CN106628035A - 一种具有发电功能的锚链与供电平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有发电功能的锚链与充电平台，其中锚链包括发电单元与承拉装置，发电单元包括外壳以及设于该外壳内的液压缸、单向注液组件、液压马达与发电机，随液压缸的活塞相对液压缸的缸体的运动，单向注液组件向液压马达注入液压油以驱动液压马达运动，进而驱动发电机发电；外壳上还设有一连接件，该连接件及液压缸的活塞杆可与其它部件转动连接，且二者的转动方向一致；承拉装置用于承受锚链固定时的拉力。本发明通过在锚链上设置波浪发电单元，既可以捕获水的动能进行发电，也可以起到锚泊的作用，结合浮动平台可以实现水下机器人的实时充电，减少了水下机器人回收再充电的时间，极大的提高了水下机器人执行任务的续航能力。

Description

一种具有发电功能的锚链与供电平台

技术领域

本发明涉及可再生能源利用技术，特别涉及波浪、涌浪能充电技术。

背景技术

随着机器人技术的高速发展，机器人已经越来越多的应用于高危场合的作业，以及未知世界的探索，水下机器人就是这类机器人的典型代表，其可以在水中灵活运动，探索寻常水下潜器无法到达的复杂水下地形，也可以在海难时执行水下搜救任务，保护人民的生命和财产安全。然而水下机器人的体积通常较小，受限于内部存储空间而无法携带大量能源，这将对机器人的活动范围及作业能力造成很大的影响，难以满足人们的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有发电功能的锚链与充电平台，用于解决现有水下机器人续航能力不足的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有发电功能的锚链，包括发电单元与承拉装置，其中

发电单元包括外壳以及设于该外壳内的液压缸、单向注液组件、液压马达与发电机，随液压缸的活塞相对液压缸的缸体的运动，单向注液组件向液压马达注入液压油以驱动液压马达运动，进而驱动发电机发电；

外壳上还设有一连接件，该连接件及液压缸的活塞杆可与其它部件转动连接，且二者的转动方向一致；

承拉装置用于承受锚链固定时的拉力。

作为上述方案的进一步改进方式， 发电单元包括高压蓄能器与低压蓄能器，其中

液压缸的有杆腔及无杆腔分别通过第一通道及第二通道与高压蓄能器连通，再由高压蓄能器与液压马达的进油口连通，第一、第二通道均沿液压缸至高压蓄能器的方向单向导通；

液压缸的有杆腔及无杆腔分别通过第三通道及第四通道与低压蓄能器连通，再由低压蓄能器与液压马达的回油口连通，第三、第四通道均沿低压蓄能器至液压缸的方向单向导通；

当有杆腔的容积减小时，液压油由第一通道进入液压马达，液压马达的回油由第四管道回流入无杆腔内；

当有杆腔的容积增大时，液压油由第二通道进入液压马达，液压马达的回油由第三管道回流入无杆腔内。

作为上述方案的进一步改进方式，单向注液组件还包括对应设于第一至第四管道上的第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀与第四单向阀。

作为上述方案的进一步改进方式，包括多个发电单元，相邻发电单元之间通过活塞杆与连接件铰接，以使发电单元可相对相邻发电单元摆动。

作为上述方案的进一步改进方式，任意发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向与相邻发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向错开。

作为上述方案的进一步改进方式，意发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向与相邻发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向相互垂直。

作为上述方案的进一步改进方式，外壳的首端伸出有活塞杆，以及作为连接件的第一连接杆，第一连接杆与活塞杆平行，并与外壳铰接；

外壳的尾端对应活塞杆、第一连接杆并列伸出有第二连接杆，第二连接杆与外壳铰接；

活塞杆、第一连接杆分别与对应的第二连接杆铰接，第一连接杆相对外壳的转动方向与第一、第二连接杆之间的转动方向相同，并与第二连接杆相对外壳的转动方向相反。

作为上述方案的进一步改进方式，承拉装置包括设于外壳首端与尾端的吊环，相邻发电单元之间的吊环相互卡接。

作为上述方案的进一步改进方式，发电单元还包括变压器、稳压器、恒流恒压充电器与蓄电池，发电机产生的电能变压、稳压后存储至蓄电池内。

一种供电平台，包括浮体、设于该浮体上的平台蓄电池以及上述的具有发电功能的锚链，平台蓄电池用于接收并存储由发电单元产生的电能。

本发明的有益效果是：

通过在锚链上设置波浪发电单元，既可以捕获水的动能进行发电，也可以起到锚泊的作用，结合浮动平台可以实现水下机器人的实时充电，减少了水下机器人回收再充电的时间，极大的提高了水下机器人执行任务的续航能力。

本发明的优选实施例属于多自由度能量俘获装置，可以实现三维、六自由度运动（纵荡、横荡、垂荡、横摇、俯仰和艏艉摇），相比于单自由度装置（仅仅吸收浮体在波浪中垂荡运动的能量，其他自由度运动的能量被忽略）而言其能量转化率更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明发锚链一个实施例的立体示意图；

