[发明专利]一种使用折纸结构摩擦纳米发电机的防风障

说明书

本发明涉及一种使用折纸结构摩擦纳米发电机的防风障，防风障主体的外侧安装有摩擦纳米发电装置和风速传感器，摩擦纳米发电装置内部设有用于缓冲侧风压力的折纸结构，防风障主体上还安装有警示装置，风速传感器连接有处理器，摩擦纳米发电装置的输出端分别连接至风速传感器、通过可控开关连接至警示装置，以分别提供电能给风速传感器和警示装置，处理器与可控开关相连接，以控制可控开关的导通与关断。与现有技术相比，本发明在防风障上安装设有折纸结构的摩擦纳米发电装置以及警示装置，具有缓冲风障条所受的侧风压力以及将防风障所受风能转化为电能的优点，并能有效地对桥梁路面车辆进行风速过大警示，避免发生因侧风导致的安全事故。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种使用折纸结构摩擦纳米发电机的防风障。

背景技术

桥梁是现代交通运输系统中的重要组成部分，处于强风频发地区的桥梁道路，如新疆、内蒙以及沿海等地的公路，由于地理位置等原因，桥梁路面的风速要远远高于其他路面的风速，在该处道路行驶的车辆侧风行车安全问题凸显。为降低侧风对桥面行车安全的影响、避免发生车辆侧滑或侧倾事故，改善桥面行车环境、提高桥梁有效通行时间，通常需要在桥梁两侧或中央分隔带上设置防风障。通过加设防风障，能够降低桥面风速、增加桥面行车舒适性、是改善桥梁使用功能的一种主要手段。

现有的防风障大多采用“钢立柱+障条”的条式风障结构，其中，钢立柱起支撑作用，风障条起挡风作用，通过调节风障条的宽度、间距以及数量，可以控制风障的挡风效果。如图1所示，防风障主体7主要由风障立柱1、风障条2、风障拉索3、风障夹板与阻尼橡胶套4组成，风障立柱1为固定风障条2的柱状构件；风障条2固定在风障立柱1之间，是一种用于减小侧风风荷载的水平条形受力构件；风障拉索3用于保证桥梁风障的整体稳固性，其材料为不锈钢丝等，需施加预应力；风障夹板用于夹紧风障条2，并采用高强度螺栓固定在风障立柱1上；阻尼橡胶套4用于减小风障条2的震动。

在实际应用中，当出现大风天气时，风障条将会受到较大的侧风压力，使得整个防风障主体容易发生振动，容易发生损坏现象，甚至会带动桥梁整体振动。此外，现有的防风障并不能对桥面行驶车辆产生警示作用，在风速较大时，无法有效提醒行驶车辆注意安全行驶。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用折纸结构摩擦纳米发电机的防风障，基于现有的防风障主体结构，结合使用折纸结构的摩擦纳米发电机技术，以缓冲防风障受到的侧风压力，并通过风电转换，将电能用于警示灯板，以有效警示行驶车辆。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种使用折纸结构摩擦纳米发电机的防风障，包括防风障主体，所述防风障主体的外侧安装有摩擦纳米发电装置和风速传感器，所述摩擦纳米发电装置用于将风能转换为电能，所述摩擦纳米发电装置内部设有用于缓冲侧风压力以及增大摩擦面积的折纸结构，所述防风障主体上还安装有警示装置，所述风速传感器连接有处理器，所述摩擦纳米发电装置的输出端分别连接至风速传感器、通过可控开关连接至警示装置，以分别提供电能给风速传感器和警示装置，所述处理器与可控开关相连接，以控制可控开关的导通与关断。

进一步地，所述摩擦纳米发电装置具体为垂直接触分离式摩擦纳米发电装置，所述摩擦纳米发电装置还包括摩擦层、TENG(Triboelectric Nanogenerators，摩擦纳米发电机)电路和相互对称设置的电极，所述折纸结构位于电极之间，所述摩擦层覆盖在折纸结构的外表面，所述TENG电路的输入端与电极相连接，所述TENG电路的输出端分别连接至风速传感器、通过可控开关连接至警示装置。

进一步地，所述TENG电路的输出端依次连接有全波整流电路和滤波电容，所述滤波电容分别连接至风速传感器、通过可控开关连接至警示装置。

进一步地，所述摩擦层的负极采用全氟烷材料，所述摩擦层的正极采用弹性乳胶材料。

进一步地，所述电极采用金属铝材质。