CN105460185B - 一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置及工作方法 - Google Patents

一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置及工作方法 Download PDF

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Abstract

一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，利用太阳能和潮流能互补发电，实现电力的不间断供给，提高装置的独立性，实现长时间独立观测；通过溢流阀作为背压使用，进一步提高液压建立速度；将液压缸排出的油液储存到储能器中，液压能经过缓冲之后通过调速阀驱动液压马达工作，带动发电机发电，能够产生更加稳定的电能；搭载多种探测装置，可以同时对多种数据进行同步探测。本发明采用太阳能电池板将光能转化为电能，与潮流能产生的电能实现互补，可以实现对检测仪器的循环和不间断供电，从而实现全天候监测。

Description

一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置及工作方法
技术领域
本发明涉及一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置及工作方法，属于海洋观测领域。
背景技术
海洋观测越来越呈现出“多元化、立体化、实时化”的发展趋势，地区和国家的海洋观测对开发和利用海洋资源，掌握海洋战略资源的主动性具有深刻的意义。而利用潮流能和太阳能相结合的多能互补装置为海洋观测的多样化、立体化和实时化提供了可行性。专利号为CN103147903A的中国专利提出了一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，通过置于海面下水轮机受波浪驱动海面浮动平台所拉动的上下运动，使进入水轮机壳的水流受上、下部导流叶片导引作用于单向旋转转子，将其扶运动转化为转子的单向旋转，转子通过传动机构将转动动能传递至经过变速机构的发电机组转载自，使海洋能转换成电能。这种装置整体稳定性不好，对于实验仪器测量过程有较大的影响，并且无法观测根据要求调整装置的深度。只有一个转换装置，能源利用率也不高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置。
本发明还提供上述装置的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，包括观测主体，在所述观测主体的下方设置有为所述观测主体供电的海浪发电部；
所述海浪发电部包括延伸至观测主体外部的驱动部，和设置在所述观测主体内部的液压蓄能发电装置；
所述驱动部包括受海浪冲击旋转的旋转轴和叶片，在所述旋转轴的顶部设置有磁力面、与水平呈倾斜角度的环形轨道，所述磁力面和环形轨道呈磁力轴装配；所述磁力面和环形轨道根据磁性联轴器原理通过磁力作用实现同步旋转；
所述液压蓄能发电装置包括多个液压单元和储能发电油路，每个液压单元分别与每个所述旋转轴对应设置；所述每个液压单元包括液压缸、活塞，液压杆，所述液压杆的驱动端分别滑动设置在所述环形轨道内部；
所述液压单元包括2个并联的双向储油回路，即，所述液压杆在液压缸内的上下运动都会不断地向储能发电油路注油。
根据本发明优选的，所述观测主体包括观测舱和发电平台舱，在所述观测舱内设置声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪；所述观测舱和发电平台舱之间通过支撑架相连，在所述观测舱内的所有仪器通过导线管与所述发电平台内舱的储能发电油路相连。
根据本发明优选的，在所述发电平台舱设置有第一密封板将其分隔为干燥工作区域和储水室，所述储水室位于所述发电平台舱的上部；在所述干燥工作区域内设置有第二密封板将其分隔为上干燥工作区域和下干燥工作区域；所述环形轨道设置在所述上干燥工作区域内，所述磁力面设置在所述下干燥工作区域内。此处设计的优点在于，发电平台舱顶部为储水室，储水室与干燥工作区通过密封板隔开，通过向储水室内加载水、排水来控制所述装置潜入海水的深度。
根据本发明优选的，所述下干燥工作区域被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述旋转轴的数量一致。
根据本发明优选的，所述上干燥工作区域被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述磁力面的数量一致。此处设计的优点在于，保证上干燥工作区域和下干燥工作区域被独立密闭，保证即便小舱体进水，装置仍然可以持续发电。
根据本发明优选的，所述观测舱内包括将观测舱分割为上下两层的分隔板，在所述分隔板上设置有声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪。
根据本发明优选的，所述储能发电油路包括相互串联的储能器、溢流阀、调速阀和液压马达，所述液压马达驱动发电机发电。
根据本发明优选的，所述观测舱外表面设置有太阳能电池板为所述声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪供电。
一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置的工作方法，包括步骤如下：
1)将所述观测装置至于海水中，由于潮流能作用驱动所述叶片沿旋转轴转动；
2)所述磁力面受旋转轴驱动旋转，带动所述环形轨道旋转，进而驱动所述每个液压单元中的液压杆上下运动；
3)所述液压杆在液压缸内的上下运动都会不断地向储能发电油路注油，进而实现储能发电，为所述观测舱内的所有仪器供电；所述观测装置的太阳能电池板实时为所述观测舱内的所有仪器供电。
