CN108550731A - 水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋观测仪器装备水下供电领域，提供了一种水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱。球状舱体用玻璃吹制，壳体薄、内容大、耐高压，切分为对称的两半球，在上半球打孔安装水密缆连通内外；在半球内壁镀银或铝，并用锡箔纸覆贴，再用保温软板覆贴，然后对高能量密度电池组装填后的空余空间用轻质保温材料全位填充，阻断舱外低温对舱内影响，同时提供自浮力；将两半球对接、密封，抽成真空，确保一体化，并在玻璃体外侧敷装塑料保护壳体，在其上预留吊装固定位；设计灯笼形框架外护并吊装整个舱体。该电池舱可耐万米水压、容多组电池、提高能效30％，可提供自浮力至水中零重量，能防止正常状况下的运输及布放碰撞。

Description

水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱

技术领域

本发明属于海洋观测仪器装备水下供电领域，尤其涉及电池舱电源供电。

背景技术

近年来，随着世界人口剧增环境恶化，陆上资源逐步匮乏，对深海的研究越来越受到各界的重视。为了更好的开发、利用与保护海洋和海洋资源，就需要获取大范围的、精确的海洋各种参数数据，需要进行大量的海洋观测、取样和水下施工等活动。要圆满的完成以上这些任务，必须大量采用各种各样的水下仪器和设备，如海洋潜标、浮标、海床基和各类传感器等，这些仪器设备水下工作的最基本能量供给就是电池舱电源供电。

深海大洋压力大、温度低，观测仪器设备的布放回收和浮力调节困难，以下分别阐述：

一、深海大洋的强大水下压力要求水下电池舱具有强耐压性和水密性，国内现有深海大洋4000m以下的电池舱主体结构是掏空的钛棒，成本高、工序繁、容量小、重量大；国外则是专用的合金钢，相关技术向我严密封锁，但同样有容量小、重量大的缺点。

二、海洋水温一般随深度的增加而降低，在深度1000米处的水温约为4-5℃，2000米处的水温约为2-3℃，深于3000米处的水温约为1-2℃，而电池工作的标准温度一般为25℃，在深海大洋区，因温度过低而导致电池的放电能力大大下降，基本是25℃时的一半。因为海洋表面温度较高，深水区低温导致的电池供电能力下降并没有得到足够重视，目前市场上还没有出现解决低温问题的电池舱。

三、在深海大洋的观测仪器设备需要进行定期的布放与回收，成本高、风险大，所以需要尽可能长的工作周期。而目前市场上的水下电池舱，因耐压性和材料限制，容积有限，加上低温限制，工作周期都比较有限。事实上，目前海洋潜标的电源供给，大多都满足不了工作周期和采样频率的要求。

四、给潜标类海洋观测系统加配电池舱，因为重量较大，还需要另外加配众多浮力单元，这给水下连接和布放回收等增加很多困难。需要研制水中零重量电池舱，易于使用和搭配。

为此，特发明了一种水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱。

发明内容

本发明的目的是针对目前潜标观测系统等水下供电存在的突出问题，提供了一种水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱。

主要发明内容：(1)选用能耐高外压且空腔体积大的玻璃材料，吹制球状耐压壳体，切分为对称的两半球，在上半球打孔安装水密缆连通内外；(2)在半球内壁镀银或铝，然后用锡箔纸覆贴，再用保温软板覆贴，用于阻断舱内与外界的热交换；(3)将高能量密度的电池组装填进两个半球内，空余空间用轻质保温材料全位填充，不仅可以进行位置固定，更能进一步有效保温；(4)将两半球对接、密封，并抽成真空，确保一体化，这种负压密封方式无用料、效果好、水压越压越紧；(5)在玻璃体外侧敷装塑料保护壳体，半球式对接，并预留吊装固定位，这样不难增加了玻璃球体舱的牢固性，也可防止玻璃体受损，更重要是为玻璃舱体的吊装固定提供了可能；(6)设计灯笼形框架外护并吊装整个舱体，在半球处连接，该方法以吊装方式固定舱体，可以有效避免运输及布放过程中的碰撞损伤，也为电池舱在整个观测系统中的连接提供了可能。

该电池舱可耐万米水压、容多组高能电池、能效比普通电池舱提高30％，可提供自浮力至水中零重量，能防止正常状况下的运输及布放碰撞。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为本发明的结构剖视图；

图2为本发明的整体结构图。

以上各图中：下半球316L钢管外框架1、下半球塑料保护壳2、下半球缓冲垫3、上半球缓冲垫4、上半球塑料保护壳5、上半球316L钢管外框架6、吊装缆7、水密接头8、顶部缓冲垫9、外接电缆10、上半球玻璃壳11、镀银(铝)层12、锡箔纸覆贴层13、保温软板覆贴层14、上塑料板15、电池16、中塑料板17、拉杆18、下半球玻璃壳19、下塑料板20、保温材料21、底部缓冲垫22、连接螺栓23。

