CN102497058B - 基于海水温差的海底火山观测仪表供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于海水温差的海底火山观测仪表供电装置。本发明提出的供电装置，主要由不同大小的两对同轴转轮，其中一对用普通带传动，另一对用双程形状记忆形合金制成的合金带传动。本装置利用形状记忆形合金带上下两部分环境温度的差异，把温度场中的能量，转化成供电装置中输出轴的旋转动能。与传统的陆上远距离输电方式相比，大大减少了工程上实现的难度；与蓄电池供电相比，可长期持续的把海底火山口附近温度场中的能量转化成电能，减少了蓄电池须定期更换的技术困难。
Description
技术领域
本发明涉及一种供电装置，尤其是一种基于海水温差的海底火山观测仪表供电装置。
背景技术
海底火山活动产生了海底热液喷口，近年来科学家们在这些火山口附近发现了不同寻常的生命形式和地质构造。对海底火山口附近海洋环境进行长期监测，对于海洋环境监测、研究热液成矿机制及热液口生物群落有着重要的科学意义。
长期监测海底火山口附近的海洋环境，海底观测仪表需要在海底进行长时间的持续作业。在海底监控系统中电能至关重要，没有持续稳定的电能供应，所有的观测仪表就不能正常运行。
为了保持观测网络中各种传感器测量数据的连续性，和通信的不间断性，海底火山口观测仪表的必须不间断的长时间运行。目前海底观测仪器供电系统，主要采用陆上基站远距离主电网供电与在海底放置后备相结合的方式对观测仪表供应电能。因此，供电装置是海底观测系统的核心组成部分，然而因为海底环境的特殊性，陆上远距离传输电能以及后备电池的定期更换都很困难。
海底火山口附近的高温热液流体和周围海水温差可达几百度，其间形成陡峭的温度分布。这种火山口附近特有的温度分布含有具大的能量，若能利用温度敏感型材料将其转变成电能则可很好的解决火山口观测仪表的供电问题。形状记忆合金是具有形状记忆功能的新型功能材料,其特点是具有形状记忆效应。经适当热处理制成的双程形状记忆形元器件常温下受力变形后,加热到某一温度以上，可恢复变形前的形状,再度冷却又可恢复其变形，而且重复性良好。基于形状记忆形合金这种对温度的特殊敏感性，结合海底火山口附近陡峭的温度场分布，可以用海底火山口附近温度场中的能量，驱动供电装置对海底火山口观测仪表供电。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种基于形状记忆形合金的海底火山口观测仪表的供电装置。本发明提出的供电装置，主要由不同大小的两对同轴转轮，其中一对用普通带传动，另一对用双程形状记忆形合金制成的合金带传动。本装置利用形状记忆形合金带上下两部分环境温度的差异，把温度场中的能量，转化成供电装置中输出轴的旋转动能。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
基于海水温差的海底火山观测仪表供电装置，包括装置底座、一对同轴大转轮、一对同轴小转轮，大转轮轴、小转轮轴、一根双程形状记忆形合金传动带、一根普通传动带、发电机和联轴器。
装置底座由底板和两对转承支座构成，底板上开有螺栓孔，用于装置与海底地面的固定；底板一侧设置一对轴承支座，用于支撑一对同轴大转轮，同轴大转轮通过轴承与该轴承支座连接；底板另一侧设置另一对轴承支座，用于支撑一对同轴小转轮，同轴小转轮通过轴承与该轴承支座连接。
一侧的大转轮和小转轮通过一根普通传动带联接，另一侧的大转轮和小转轮通过一根双程形状记忆形合金传动带联接。
同轴小转轮的转动轴通过联轴器与发电机的转轴连接。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
一、充分利用了新型功能材料形状记忆型合金的独特材料性质，无需从陆上远距离传输能量，将海底火山口附近温度场中的能量转化成驱动发电装置的动力，能很好的适应海底特殊的工作环境。
二、与传统的陆上远距离输电方式相比，大大减少了工程上实现的难度；与蓄电池供电相比，可长期持续的把海底火山口附近温度场中的能量转化成电能，减少了蓄电池须定期更换的技术困难。
附图说明
图 1 是本发明主视图；
图2 是本发明俯视图；
图3 是本发明三维示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1与图2 所示，装置底座1上分布用于固定的螺栓孔，两端分别设置有轴承支座2。装置左边同轴大转轮5、6为径向外边缘开有槽的圆盘，旋转轴3圆盘中心设置，与底座左边支座通过轴承配合，旋转轴3上部设置轴承盖4。装置右边同轴小转轮10、11为径向外边缘开有槽的圆盘，旋转轴9圆盘中心设置，与底座右边支座通过轴承配合。装置前面部分的大转轮5与小转轮11通过普通传动带8联接传动，装置后面部分的大转轮6与小转轮10通过双程形状记忆形合金传动带7联接传动。
海底火山口附近因高温热液流体的不断喷出，附近海水在垂直方向上有较大的温度梯度，上层海水温度较高，下层海水温度较低。因此，将本装置放置在海底火山口附近时，装置中双程形状记忆形合金传动带7的上面部分处与温度较高的海水中，而下面部分则处于温度较低的海水中。
基于海水温差的海底观测仪表供电装置工作时，双程形状记忆形合金传动带7处于较低温度海水中部分，因温度较低收缩而产生两个大小相等方向相反的一对拉应力T，而当处于上层温度较高的海水中时，双程形状记忆形合金传动带7能恢复到遇冷收缩前的状态。因为左边两个大转轮5与6同轴设置，左右边两个小转轮10与11同轴设置，且装置前部左边大转轮5和右边小转轮11有普通传动带传动联接，左边的大转轮对5与6，以及右边的小轮轮对10与11只能同向转动。左边大转轮6的半径大于右边小转轮半径10，因此拉应力T在大转轮6上产生的力矩大于其在小转轮10关生的力矩，装置中转轮将因此如图1所示逆时针方向转动，从而带动输出轴9转动。输出轴9通过连轴器13为海底发电机14提供动力。海底发电机14所产生的电能通过导线传输到蓄电池12储存，从而实现对海底火山口观测装置长期持续供电。本发明的三维示意图如图3所示。
Claims (1)
1.基于海水温差的海底火山观测仪表供电装置，包括装置底座、一对同轴大转轮、一对同轴小转轮，大转轮轴、小转轮轴、一根双程形状记忆形合金传动带、一根普通传动带、发电机和联轴器，其特征在于：
装置底座由底板和两对轴承支座构成，底板上开有螺栓孔，用于装置与海底地面的固定；底板一侧设置一对轴承支座，用于支撑一对同轴大转轮，同轴大转轮通过轴承与该轴承支座连接；底板另一侧设置另一对轴承支座，用于支撑一对同轴小转轮，同轴小转轮通过轴承与该轴承支座连接；
一侧的大转轮和小转轮通过一根普通传动带联接，另一侧的大转轮和小转轮通过一根双程形状记忆形合金传动带联接；
同轴小转轮的转动轴通过联轴器与发电机的转轴连接；
所述的同轴大转轮和同轴小转轮均为径向外边缘开有槽的圆盘，旋转轴设置在圆盘中心。
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