CN108691725A - 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置 - Google Patents

一种海星外形的电力自给型海洋探测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108691725A
CN108691725A CN201810450911.2A CN201810450911A CN108691725A CN 108691725 A CN108691725 A CN 108691725A CN 201810450911 A CN201810450911 A CN 201810450911A CN 108691725 A CN108691725 A CN 108691725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
floating body
energy
main body
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810450911.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108691725B (zh
Inventor
姜家强
盛松伟
叶寅
王坤林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN201810450911.2A priority Critical patent/CN108691725B/zh
Publication of CN108691725A publication Critical patent/CN108691725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108691725B publication Critical patent/CN108691725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/1815—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with an up-and-down movement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种海星外形的电力自给型海洋探测装置，通过海星形的主体设计、吸波浮体实现波浪能被高效吸收转化成电能；外形与水下附体的稳性设计，使装置主体在海上平稳运行，保证装置上方搭盖太阳能电池板在稳定的角度内高效吸收太阳能发电。通过转换利用两种清洁能源进行互补供电，可持续给装置自身搭载及周围一定范围布放的海洋仪器供电，长期持续开展海洋探测工作。

Description

一种海星外形的电力自给型海洋探测装置
技术领域
本发明涉及一种利用波浪能及太阳能清洁能源为所搭载的测量仪器自给供电的漂浮式海洋探测装置。
背景技术
海洋与国家安全和权益维护与保障、人类生存与可持续发展、全球气候变化、海洋油气及矿产等战略性资源开发等方面休戚相关。人类对海洋的认识和利用离不开现代海洋观测仪器设备的强大支撑，而电力供应是海洋探测仪器设备的生命线。传统海洋观测仪器用电仅靠浮标装置自身蓄电池供电，受电力限制仅能较低频率采集数据，且电池更换维护成本高；随着技术发展，也有加装太阳能进行电力补充，但是太阳能补充电力受天气影响较大。海洋中波浪能及太阳能是海洋中长期存在、分布最广泛、清洁的可再生能源。海洋中波浪能流密度较大，且一般波浪较弱时天气晴朗，太阳辐射强度高，利用海洋波浪能及太阳能互补转化供电，可保障海洋探测用仪器的稳定工作、提高数据采集率、降低仪器维护费用、扩大仪器观测范围、提高探测仪器及所附装置的生存能力，具有重要意义。
发明专利内容
本发明的目的在于提供一种海星外形的电力自给型海洋探测装置，引入波浪能吸收利用，大大提高了电力供应量，并与太阳能互补结合，可实现长期联系电力供给。
为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：
一种海星外形的电力自给型海洋探测装置，包括星形主体及与之固定连接的水下阻尼浮体，所述星形主体包括圆柱形中心，及均布于圆柱形中心周围的若干延伸臂，每个延伸臂上设置有外延舱，所述星形主体上端设置有水上支架支撑，所述延伸臂两两之间设置有吸波浮体，所述吸波浮体为海蚌状，所述水上支架与所述吸波浮体之间通过液压缸连接，所述吸波浮体随波浪摇摆运动时，带动所述液压缸的缸体与活塞杆相对运动，把波浪能转化为动能，通过设置于阻尼浮体上的能量转化系统，将所述动能转化为电能供所述探测装置使用，所述水上支架上还设置有太阳能系统，所述太阳能系统收集太阳能后，转换为电能供所述探测装置使用，每个外延舱的底部通过绳索连接于装置的锚系，可将探测装置锚定在海中。
所述吸波浮体通过支架链接主体铰接于所述星形主体的圆柱形中心上，可随波浪摇摆运动。
所述吸波浮体设置有阶梯状的外壳，可与所述星形主体的延伸臂及外延舱紧密贴合。
所述水上支架为桁架结构，包括若干支撑杆，所述支撑杆固定设置于外延舱及圆柱形中心上，所述液压缸的缸体连接于支撑杆上，所述液压缸的活塞杆设置于所述吸波浮体背上，通过缸体与活塞杆的相对伸缩运动，吸收波浪能。
所述水下阻尼浮体呈圆梯形，其中心位置设置有向上延伸的圆柱形连接轴，所述圆术形连接轴与所述星形主体的圆柱形中心大小一致。
所述星形主体的圆柱形中心与所述水下阻尼浮体的连接轴通过法兰固定连接。
本发明的有益效果：
本发明引入波浪能吸收利用，大大提高了电力供应量，并与太阳能互补结合，可实现长期联系电力供给，不仅降低维护成本，同时更多电量允许加载更多仪器或者提高采集密度，提高数据精度，是传统方式的一种突破创新，市场前景广阔。且为了高效利用波浪能，本发明中星形主体呈十字形，交叉臂间的区域安装吸波体，实现吸波体四周对浪，对波浪方向适应性强；延伸臂四面外伸，可将波浪有效收纳，提高吸波浮体的波浪吸收效率；同时，星形主体较小的水线面积及外延舱远离中心的布局，有效地减少主体晃动，提高装置整体抗摇特性；水下阻尼浮体的阻尼效应可有效降低垂荡及纵摇的影响，两者组合大大提高吸波浮体的波浪响应特性。
