CN106864673A - 一种深海自发电浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深海自发电浮标，属于浮标装置技术领域，包括母船、电缆和浮标，母船上设有太阳能和风能发电装置，通过电缆与海底的浮标进行电源连接和信号连接，浮标为球形结构，内部分为大空腔和小空腔，小空腔设置在浮标的底部，大空腔和小空腔之间设有耐压壁，小空腔内设有液压发电装置和应急蓄电池，液压发电装置的出水管与大空腔相连通。本发明的有益效果为：结构简单，设计巧妙，成本低廉，使用方便，利用深海海水液压能、太阳能和风能发电以维持浮标的正常工作，且具有水面装置，便于回收，使用便捷，可用于长时间观测同时可应用于其他领域，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及浮标装置技术领域，尤其涉及一种深海自发电浮标。
背景技术
随着经济的不断发展，人类对海洋资源的探索越来越多，其中所使用的工具多种多样，其中浮标是海洋观测中常用一种工具，由于浮标观测时间长，观测点处在深海之中，实现长久的定点观测存在很多困难。现行的浮标多采取周期性布放回收策略，这种形式的装置不仅结构复杂，实验成本高，而且由于复杂的海洋环境有时无法成功回收浮标，造成极大损失。
发明内容
本发明提供了一种深海自发电浮标，结构简单，设计巧妙，通过特殊结构将深海海水液压能、太阳能和风能等新能源转换为电能进行使用，从而可以长时间的维持浮标的正常工作，解决了现有浮标工作时间有限的问题，可用于长时间观测，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种深海自发电浮标，其特征在于，包括母船和浮标，所述的母船和浮标通过电缆相连，母船的表面设有GPS、天线、太阳能板和风力发电装置，母船的内部设有蓄电池一和逆变器一，所述的太阳能板与蓄电池一的输入端一直接相连，风力发电装置经逆变器一与蓄电池一的输入端二相连，蓄电池一输出端二与电缆相连；所述的浮标的内部设有大空腔和小空腔，大空腔和小空腔之间设有耐压壁，所述的小空腔的外壁上设有进出水管，内部设有蓄电池二、电动机、发电机、逆变器二、液压马达、液压泵和液压阀组，蓄电池二的输入口一与发电机之间设有逆变器二，蓄电池二的输入口二与电缆相连，蓄电池二的输出口与电动机相连，所述的进出水管进入液压阀组后依次经过单向阀一、调速阀一、换向阀一、液压马达、单向阀二、换向阀二和阀组出水管后，与大空腔的蓄水管相连通，大空腔内部的水经过排水管进入阀组进水管后，依次经过液压泵、调速阀二、换向阀二、单向阀三和换向阀一后与进出水管相连通，其中大空腔中设有液位测量元件；所述的风力发电装置由扇叶、定子、转子、尾翼和尾架组成。
作为本方案的优选实施例，所述的电动机与液压泵之间设有弹性联轴器一，发电机与液压马达之间设有弹性联轴器二。
作为本方案的优选实施例，所述的电缆分为包裹层和线芯，其中包裹层的材质为丁腈弹性体材料，线芯为铜丝缠绞而成。
作为本方案的优选实施例，所述的电动机和发电机分别为直流驱动电机和交流发电机。
作为本方案的优选实施例，所述的耐压壁上设有两个连通孔，阀组出水管和阀组进水管分别通过两个连通孔后与蓄水管和排水管相连接，其中蓄水管为倒置的“J”字形结构，开口位于大空腔的顶部，排水管的开口稍高于耐压壁上表面。
耐压壁上设有两个连通孔，阀组出水管和阀组进水管分别通过两个连通孔后与蓄水管和排水管相连接，其中蓄水管为倒置的“J”字形结构，开口位于大空腔的顶部，排水管的开口稍高于耐压壁上表面。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