根据本发明优选的，所述发电平台舱为圆柱形。此处设计的优点在于，该装置工作状态不会受潮流方向影响，同时减少阻力。发电平台采用磁性旋转轴传动，并在舱体内冲压，提高装置水密性。
本发明的优势在于：
本发明所述的装置利用太阳能和潮流能互补发电，实现电力的不间断供给，提高装置的独立性，实现长时间独立观测；通过溢流阀作为背压使用，进一步提高液压建立速度；将液压缸排出的油液储存到储能器中，液压能经过缓冲之后通过调速阀驱动液压马达工作，带动发电机发电，能够产生更加稳定的电能；搭载多种探测装置，可以同时对多种数据进行同步探测。本发明采用太阳能电池板将光能转化为电能，与潮流能产生的电能实现互补，可以实现对检测仪器的循环和不间断供电，从而实现全天候监测。
本发明提供一种可长期工作，多能互补供电的海洋观测装置。观测装置利用清洁能源供电，可漂浮于海平面上，也通过增加配重使其下潜于海中所需深度，该装置体积小、结构简单、维护方便、运行稳定。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图；
图2为本发明所述装置的结构剖面图；
图3为本发明所述旋转轴和液压缸的结构示意图；
图4为本发明所述多个液压单元和储能发电油路的连接图；
在图1-4中，1-观测舱，2-声学多普勒流速剖面仪，3-温盐深仪，4-在线PH检测仪，5-分隔板，6-导线管，7-双向储油回路，8-环形轨道，9-液压杆，10-叶片，11-旋转轴，12-磁力面，13-液压缸，14-发电平台舱，15-支撑架，16-单向阀，17-共轨管，18-排气阀，19-储能器，20-溢流阀，21-调速阀，22-压力传感器，23-流量传感器，24-液压马达，25-发电机，26-液压杆9的驱动端，27-上干燥工作区域，28-下干燥工作区域，29-第一密封板，30-储能发电油路，31-储水室，32-第二密封板。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
如图1-图4所示。
实施例1、
一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，包括观测主体，在所述观测主体的下方设置有为所述观测主体供电的海浪发电部；
所述海浪发电部包括延伸至观测主体外部的驱动部，和设置在所述观测主体内部的液压蓄能发电装置；
所述驱动部包括受海浪冲击旋转的旋转轴11和叶片10，在所述旋转轴11的顶部设置有磁力面12、与水平呈倾斜角度的环形轨道8，所述磁力面12和环形轨道8呈磁力轴装配；所述磁力面和环形轨道根据磁性联轴器原理通过磁力作用实现同步旋转；
所述液压蓄能发电装置包括多个液压单元和储能发电油路30，每个液压单元分别与每个所述旋转轴11对应设置；所述每个液压单元包括液压缸13、活塞，液压杆9，所述液压杆9的驱动端26分别滑动设置在所述环形轨道8内部；
所述液压单元包括2个并联的双向储油回路7，即，所述液压杆9在液压缸13内的上下运动都会不断地向储能发电油路30注油。
所述观测舱1外表面设置有太阳能电池板为所述声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪供电。
实施例2、
如实施例1所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其区别在于，所述观测主体包括观测舱1和发电平台舱14，在所述观测舱1内设置声学多普勒流速剖面仪2、温盐深仪3和在线PH检测仪4；所述观测舱1和发电平台舱14之间通过支撑架15相连，在所述观测舱1内的所有仪器通过导线管6与所述发电平台内舱14的储能发电油路30相连。
实施例3、
如实施例1、2所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其区别在于，在所述发电平台舱设置有第一密封板29将其分隔为干燥工作区域和储水室31，所述储水室31位于所述发电平台舱14的上部；在所述干燥工作区域内设置有第二密封板32将其分隔为上干燥工作区27域和下干燥工作区域28；所述环形轨道8设置在所述上干燥工作区域27内，所述磁力面12设置在所述下干燥工作区域28内。
所述下干燥工作区域28被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述旋转轴的数量一致。
所述上干燥工作区域27被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述磁力面的数量一致。
实施例4、
如实施例1、2、3所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其区别在于，所述观测舱1内包括将观测舱1分割为上下两层的分隔板5，在所述分隔板5上设置有声学多普勒流速剖面仪2、温盐深仪3和在线PH检测仪4。
实施例5、
如实施例1-4所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其区别在于，所述储能发电油路30包括相互串联的储能器19、溢流阀20、调速阀21和液压马达24，所述液压马达24驱动发电机25发电。
实施例6、
如实施例2-5所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其区别在于，所述发电平台舱为圆柱形。
实施例7、
如实施例1-6所述利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置的工作方法，包括步骤如下：
1)将所述观测装置至于海水中，由于潮流能作用驱动所述叶片沿旋转轴转动；
2)所述磁力面受旋转轴驱动旋转，带动所述环形轨道旋转，进而驱动所述每个液压单元中的液压杆上下运动；
3)所述液压杆在液压缸内的上下运动都会不断地向储能发电油路注油，进而实现储能发电，为所述观测舱内的所有仪器供电；所述观测装置的太阳能电池板实时为所述观测舱内的所有仪器供电。

