内置式纳米摩擦波能发电装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911312051.7 (22)申请日 2019.12.18 (71)申请人 哈尔滨工程大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 刘恒序闫锋陈海龙孔凡凯 郑雄波刘鸣 (51)Int.Cl. H02N 1/04(2006.01) F03B 13/14(2006.01) (54)发明名称 一种内置式纳米摩擦波能发电装置 (57)摘要 本发明提供的是一种内置式纳米摩擦波能 发电装置。 包括带有盖板的空心。

2、浮筒， 在空心浮 筒中设置两个质量块， 两个质量块之间连接弹 簧， 上质量块与盖板、 下质量块与空心浮筒下底 之间均有空隙， 两个质量块的外侧涂有一种纳米 摩擦材料， 空心浮筒的内壁涂有另一种纳米摩擦 材料。 本发明的巧妙之处在于一种内置式柱形的 纳米摩擦波能发电装置可高效收集波浪中低频 以及不规则的波， 所收集到的能量可以存储在电 能存储装置中， 也可安装在其他传感器装置中进 行自供能。 该装置置于圆柱浮筒内， 避免纳米摩 擦发电机被海水腐蚀， 既可以提高纳米摩擦发电 机使用寿命， 还保证整个装置内部不潮湿， 便于 安装及维修工作， 且整个装置具有结构简单、 成 本低、 实用性强等优点。 权。

3、利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 110995051 A 2020.04.10 CN 110995051 A 1.一种内置式纳米摩擦波能发电装置， 其特征是： 包括带有盖板的空心浮筒， 在空心浮 筒中设置两个质量块， 两个质量块之间连接弹簧， 上质量块与盖板、 下质量块与空心浮筒下 底之间均有空隙， 两个质量块的外侧涂有一种纳米摩擦材料， 空心浮筒的内壁涂有另一种 纳米摩擦材料。 2.根据权利要求1所述的内置式纳米摩擦波能发电装置， 其特征是： 上质量块与盖板之 间连接弹力钢丝绳。 3.根据权利要求1或2所述的内置式纳米摩擦波能发电装置， 其特征是： 两个质量块之 间连接24个弹簧。 。

4、权利要求书 1/1 页 2 CN 110995051 A 2 一种内置式纳米摩擦波能发电装置 技术领域 0001 本发明涉及的是一种纳米摩擦发电装置。 具体地说是一种纳米摩擦波能发电装 置。 背景技术 0002 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)， 指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料， 这大约相当于10100 个原子紧密排列在一起的尺度。 由于它的尺寸已经接近电子的相干长度， 它的性质因为强 相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。 并且， 其尺度已接近光的波长， 加上其具有大 表面的特殊效应， 因此其所。

5、表现的特性， 往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 利 用纳米材料的特性， 可以充分利用波浪能中的低频能量。 0003 摩擦发电机利用了两种对电子束缚能力不同的材料， 相互接触时得失电子而在外 电路产生电流的微型电机。 0004 现有应用于内河或内湖的波能装置大多不能充分吸收波浪中低频能量、 装置缺乏 自供能等劣势， 以至于缺乏对河流或湖泊波浪充分利用、 传感器不能实时对河水或湖水情 况进行监测和管理。 0005 现有内河或内湖的波浪能发电装置直接应用于河流或湖泊中， 使装置与河水或湖 水直接接触， 增加装置维修的频率、 装置被腐蚀导致老化的风险， 因此， 针对上述问题， 提供 了一种解。

6、决方案。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种可高效收集波浪中低频以及不规则的波， 使用寿命长 的内置式纳米摩擦波能发电装置。 0007 本发明的目的是这样实现的： 包括带有盖板的空心浮筒， 在空心浮筒中设置两个 质量块， 两个质量块之间连接弹簧， 上质量块与盖板、 下质量块与空心浮筒下底之间均有空 隙， 两个质量块的外侧涂有一种纳米摩擦材料， 空心浮筒的内壁涂有另一种纳米摩擦材料。 0008 本发明还可以包括： 0009 1.上质量块与盖板之间连接弹力钢丝绳。 0010 2.两个质量块之间连接24个弹簧。 0011 为了提高传感器对内河或内湖进行实时监测和管理的使用， 以及提高波浪低。

7、频能 量的转换效率， 本发明提供了一种内置式柱形的纳米摩擦波能发电装置， 将柱形结构与纳 米摩擦发电机结合在一起， 利用柱形结构运动带动纳米摩擦材料之间相互摩擦， 将吸收的 波浪能通过纳米摩擦发电机转换为电能。 可高效的将内河或内湖的能量尤其低频能量转为 电能， 该电能可由电能存储装置进行存储或直接应用于传感器进行自供能， 为内河或内湖 进行实时监测和管理。 本发明是一种新型吸收低频能量、 可使用电存储装置存储电能、 可为 河水或湖水中传感器进行自供能。 说明书 1/3 页 3 CN 110995051 A 3 0012 本发明提供了一种结构简单、 发电效率高、 稳定性好、 寿命长的内置式柱形。

