CN103280855A - 一种水下无线激光电能传输装置及应用 - Google Patents

一种水下无线激光电能传输装置及应用 Download PDF

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陈鹰
宋宏
杨萍
瞿逢重
竺松嵩
朱璐烨
刘耀江
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Abstract

本发明提供一种水下无线激光电能传输装置，由电源、激光发射器、激光控制瞄准器、激光发射端耐压密封装置、激光束、激光接收装置、光电池、充电电路、蓄电池和激光接收端耐压密封装置组成，激光发射器将电源提供的电能转换为激光能射出，激光控制瞄准器调整光束方向，寻找到目标，激光接收装置接收激光，光电池将激光能转换为电能，通过充电电路将电能储存到蓄电池中，供海底科学元件使用。本发明设计合理，实现了无线无插座接口的电能传输，杜绝了水下接插漏电事故的发生，并且实现远距离传输。本发明克服了水下使用插头的接插不便，实现了水下的无线电能远距离传输，完成对静止或者运动物体的无线电能传输。

Description

一种水下无线激光电能传输装置及应用
技术领域
本发明属电能传输领域，涉及一种水下无线传输电能装置，尤其涉及一种水下无线激光电能传输装置及应用，能克服水下充电接插不便的弊病以及实现水下远距离无线电能传输。
背景技术
目前，水下电能传输是适用于海底观测网络的构建，是为了给海底观测网络的科学部件充电实现其续航功能。目前的水下电能传输技术包括有线与无线两种。有线电能传输的接口在水下接插不便，且所需装置复杂。现有的水下无线电能传输均利用感应耦合技术以及磁场共振技术，但是这两项技术都只能实现近距离的水下无线电能传输，而且所需的设备庞大，限制了水下无线电能传输的普及使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服水下充电接插不便和实现水下远距离电能传输，提供一种水下无线激光电能传输装置，由电源、激光发射器、激光控制瞄准器、激光发射端耐压密封装置、激光束、激光接收装置、光电池、充电电路、蓄电池和激光接收端耐压密封装置组成，电源、激光发射器和激光控制瞄准器封装在激光发射端耐压密封装置内，激光接收装置、光电池、充电电路和蓄电池封装在激光接收端耐压密封装置内。光电池、充电电路、蓄电池组成光电转换设备。
激光发射器将电源提供的电能转换为激光能射出，激光控制瞄准器调整光束方向，寻找到目标，激光接收装置接收激光，光电池将激光能转换为电能，通过充电电路将电能储存到蓄电池中，以供海底科学元件使用。
本发明的另一个目的是提供所述的水下无线激光电能传输装置在水下无线激光电能传输中的应用。
将安装有电源、激光发射器和激光控制瞄准器的激光发射端耐压密封装置安放在船舶、水下潜器、飞行器等设备上，将安装有激光接收装置、光电池、充电电路和蓄电池的激光接收端耐压密封装置安放在海底探测网络、水下机器人等充电不便的设备上，由此实现对静止或者运动物体的无线电能传输。
本发明的有益效果是：设计合理，实现了无线无插座接口的电能传输，杜绝了水下接插漏电事故的发生，并且实现远距离传输。该水下无线激光电能传输系统不仅克服了水下使用插头的接插不便，而且可以实现水下的无线电能远距离传输，实现对静止或者运动物体的无线电能传输。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本发明结合附图和实施例作进一步的说明。
实施例1
参见图1，本发明的一个装置由电源1、激光发射器2、激光控制瞄准器3、激光发射端耐压密封装置4、激光束5、激光接收装置6、光电池7、充电电路8、蓄电池9和激光接收端耐压密封装置10组成，电源1、激光发射器2、激光控制瞄准器3组成电光转换设备，封装在激光发射端耐压密封装置4内，光电池7、充电电路8、蓄电池9组成的光电转换设备封装在激光接收端耐压密封装置10内，激光发射器2发出的激光束5由激光接收装置6接收。
其中激光器发射2为532nm的绿光激光器，功率>10W。
激光发射器2发出的激光束5在深海500m下传播，由激光接收装置6接收，再由光电转换设备将激光能转换为电能。
将安装有电源1、激光发射器2和激光控制瞄准器3的激光发射端耐压密封装置4安放在船舶、水下潜器、飞行器等设备上，将安装有激光接收装置6、光电池7、充电电路8和蓄电池9的激光接收端耐压密封装置10安放在水下机器人等充电不便的设备上，由此实现对静止或者运动物体的无线电能传输。
该水下无线激光电能传输装置中，激光发射端耐压密封装置4内的电源1提供电能给激光发射器2，激光发射器2发射激光束，通过激光控制瞄准器3调整光束的畸变并且瞄准照射激光接收装置6，光电转换设备中的光电池7将激光能转换为电能，通过充电电路8将电能存储到蓄电池9中，给海底科学元件充电。
实施例2 
参见图1-2，对海底观测网络中自治无人水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）的无线激光电能传输。AUV外壳上安装激光接收端耐压密封装置10，封装在内的蓄电池9用导线与AUV的电源部分相连。在海底观测网络的水下缆线上安装激光发射端耐压装置4，其中的激光发射器2发射激光，激光束经过激光控制瞄准器3的调整，射到激光接收装置6上，光电池6将光能转换成电能，通过充电电路8给蓄电池9充电，完成后AUV可继续工作。
蓄电池9选用锂电池，充电电压12V。激光发射器2：波长532nm，功率1W，电源输入220v/50Hz/AC；传输效率：29.9%（激光经过激光控制器后，功率损耗2%，经过水中光路后，功率损耗10%（距离十米、纯水状态），光电池光电转换效率35%，充电电路功率损耗3%，总计：（1-2%）*（1-10%）*35%*（1-3%）=29.9%）
使用本发明，以激光束作为载体，以海水作为介质，经激光发射器发射的激光束，将电能转换为光能，经激光控制瞄准器处理后照射到激光接收装置处，光电池再将光能转换为电能。
本技术方案实现的水下无线电能传输，由于加入了激光控制瞄准器，该装置可以极大地减少激光在水下传输的损耗和寻找目标的时间，从而克服水下充电接插不便的弊病，实现了水下远距离无线电能的传输。

Claims (2)

1.一种水下无线激光电能传输装置，其特征在于，由电源（1）、激光发射器（2）、激光控制瞄准器（3）、激光发射端耐压密封装置（4）、激光束（5）、激光接收装置（6）、光电池（7）、充电电路（8）、蓄电池（9）和激光接收端耐压密封装置（10）组成，电源（1）、激光发射器（2）、激光控制瞄准器（3）构成电光转换设备，封装在激光发射端耐压密封装置（4）内，光电池（7）、充电电路（8）、蓄电池（9）构成光电转换设备，封装在激光接收端耐压密封装置（10）内，激光发射器（2）发出的激光束（5）由激光接收装置（6）接收。
2.根据权利要求1所述的一种水下无线激光电能传输装置在水下无线激光电能传输中的应用，其特征在于，将安装有电源（1）、激光发射器（2）和激光控制瞄准器（3）的激光发射端耐压密封装置（4）安放在船舶、水下潜器、飞行器设备上，将安装有激光接收装置（6）、光电池（7）、充电电路（8）和蓄电池（9）的激光接收端耐压密封装置（10）安放在水下充电不便的设备上，由此实现对静止或者运动物体的无线电能传输。
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