具体实施方式

1.结构连接方式。下半球316L钢管外框架1、下半球塑料保护壳2与上半球塑料保护壳5、上半球316L钢管外框架6之间通过连接螺栓23连接，上半球玻璃壳11与下半球玻璃壳19之间通过超精细研磨、连接处使用密封剂及保护胶带实现密封，上半球塑料保护壳5与上半球玻璃壳11之间采用上半球缓冲垫4及顶部缓冲垫9实现玻璃球壳的位置固定及防撞缓冲保护，下半球塑料保护壳2与下半球玻璃壳19之间分别采用下半球缓冲垫3及底部缓冲垫22实现玻璃球壳的位置固定及防撞缓冲保护，另上下半球玻璃壳(11、19)通过吊装缆7实现与上下半球316L钢管外框架(1、6)的吊装固定，上半球玻璃壳11、下半球玻璃壳19内壁面分别镀银(铝)(12)并用锡箔纸(13)覆贴，再用保温软板(14)覆贴，上塑料板15、中塑料板17、下塑料板20采用玻璃胶固定于上半球玻璃壳11、下半球玻璃壳19内壁，电池16置于上塑料板15、中塑料板17、下塑料板20两两板之间，通过拉杆18实现电池16与上塑料板15、中塑料板17、下塑料板20之间位置的固定，上半球玻璃壳11、下半球玻璃壳19与电池16之间的空隙填充保温材料21，上半球玻璃壳11上开有水密接孔，用于水密接头8的连接，然后通过外接电缆10将电力输送出去。

2.功能实现方式。本发明中耐高水压灯笼形保温电池舱，整体结构为球形，从外到内为三层式结构，最外层为球状316L钢管防撞框架(1、6)，采用316L钢管，可减小质量；采用八根纵向弧形筋结构，可增加强度；顶部及底部为水平结构，便于运输及安装。中层为带有八条经向凸楞的球状塑料壳(2、5)，具有足够强度可起到很好的保护作用。上下外层与中层两部分之间采用螺栓19连接，方便连接与拆卸。内层规则球状璃球壳(11、19)可满足电池舱的耐压要求，此外本身玻璃材料传热系数小，便具有良好的保温性能，玻璃材料密度小，玻璃球壳可提供一定的浮力，球壳(11、19)内壁面镀银(铝)箔(12)并用锡箔纸(13)覆贴，使其产生镜面反射，有效降低通过辐射丢失的热量原理，更好实现电池舱的保温性能，此外，球壳内部采用锡箔纸(13)覆贴后再用保温软板(14)覆贴，球壳(11、19)与电池16之间空隙填充保温材料21，可更好实现保温，且空隙填充保温材料21又可用于电池的位置固定作用，并可将玻璃球壳与电池分隔开，对玻璃球壳及电池都能起到保护作用。上半球玻璃壳11上的水密插件接口可以方便的实现水密接头8的连接，然后通过外接电缆10将电力输送出去，进而实现电源对外供电的功能。整个电池舱的外(1、6)、中(2、5)、内层(11、19)均为非金属材料，因此整个电池舱具有不腐蚀、无磁性、不导电的特性。

Claims (5)

1.一种水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱，其特征在于：球状舱体用玻璃吹制，切分为对称的两半球，在上半球打孔安装水密缆连通内外；在半球内壁镀银或铝，并用锡箔纸覆贴，再用保温软板覆贴，然后对高能量密度电池组装填后的空余空间用轻质保温材料全位填充；将两半球对接、密封，抽成真空，确保一体化，并在玻璃体外侧敷装塑料保护壳体，在其上预留吊装固定位；设计灯笼形框架外护并吊装整个舱体。

2.根据权利要求1所述的水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱，其特征在于：选用价格低、工艺成熟的玻璃材料，吹制成能耐高外压且内腔体积大的球状电池舱体，在深海大洋高盐、高电导、强腐蚀条件下，具备不腐蚀、无磁性、不导电的特性。

3.根据权利要求1所述的水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱，其特征在于：通过阻断电池舱内外热交换并保存电池工作发热的热量，有效提升电池舱在深海低温环境下的供电能力，一是在半球内壁镀银或铝，并用锡箔纸覆贴，再用保温软板覆贴，形成类保温瓶原理的辐射阻断；二是对高能量密度电池组装填后的空余空间用轻质保温材料全位填充，起到保温、固定位置和提供自浮力的作用。

4.根据权利要求1所述的水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱，其特征在于：采用多种方式保护玻璃球体舱能耐整体受压和不受局部碰撞，一是通过负压方式进行两半球的对接吸紧密封，先将两半球对接、密封，然后抽成真空，确保两半球的一体化，水压越压越紧；二是在玻璃球体舱外侧敷装塑料保护壳体，增加玻璃球体舱的牢固性，并防止玻璃体受损；三是在塑料保护壳体外再设计灯笼形刚性保护架，通过塑料保护壳上的预留位吊装玻璃球体舱，保护并缓冲对玻璃球体舱的碰撞。

5.根据权利要求1所述的水下专用耐高压、大容量、高能效、自浮力的灯笼形电池舱，其特征在于：整个电池舱外形为灯笼形，易于和观测系统连接且水阻较小，更重要是灯笼形刚性保护架及其与玻璃球体舱的吊装式连接方式，实现了对玻璃球体舱的有效保护和振荡缓冲，可以有效避免运输及布放过程中的碰撞损伤。