结构简单，设计巧妙，通过特殊结构将深海海水液压能、太阳能和风能等新能源转换为电能进行使用，从而可以长时间的维持浮标的正常工作，解决了现有浮标工作时间有限的问题，可用于长时间观测，便于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的整体三维结构图示意图；
图2是本申请实施例的母船剖视结构示意图；
图3是本申请实施例的浮标剖视结构示意图；
图4是本申请实施例的液压发电组三维结构示意图；
图5是本申请实施例的液压原理示意图；
图6是本申请实施例的电能传输示意图；
图7是本申请实施例的风力发电装置三维结构示意图。
图1-图7中：1、母船，2、电缆，3、浮标、4、GPS，5、天线，6、太阳能板，7、风力发电装置、8、蓄电池一，9、逆变器一，10、大空腔，11、耐压壁，12、小空腔、，13、液压发电组，14、蓄水管，15、排水管，16、液位测量器，17、蓄电池二，18、电动机，19、弹性联轴器一，20、发电机，21、弹性联轴器二，22、逆变器二，23、液压马达，24、传输管，25、液压泵，26、进出水管，27、液压阀组，28、阀组进水管、29、阀组出水管、30、单向阀三、31、调速阀二，32、换向阀二，33、单向阀二，34、换向阀一，35、调速阀一，36、单向阀一，37、输入端一，38、输入端二，39、输入口一，40、输出口，41、输入口二，42、输出端二，43、输出端一，44、扇叶，45、定子，46、转子，47、尾翼，48、尾架。
具体实施方式
本发明提供了一种深海自发电浮标，结构简单，设计巧妙，成本低廉，使用方便，利用深海海水液压能、太阳能和风能发电以维持浮标的正常工作，且具有水面装置，便于回收，使用便捷，可用于长时间观测同时可应用于其他领域，便于推广使用。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图7所示，一种深海自发电浮标，包括母船1和浮标3，所述的母船1和浮标3通过电缆2相连，母船1的表面设有GPS4、天线5、太阳能板6和风力发电装置7，母船1的内部设有蓄电池一8和逆变器一9，所述的太阳能板6与蓄电池一8的输入端一37直接相连，风力发电装置7经逆变器一9与蓄电池一8的输入端二38相连，蓄电池一8输出端二42与电缆2相连；所述的浮标3的内部设有大空腔10和小空腔12，大空腔10和小空腔12之间设有耐压壁11，所述的小空腔12的外壁上设有进出水管26，内部设有蓄电池二17、电动机18、发电机20、逆变器二22、液压马达23、液压泵25和液压阀组27，蓄电池二17的输入口一39与发电机20之间设有逆变器二22，蓄电池二17的输入口二41与电缆2相连，蓄电池二17的输出口40与电动机18相连，所述的进出水管26进入液压阀组27后依次经过单向阀一36、调速阀一35、换向阀一34、液压马达23、单向阀二33、换向阀二32和阀组出水管29后，与大空腔10的蓄水管14相连通，大空腔10内部的水经过排水管15进入阀组进水管28后，依次经过液压泵25、调速阀二31、换向阀二32、单向阀三(30)和换向阀一34后与进出水管26相连通，其中大空腔10中设有液位测量元件38；所述的风力发电装置7由扇叶44、定子45、转子46、尾翼47和尾架48组成。
其中，在实际应用中，所述的电动机18与液压泵25之间设有弹性联轴器一19，发电机20与液压马达23之间设有弹性联轴器二21，弹性联轴器的使用使得液压泵25和液压马达23旋转产生波动得以缓冲，减少对电动机18和发电机20的干扰。
其中，在实际应用中，所述的电缆2分为包裹层和线芯，其中包裹层的材质为丁腈弹性体材料，线芯为铜丝缠绞而成。
其中，在实际应用中，所述的电动机18和发电机20分别为直流驱动电机和交流发电机，电动机18直接以直流电驱动，避免转化为交流电，产生额外电能损失，发电机20产生的交流电经逆变器二22转化为直流电。