Claims (10)

1.一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述装置包括观测主体，在所述观测主体的下方设置有为所述观测主体供电的海浪发电部；
所述海浪发电部包括延伸至观测主体外部的驱动部，和设置在所述观测主体内部的液压蓄能发电装置；
所述驱动部包括受海浪冲击旋转的旋转轴和叶片，在所述旋转轴的顶部设置有磁力面、与水平呈倾斜角度的环形轨道，所述磁力面和环形轨道呈磁力轴装配；
所述液压蓄能发电装置包括多个液压单元和储能发电油路，每个液压单元分别与每个所述旋转轴对应设置；所述每个液压单元包括液压缸、活塞，液压杆，所述液压杆的驱动端分别滑动设置在所述环形轨道内部；
所述液压单元包括2个并联的双向储油回路，即，所述液压杆在液压缸内的上下运动都会不断地向储能发电油路注油。
2.根据权利要求1所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述观测主体包括观测舱和发电平台舱，在所述观测舱内设置声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪；所述观测舱和发电平台舱之间通过支撑架相连，在所述观测舱内的所有仪器通过导线管与所述发电平台舱的储能发电油路相连。
3.根据权利要求2所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，在所述发电平台舱设置有第一密封板将其分隔为干燥工作区域和储水室，所述储水室位于所述发电平台舱的上部；在所述干燥工作区域内设置有第二密封板将其分隔为上干燥工作区域和下干燥工作区域；所述环形轨道设置在所述上干燥工作区域内，所述磁力面设置在所述下干燥工作区域内。
4.根据权利要求3所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述下干燥工作区域被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述旋转轴的数量一致。
5.根据权利要求3所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述上干燥工作区域被分隔为多个舱体，所述舱体的数量与所述磁力面的数量一致。
6.根据权利要求2所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述观测舱内包括将观测舱分割为上下两层的分隔板，在所述分隔板上设置有声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪。
7.根据权利要求1所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述储能发电油路包括相互串联的储能器、溢流阀、调速阀和液压马达，所述液压马达驱动发电机发电。
8.根据权利要求2所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述观测舱外表面设置有太阳能电池板为所述声学多普勒流速剖面仪、温盐深仪和在线PH检测仪供电。
9.根据权利要求2所述的一种利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置，其特征在于，所述发电平台舱为圆柱形。
10.如权利要求1-9任意一项所述利用多能互补供电深度可调的海洋观测装置的工作方法，其特征在于，该工作方法包括步骤如下：
1）将所述观测装置至于海水中，由于潮流能作用驱动所述叶片沿旋转轴转动；
2）所述磁力面受旋转轴驱动旋转，带动所述环形轨道旋转，进而驱动所述每个液压单元中的液压杆上下运动；
3）所述液压杆在液压缸内的上下运动都会不断地向储能发电油路注油，进而实现储能发电，为所述观测舱内的所有仪器供电；所述观测装置的太阳能电池板实时为所述观测舱内的所有仪器供电。
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