附图说明
图1是本发明海星外形的电力自给型海洋探测装置结构示意图。
图2是星形主体结构示意图。
图3是吸波浮体结构示意图。
图4是水下阻尼浮体结构示意图。
附图标记：
1-星形主体；11-圆柱形中心；12-延伸臂；13-外延舱；2-吸波浮体；3-液压缸；4-能量转换系统；5-水下阻尼浮体；6-水上支架；7-太阳能系统；8-锚系。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
如图1-图4所示，一种海星形的电力自给型海洋探测装置，该装置包含如下部件：
星形主体1，主体整体呈放射状，包括圆柱形中心11，周围均布4～5件延伸臂12，延伸臂外附着凸出的外延舱13，整体外形酷似海星生物。
吸波浮体2像只海蚌，分布在延伸臂12之间；其通过支架链接主体铰接在圆柱形中心11上，可随波浪摇摆运动。
水上支架6，为桁架结构，设置于星形主体1的上端，用于支撑太阳能系统7及液压缸3的缸体。
太阳能系统7设置于水上支架上，收集太阳能，通过能量转换系统将太阳能转换成电能。
液压缸3，设置于水上支架6与吸波浮体2之间，缸体部分设置于水上支架上，活塞杆连接于吸波浮体的背上，可随吸波浮体，做旋转及伸缩运动，从而吸收波浪能，通过能量转化系统可转化为电能。
水下阻尼浮体5，整体呈圆梯形；可提供三个轴向的阻尼作用。水下阻尼浮体5的中心通过法兰与星形主体的圆柱形中心11固定连接。
能量转化系统4设置在水下阻尼浮体5上，可将波浪能转换为电能，供探测装置使用。
锚系8通过绳索与外延舱13的底部连接，将探测装置锚定在海中。
经过水动力计算优化的吸波浮体2，具有很好的随浪性，可以将波浪的能量高效的吸收；吸波浮体在波浪的推动下，将波浪的能量吸收，转换成自身的动能，通过支架链接主体上的铰接点做上下往复摇摆运动；安装在吸波浮体2背部的液压缸3在吸波浮体上下摇摆运动时，将吸波浮体的运动能量转换成液压能；液压能能通过能量转换系统4转化输出可靠的电能。安装在水上支架上的太阳能系统7，可同时有效俘获太阳，转化输出有效电能。上述两种电能可同时输出，有效弥补了某一种能源较弱时带来的影响。
星形主体1呈十字形，交叉臂间的区域安装吸波浮体2，实现吸波浮体四周对浪，对波浪方向适应性强，提高了探测装置的波浪吸收面积；同时延伸臂12四面外伸，可将波浪有效收纳，提高吸波浮体的波浪吸收效率；同时，星形主体1较小的水线面积及外延舱13远离中心的布局，有效地减少主体晃动，提高装置整体抗摇特性；水下阻尼浮体5的阻尼效应可有效降低垂荡及纵摇的影响，两者组合大大提高吸波浮体的波浪响应特性。
吸波浮体2，外形像海蚌。两侧阶梯型外形可与星形主体结构有效紧密贴合，提高波浪捕获面积；工作时，前沿部分浮于水面，且两端相对主体外伸，有效减少波浪绕射；吸波浮体主体向水下延伸，可有效减少波浪透射作用；吸波浮体前后经过水动力学优化的弧面设计，提高浮体整体对波浪的运动响应。
水下阻尼浮体5中心设置有连接轴，该连接轴与星形主体1之间通过法兰结构固定连接，可拆解，拆解后方便运输，组装后形成稳定的整体与锚系链接，形成一套自给供电海洋探测装置。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：包括星形主体及与之固定连接的水下阻尼浮体，所述星形主体包括圆柱形中心，及均布于圆柱形中心周围的若干延伸臂，每个延伸臂上设置有外延舱，所述星形主体上端设置有水上支架支撑，所述延伸臂两两之间设置有吸波浮体，所述吸波浮体为海蚌状，所述水上支架与所述吸波浮体之间通过液压缸连接，所述吸波浮体随波浪摇摆运动时，带动所述液压缸的缸体与活塞杆相对运动，把波浪能转化为动能，通过设置于阻尼浮体上的能量转化系统，将所述动能转化为电能供所述探测装置使用，所述水上支架上还设置有太阳能系统，所述太阳能系统收集太阳能后，转换为电能供所述探测装置使用，每个外延舱的底部通过绳索连接于装置的锚系，可将探测装置锚定在海中。
2.根据权利要求1所述的海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：所述吸波浮体通过支架链接主体铰接于所述星形主体的圆柱形中心上，可随波浪摇摆运动。
3.根据权利要求1或2所述的海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：所述吸波浮体设置有阶梯状的外壳，可与所述星形主体的延伸臂及外延舱紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：所述水上支架为桁架结构，包括若干支撑杆，所述支撑杆固定设置于外延舱及圆柱形中心上，所述液压缸的缸体连接于支撑杆上，所述液压缸的活塞杆设置于所述吸波浮体背上，通过缸体与活塞杆的相对伸缩运动，吸收波浪能。
5.根据权利要求1所述的海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：所述水下阻尼浮体呈圆梯形，其中心位置设置有向上延伸的圆柱形连接轴，所述圆柱形连接轴与所述星形主体的圆柱形中心大小一致。
6.根据权利要求5所述的海星外形的电力自给型海洋探测装置，其特征在于：所述星形主体的圆柱形中心与所述水下阻尼浮体的连接轴通过法兰固定连接。
CN201810450911.2A 2018-05-11 2018-05-11 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置 Active CN108691725B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810450911.2A CN108691725B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810450911.2A CN108691725B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108691725A true CN108691725A (zh) 2018-10-23
CN108691725B CN108691725B (zh) 2020-07-28

