密封孔216的接缝之间涂上防水的密封胶（本发明中的连接导线和绝缘导线均没有画出，导线的连接结构为现有技术）。本发明中，各个压电组件在并排设置的桥板101下侧一字排开，呈矩形排列，压电组件根据桥板101长度及所需浮力支撑进行数量调整，浮台206与桥板101之间通过固定螺钉3连接固定；本发明工作时，将整个栈桥置于海洋中，浮台206受到海水的浮力位于海面上，并为桥板101提供支撑，保证栈桥正常使用；浮台206在海洋波浪起伏和行人行走时的重力势能作用后上下起伏，垂直方向起伏的幅度大、频率高，同时可以通过浮台206底部砝码201调节浮台206整体的起伏幅度与频率；通过对储水仓208内注入海水，而压电箱207、电能储存仓210和储水仓208等部件构成的压电组件相对于浮台206密度大，使得压电组件浸没于海面以下使得随波浪起伏的幅度小、频率低；立柱和压电箱207之间为弹性连接，在波浪和行人重力势能的起伏作用下，各个压电箱207在垂直方向上存在不同的相对位移，同时，各个浮台206立柱203之间存在柱群干涉，激励不同部位的压电片209出现不同程度的变形响应，且在多个浮台206立柱203尾流干涉的作用下，压电片209出现多模态屈曲变形，增强整个装置的发电效果；可作为供行人行走的栈桥使用。以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

权利要求：1.一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：包括发电组件，所述发电组件包括电能储存仓和若干个浮台立柱，每个所述浮台立柱上排布有至少一个连接板，所述连接板朝里的一侧连接有压电弹簧，所述压电弹簧远离浮台立柱的一端连接有具有密封腔的压电箱，压电箱远离压电弹簧的一端与电能储存仓固连，压电箱内连接有压电片。2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：每个所述浮台立柱的上侧固定连接有浮台，相邻两个浮台之间连接有连接弹簧，所有压电箱远离压电弹簧的一端均与电能储能仓固连。3.根据权利要求2所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：还包括支撑组件，所述支撑组件包括并排设置的若干个桥板，相邻两个桥板的下侧排布有若干个发电组件，每个发电组件的浮台固定连接在相邻两个桥板下侧。4.根据权利要求3所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：首部支撑组件和尾部支撑组件之间的各个桥板上侧设有至少一个地灯，电能储能仓内储存的电能给地灯提供电能。5.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：所述压电箱包括密封盖板和具有开口的压电壳体，密封盖板连接在压电壳体上侧，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁之间形成所述密封腔，密封盖板朝下的一侧和压电壳体内壁朝上的一侧各连接有一个所述压电片。6.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：每个所述浮台立柱上连接有两个在高度方向上间隔设置的连接板，电能储存仓上排布有至少一个储水仓，所述储水仓上连接有水槽塞，水槽塞拔出，可往储水仓内注入水，水槽塞塞在储水仓内上，储水仓密闭。7.根据权利要求6所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：所述电能储存仓上排布有三个储水仓，一个储水仓设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱之间的电能储存仓上，另外两个储水仓分别设置在高度方向上间隔设置的两个压电箱上方和下方的电能储存仓外侧。8.根据权利要求1～7任一项所述的一种基于压电效应的自发电水上栈桥，其特征在于：所述浮台立柱的下侧连接有砝码。

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