其中，在实际应用中，所述的耐压壁11上设有两个连通孔，阀组出水管29和阀组进水管28分别通过两个连通孔后与蓄水管14和排水管15相连接，其中蓄水管14为倒置的“J”字形结构，开口位于大空腔10的顶部，排水管15的开口稍高于耐压壁11上表面，使得大空腔10内最大限度的存储水，充分利用空间。
工作原理：使用时，蓄电池一8和蓄电池二17提前充满电，设置好相关参数后布放在深海中，浮标3锚定在水下，母船1在电缆2牵引下漂浮在水面，通过太阳能板6和风力发电装置7将太阳能和风能转化为电能，存储在蓄电池一8中，蓄电池一8中的电能既可以为布置的传感器供电，又可以通过电缆2传输额外电能给蓄电池二17后供浮标3使用。当出现意外或电量不足时，可通过液压发电组13利用深海中水压能转换为电能使用，由于外界环境和壳体内部存在巨大的压差，通过液压阀组27的控制可以利用这种压差使水流带动液压马达23转动，从而使得发电机20发电，作为备用能源或应急能源使用；当蓄电池二17电量充足时，利用蓄电池一8的电能，通过液压泵25将存储于水下外壳中的海水排出，逐渐回复初始状态。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种深海自发电浮标，其特征在于，包括母船(1)和浮标(3)，所述的母船(1)和浮标(3)通过电缆(2)相连，母船(1)的表面设有GPS(4)、天线(5)、太阳能板(6)和风力发电装置(7)，母船(1)的内部设有蓄电池一(8)和逆变器一(9)，所述的太阳能板(6)与蓄电池一(8)的输入端一(37)直接相连，风力发电装置(7)经逆变器一(9)与蓄电池一(8)的输入端二(38)相连，蓄电池一(8)的输出端二(42)与电缆(2)相连；所述的浮标(3)的内部设有大空腔(10)和小空腔(12)，大空腔(10)和小空腔(12)之间设有耐压壁(11)，所述的小空腔(12)的外壁上设有进出水管(26)，内部设有蓄电池二(17)、电动机(18)、发电机(20)、逆变器二(22)、液压马达(23)、液压泵(25)和液压阀组(27)，蓄电池二(17)的输入口一(39)与发电机(20)之间设有逆变器二(22)，蓄电池二(17)的输入口二(41)与电缆(2)相连，蓄电池二(17)的输出口(40)与电动机(18)相连，所述的进出水管(26)进入液压阀组(27)后依次经过单向阀一(36)、调速阀一(35)、换向阀一(34)、液压马达(23)、单向阀二(33)、换向阀二(32)和阀组出水管(29)后，与大空腔(10)的蓄水管(14)相连通，大空腔(10)内部的水经过排水管(15)进入阀组进水管(28)后，依次经过液压泵(25)、调速阀二(31)、换向阀二(32)、单向阀三(30)和换向阀一(34)后与进出水管(26)相连通，其中大空腔(10)中设有液位测量元件(38)；所述的风力发电装置(7)由扇叶(44)、定子(45)、转子(46)、尾翼(47)和尾架(48)组成。
2.根据权利要求1所述的一种深海自发电浮标，其特征在于，所述的电动机(18)与液压泵(25)之间设有弹性联轴器一(19)，发电机(20)与液压马达(23)之间设有弹性联轴器二(21)。
3.根据权利要求1所述的一种深海自发电浮标，其特征在于，所述的电缆(2)分为包裹层和线芯，其中包裹层的材质为丁腈弹性体材料，线芯为铜丝缠绞而成。
4.根据权利要求1所述的一种深海自发电浮标，其特征在于，所述的电动机(18)和发电机(20)分别为直流驱动电机和交流发电机。
5.根据权利要求1所述的一种深海自发电浮标，其特征在于，所述的耐压壁(11)上设有两个连通孔，阀组出水管(29)和阀组进水管(28)分别通过两个连通孔后与蓄水管(14)和排水管(15)相连接，其中蓄水管(14)为倒置的“J”字形结构，开口位于大空腔(10)的顶部，排水管(15)的开口稍高于耐压壁(11)上表面。
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