图2是本发明两个发电单元连接的立体示意图；

图3是本发明两个发电单元连接的正视图；

图4是本发明三个发电单元连接的立体示意图；

图5是本发明发电单元内部模组的组成示意图；

图6是本发明供电平台与锚链连接后的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明发锚链一个实施例的立体示意图，其包括发电单元100与承拉装置200，其中发电单元100用于俘获波浪、涌浪中蕴含的动能，并将该动能转化为电能，承拉装置200用于在锚链固定时承受拉力，本发明将发电单元与锚链集成为一体，既具有普通锚链的锚泊功能，还可以在固定的过程中随波浪、涌浪的摆动进行发电。

本发明中优选由多个发电单元串联而成，发电单元的数量可根据需求调整，最少可为一个。

参照图2、图3，分别示出了本发明两个发电单元连接的立体示意图与正视图，如图可知，本实施例中的发电单元为圆筒型结构，其一端设有活塞杆101、第一连接杆102与吊环201，另一端设有吊环202以及第二连接杆103，其中吊环201与吊环202的圆弧部分相互卡接以形成上述的承拉装置，其可以使锚链承受较大的拉力，实现锚链的锚泊功能，同时通过圆弧部的相对滑动也不会对发电单元的转动造成阻碍，此外，吊环还可以保护活塞杆101，防止其过度拉伸。

优选的，吊环202固结在连接杆103之间。

发电单元之间通过活塞杆101、第一连接杆102与第二连接杆103直接连接，具体的，外壳104的首端伸出有活塞杆101，以及作为权利要求中所述连接件的第一连接杆102，第一连接杆102与活塞杆101平行；外壳104的尾端对应活塞杆101、第一连接杆102并列伸出有两个第二连接杆103，活塞杆101、第一连接杆102分别与相邻外壳104上对应的第二连接杆103铰接，如此便可以实现发电单元之间的相对转动，同时随着发电单元的转动还可以推动活塞杆101往复移动，从而提取波浪、涌浪中的动能。

优选的，第一连接杆102与发电单元的外壳铰接，且第一连接杆102相对外壳的转动方向与第一、第二连接杆之间的转动方向相同，如此连接杆不承受拉力，只用于发电单元之间的转动连接，从而在不影响吊环201、吊环202之间承拉功能的前提下实现发电单元之间的转动。

为了最大化的利用波浪能，任意发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向与相邻发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向错开，参照图4，示出了三个发电单元连接的立体示意图，本实施例中错开的角度为90°，即相互垂直，基于此，第二连接杆103同样与外壳铰接，且第二连接杆103相对外壳104的转动方向与第一连接杆102相对外壳的转动方向相反，保证锚链可以通过两个方向上的摆动进行发电。

当然，相邻发电单元上活塞杆与连接件的转动方向的错开角度可以根据需要调整，如错开60°等。

参照图5，示出了本发明发电单元内部模组的组成示意图，如图所示，发电单元包括外壳以及设于该外壳内的液压缸105、单向注液组件106、液压马达107与发电机108。当活塞杆101随发电单元的摆动而往复运动时，液压缸可驱动单向注液组件106向液压马达107注入液压油以驱动液压马达107运动，进而驱动发电机108发电，本实施例中的发电单元还设有储电装置，具体包括变压器109、稳压器110、恒流恒压充电器111与蓄电池112，发电机108产生的电能经变压、稳压后存储至蓄电池112内，当然锚链上也可以不设置蓄电池，各发电单元所产生的电能直接送入一蓄电池（设置在浮动平台或者船只上）中统一存储。

本发明的单向注液组件106可以在液压缸的拉伸与压缩的过程中均向液压马达注入液压油，其包括高压蓄能器、低压蓄能器与若干的单向阀，具体如图5所示，液压缸105的有杆腔1051及无杆腔1052分别通过第一通道a及第二通道b与高压蓄能器1061连通，再由高压蓄能器1061与液压马达107的进油口连通，第一通道a上设有第一单向阀1063，第二通道b上设有第二单向阀1064，第一、第二通道通过单向阀沿液压缸105至高压蓄能器1061的方向单向导通。

液压缸105的有杆腔1051及无杆腔1052分别通过第三通道c及第四通道d与低压蓄能器1062连通，再由低压蓄能器1062与液压马达107的回油口连通，第三通道c上设有第三单向阀1065，第四通道d上设有第四单向阀1066，第三、第四通道通过单向阀沿低压蓄能器1062至液压缸105的方向单向导通。

当活塞杆101带动活塞上升时，有杆腔的容积减少，有杆腔内正压，无杆腔内负压，第一单向阀1063导通，第三单向阀1065关闭，液压油由第一通道a进入液压马达108；第二单向阀1064关闭，第四单向阀1066导通，液压马达107的回油由第四管道d回流入无杆腔内。

