[发明专利]一种基于压电效应的波浪能发电供能浮标及方法

权利要求书

1.一种基于压电效应的波浪能发电供能浮标的工作方法，所述基于压电效应的波浪能发电供能浮标包括上工作平台(17)、浮子(4)、中心轴杆(18)和载重装置(15)；

所述的中心轴杆(18)贯穿浮子(4)后，上端与上工作平台(17)连接，下端与载重装置(15)连接；中心轴杆(18)下部外侧搭载有水深计(11)、水温计(12)、盐度计(13)和流速计(14)；中心轴杆(18)处于浮子(4)中心轴位置；

所述的上工作平台(17)上搭载有浮标灯(1)、风向风速传感器(2)、气温气压计(3)和无线电发射器(5)；

所述的浮子(4)内部设有压电发电装置(6)和若干密封舱；所述的压电发电装置(6)为若干压电发电单元，压电发电单元一端与中心轴杆(18)固定连接，另一端与浮子(4)的浮壳固定连接，从而使浮子(4)与中心轴杆(18)连接；所述密封舱以中心轴杆(18)为中心对称布置，密封舱内设置有蓄电池组(7)、数据采集器(8)、存储器(9)以及定位装置(10)；

所述的压电发电装置(6)和蓄电池组(7)分别与水深计(11)、水温计(12)、盐度计(13)、流速计(14)、数据采集器(8)、存储器(9)、定位装置(10)、浮标灯(1)、风向风速传感器(2)、气温气压计(3)和无线电发射器(5)连接以提供电能,所述的压电发电装置(6)和蓄电池组(7)电连接,所述的数据采集器(8)与水深计(11)、水温计(12)、盐度计(13)、流速计(14)、风向风速传感器(2)、气温气压计(3)、定位装置(10)、存储器(9)和无线电发射器(5)连接以采集数据，并将采集到的数据传输给用户；

所述的浮子(4)上部设置有套管；浮子(4)下部设置有中心开孔，套管直径和中心开孔直径大于中心轴杆(18)的直径，中心轴杆(18)通过套管和中心开孔贯穿浮子(4)；所述的上工作平台(17)下部为空心腔体，且空心腔体下方设置有开口，套管上部通过开口套入空心腔体内，位于空心腔体内的套管顶端部分设置有一限位挡环；限位挡环最外圈的外径大于开口直径，开口直径大于套管外径，中心轴杆(18)与空心腔体顶部连接；空心腔体内的顶部和底部正对限位挡环的位置设置有垫片(16)；浮子(4)下部的中心开孔设置为倒椎体，防止水从中心开孔进入浮子内部；

所述浮子(4)下部的中心开孔周围设有保护铜网，形成海洋生物抑制层，防止堵塞；

其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：将浮标投放于选定海域，海浪先带动浮子(4)向下运动1/4个周期，由于压电发电单元一端与浮子(4)固定，会随着浮子(4)向下运动，但是另一端连接中心轴杆(18)，故保持静止状态，这样压电发电单元就会产生犹如悬臂梁般的弯曲变形，由于压电效应从而产生电荷变化并蓄积电能，在海浪的1/2个周期时，压电发电单元恢复到正常的水平状态；从海浪的第1/2个周期开始，浮子(4)跟随海浪向上运动，而压电发电单元则向下弯曲变形从而产生电荷变化并蓄积电能，在经过一个海浪周期后，压电元件恢复至初始水平位置；如此反复，压电发电装置(6)就能不断地积蓄电能，从而产生稳定持久的电量，进而为浮标供电，多余的电能则存储在蓄电池组(7)中，以便应对突发状况；

浮标灯(1)用来提供警示，避免过往船只在不知情的情况下对浮标造成损坏；风向风速传感器(2)测量当前海域的风向和风速变化；气温气压计(3)测量当前海域的气温和气压变化；水深计(11)测量水深计(11)所在位置的深度，水温计(12)、盐度计(13)和流速计(14)分别测量水温、水的盐度以及水的流速，定位装置(10)标记该浮标的位置，以便回收和维护；

上述装置将风向、风速、气温、气压、水深度、水温、水的盐度、水的流速、浮标位置数据信息传给数据采集器(8)；数据采集器(8)一方面将数据存放在存储器(9)内，另一方面通过无线电发射器(5)将数据信息实时传输到船上或岸上接收中心。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述上工作平台(17)、浮子(4)、载重装置(15)和中心轴杆(18)均同轴设置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压电发电装置(6)的压电发电单元共有8个，8个压电发电单元位于同一水平面，且各个压电发电单元之间的夹角均相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压电发电单元沿着厚度方向极化。