8、的纳米 摩擦波能发电装置， 通过装置中的圆柱浮筒保护内部结构不与河水或湖水接触， 提高内置 式柱形的纳米摩擦波能发电装置使用寿命， 也便于纳米摩擦发电机的安装与维修。 利用柱 形结构运动促使纳米摩擦发电机吸收波能， 将波能尤其低频的波能高效转为电能。 内置式 柱形的纳米摩擦波能发电装置可以安装在传感器中， 作为自供能装置， 填补内河或内湖缺 少自供能装置的遗憾， 使监测或监管装置可以长期工作。 0013 与已有技术相比， 本发明的优点是： 0014 内置式柱形的纳米摩擦波能发电装置可以有效吸收波浪能的低频部分， 使用方法 具有多样化， 实用性强， 适用于内河或内湖中。 0015 采用纳米摩擦发。

9、电机与柱形结构相结合， 利用了柱形结构的运动促使纳米摩擦材 料不断摩擦接触， 进行纳米摩擦发电。 0016 采用在柱形结构里使用弹力钢丝绳和弹簧， 在波能发电装置发生垂荡运动时， 可 以有效的加大质量块的上下运动幅度， 更好的促进纳米摩擦材料相互摩擦， 提高纳米摩擦 发电机的转换效率。 0017 采用圆柱浮筒置于整个装置外部， 可以防止内部结构受河水或湖水的侵蚀， 延长 装置使用寿命。 0018 装置具有结构小、 结构简单等优点， 易于将发电装置进行阵列， 多个装置同时工 作， 提高波浪能的转换效率。 0019 将装置模块化， 简化建造流程， 降低建造成本， 并提高了整个装置的可维修性， 延 。

10、长使用寿命， 降低维修成本。 附图说明 0020 图1是本发明的结构示意图(局部剖视图)。 具体实施方式 0021 下面举例对本发明做更详细的描述。 0022 结合图1， 本发明的内置式柱形的纳米摩擦波能发电装置包括柱形结构、 纳米摩擦 发电机及圆柱浮筒三大部分。 所述柱形结构由弹力钢丝绳1-1、 质量块1-2、 弹簧1-3及1-4、 质量块1-5组成， 其中质量块1-2及1-5是两个相同的圆柱体， 半径3cm、 厚度2cm， 在质量块1- 2上方及1-5下方的有2cm的空隙， 可用于存放电能存储装置。 所述纳米摩擦发电机由两种不 同纳米摩擦材料组成， 一种纳米摩擦材料2-1涂于质量块1-2外。

11、侧、 摩擦材料2-2涂于质量块 1-5外侧； 另一种纳米摩擦材料2-3涂于空心浮筒3-2内侧， 两种纳米摩擦材料2-1、 2-2与2-3 之间恰好相互接触。 所述圆柱浮筒由盖板3-1及空心浮筒3-2组成， 盖板3-1的半径为3.5cm， 厚度为0.2cm， 空心浮筒3-2内径为3.1cm， 高度10.5cm。 本发明巧妙的将纳米摩擦发电机与 柱形结构相结合， 将整个波能发电装置放置于内河或内湖中， 在垂荡作用下， 柱形结构的质 量块1-2及1-5发生运动， 在弹簧1-3及1-4的作用下， 更加促使纳米摩擦材料2-1、 2-2与纳米 摩擦材料2-3之间相互摩擦， 在整个过程中， 纳米摩擦发电机会。

12、产生电能， 由电能存储装置 存储或进行河水或湖水中传感器的自供能。 0023 所述弹力钢丝绳1-1安装于盖板3-1与质量块1-2之间， 在内河或内湖中， 有垂荡运 说明书 2/3 页 4 CN 110995051 A 4 动时， 弹力钢丝绳1-1会使质量块1-2上下运动， 增加纳米摩擦材料间的摩擦， 促进纳米摩擦 发电机发电。 0024 所述质量块1-2与1-5是圆柱形金属块， 两块金属块与弹簧、 弹力钢丝绳一起组成 柱形结构， 可以通过运动促使纳米摩擦材料之间产生摩擦， 进而纳米摩擦发电机产生电能。 0025 所述纳米摩擦发电机由两种不同纳米摩擦材料2-1、 2-2与2-3组成， 在两种纳米。

13、摩 擦材料2-1、 2-2与2-3进行摩擦时， 可以产生电能。 0026 所述盖板3-1为刚性金属块， 呈圆柱形， 盖板3-1可以起到密封作用， 防止河水或湖 水进入， 内部结构被腐蚀， 延长纳米摩擦波能发电装置使用寿命， 盖板3-1还起到连接弹力 钢丝绳1-1的作用。 0027 所述空心浮筒3-2是无顶、 中空金属圆柱体， 不仅促进波能吸收， 还作为纳米摩擦 发电机的一个依托部分。 0028 发明中， 纳米摩擦波能发电装置可以单独放置于内河或内湖中、 还可以应用于内 河或内湖监测、 管理的传感器装置中， 纳米摩擦波能发电装置可以高效的吸收波浪中的低 频波能。 在波浪作用下， 柱形结构上下运动， 弹力钢丝绳1-1及弹簧1-3、 1-4增加质量块1-2、 1-5的运动幅度， 同时促使纳米摩擦材料2-1、 2-2与纳米摩擦材料2-3发生摩擦， 将波浪能转 换为电能， 可由电能储能装置存储或直接对传感器进行自供能， 达到高效合理的利用波浪 能的低频能量， 纳米摩擦发电机可提高波浪能转换效率。 说明书 3/3 页 5 CN 110995051 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 110995051 A 6 。