反之，当活塞杆101带动活塞下降时，有杆腔内负压，无杆腔内正压，第一单向阀1063关闭，第三单向阀1065导通，液压油由第二通道b进入液压马达108；第二单向阀1064导通，第四单向阀1066关闭，液压马达107的回油由第三管道c回流入无杆腔内。

为保证发电单元的正常工作，发电单元应该采用密封结构，以本实施为例，上述与液压相关的元件以及与发电、储电相关的元件均包敷在两个外壳104所形成的密封结构之内，外壳104优选为一端开口的圆筒状结构，两个外壳104的开口端相互连接并通过若个螺钉锁紧，连接处通过未示出的密封圈进行密封。

本发明还公开一种供电平台，参照图6，示出了本发明供电平台与锚链连接后的立体示意图，图中隐藏了承拉装置。如图所示，供电平台包括浮体301以及设于浮体301下方的充电平台302与配重块303，浮体301内还设有未示出的平台蓄电池。供电平台的使用方式为：供电平台漂浮在海面上，锚链的一端固定在海底，随着供电平台的上下浮动与海平面下涌浪的推动，锚链的发电单元发生摆动，通过活塞杆带动发电机发电，产生的电能由平台蓄电池接收并存储，水下机器人可以在充电平台302处进行充电。

优选的，本发明的供电平台还设有锚链回收装置，具体是在浮体301上设置一回收舱，回收舱内设置有一转轮，锚链的一端固定在转轮之上，如此随着转轮的转动便可以回收/释放锚链。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种具有发电功能的锚链，其特征在于，包括发电单元与承拉装置，其中所述发电单元包括外壳以及设于该外壳内的液压缸、单向注液组件、液压马达与发电机，随所述液压缸的活塞相对所述液压缸的缸体的运动，所述单向注液组件向所述液压马达注入液压油以驱动所述液压马达运动，进而驱动所述发电机发电；

所述外壳上还设有一连接件，该连接件及所述液压缸的活塞杆可与其它部件转动连接，且二者的转动方向一致；

所述承拉装置用于承受锚链固定时的拉力。

2.根据权利要求1所述的具有发电功能的锚链，其特征在于， 所述发电单元包括高压蓄能器与低压蓄能器，其中

所述液压缸的有杆腔及无杆腔分别通过第一通道及第二通道与所述高压蓄能器连通，再由所述高压蓄能器与所述液压马达的进油口连通，所述第一、第二通道均沿所述液压缸至所述高压蓄能器的方向单向导通；

所述液压缸的有杆腔及无杆腔分别通过第三通道及第四通道与所述低压蓄能器连通，再由所述低压蓄能器与所述液压马达的回油口连通，所述第三、第四通道均沿所述低压蓄能器至所述液压缸的方向单向导通；

当所述有杆腔的容积减小时，所述液压油由所述第一通道进入所述液压马达，所述液压马达的回油由所述第四管道回流入所述无杆腔内；

当所述有杆腔的容积增大时，所述液压油由所述第二通道进入所述液压马达，所述液压马达的回油由所述第三管道回流入所述无杆腔内。

3.根据权利要求2所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，所述单向注液组件还包括对应设于所述第一至第四管道上的第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀与第四单向阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，包括多个所述发电单元，相邻发电单元之间通过所述活塞杆与连接件铰接，以使所述发电单元可相对相邻发电单元摆动。

5.根据权利要求4所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，任意所述发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向与相邻所述发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向错开。

6.根据权利要求5所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，任意所述发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向与相邻所述发电单元上的活塞杆与连接件的转动方向相互垂直。

7.根据权利要求4所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，

所述外壳的首端伸出有所述活塞杆，以及作为所述连接件的第一连接杆，所述第一连接杆与所述活塞杆平行，并与所述外壳铰接；

所述外壳的尾端对应所述活塞杆、第一连接杆并列伸出有第二连接杆，所述第二连接杆与所述外壳铰接；

所述活塞杆、第一连接杆分别与对应的第二连接杆铰接，所述第一连接杆相对所述外壳的转动方向与所述第一、第二连接杆之间的转动方向相同，并与第二连接杆相对所述外壳的转动方向相反。

8.根据权利要求4所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，所述承拉装置包括设于所述外壳首端与尾端的吊环，相邻所述发电单元之间的所述吊环相互卡接。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的具有发电功能的锚链，其特征在于，所述发电单元还包括变压器、稳压器、充电器与蓄电池，所述发电机产生的电能变压、稳压后存储至所述蓄电池内。

10.一种供电平台，其特征在于，包括浮体、设于该浮体上的平台蓄电池以及权利要求1至9中任一项所述的具有发电功能的锚链，所述平台蓄电池用于接收并存储由所述发电单元产生的电能。