Family

ID=63846286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810450911.2A Active CN108691725B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108691725B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452742A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 中国科学院广州能源研究所 一种半潜式多浮子波浪能转换装置
CN104816795A (zh) * 2015-04-23 2015-08-05 中国科学院广州能源研究所 一基多体漂浮式波浪能转换装置
CN105781857A (zh) * 2016-05-26 2016-07-20 中国科学院广州能源研究所 依附于防波堤的波浪能转换装置
CN105804928A (zh) * 2016-05-11 2016-07-27 浙江大学 一种混合型波浪能发电装置
CN105823862A (zh) * 2016-05-26 2016-08-03 句容市万福达工艺品厂 一种基于太阳能与波浪能发电装置的水上监测装置
CN107288808A (zh) * 2017-07-31 2017-10-24 南京信息工程大学 一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置
CN206968936U (zh) * 2017-07-16 2018-02-06 谢天立 一种适用于任意流速任何方向的自发电海洋监测浮标

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452742A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 中国科学院广州能源研究所 一种半潜式多浮子波浪能转换装置
CN104816795A (zh) * 2015-04-23 2015-08-05 中国科学院广州能源研究所 一基多体漂浮式波浪能转换装置
CN105804928A (zh) * 2016-05-11 2016-07-27 浙江大学 一种混合型波浪能发电装置
CN105781857A (zh) * 2016-05-26 2016-07-20 中国科学院广州能源研究所 依附于防波堤的波浪能转换装置
CN105823862A (zh) * 2016-05-26 2016-08-03 句容市万福达工艺品厂 一种基于太阳能与波浪能发电装置的水上监测装置
CN206968936U (zh) * 2017-07-16 2018-02-06 谢天立 一种适用于任意流速任何方向的自发电海洋监测浮标
CN107288808A (zh) * 2017-07-31 2017-10-24 南京信息工程大学 一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108691725B (zh) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105484933B (zh) 一种振荡浮子式波浪发电模拟装置
CN109026542A (zh) 漂浮式风能-波浪能联合发电系统
JP7168272B2 (ja) 発電・生産・生活・探査のための補完式深海マルチエネルギー統合プラットフォーム
CN106368891A (zh) 一种风能、海洋能综合发电装置
CN104762929B (zh) 一种同时实现发电和消浪的桥梁防撞装置
CN107031806B (zh) 一种利用波浪能推进的水面航行器
CN109292043A (zh) 一种新型海洋能自清洁式发电浮标
CN106089559B (zh) 海洋波浪能风能综合发电装置
CN106223264A (zh) 一种兼具波浪能发电功能的翘板浮式防波堤
CN107963186A (zh) 一种用于海风发电的半潜式漂浮基础及其工作方法
CN104229085A (zh) 一种结合振荡水柱式波能装置的海上风力机平台
CN106762373A (zh) 一种同时利用波浪能和潮流能的漂浮式海洋能发电装置
CN109973288A (zh) 主动共振c式浮力摆波浪能发电装置
CN105332851A (zh) 基于自适应限位翼板的波浪能转换装置
CN109185027B (zh) 涡激振动发电单元、模块及海上综合发电装置
CN201593476U (zh) 跷跷板式水浪发电装置
CN104265551A (zh) 近岸海蘑菇式波浪能发电装置
CN207728480U (zh) 一种点浮式波浪能发电装置
CN110056466A (zh) 一种岸基杠杠式海浪发电装置
CN108622317A (zh) 一种应用于海洋浮标的新型发电装置
CN108691725A (zh) 一种海星外形的电力自给型海洋探测装置
CN105888956A (zh) 一种回型杠杆式波浪能发电装置
CN208325554U (zh) 一种应用于海洋浮标的新型发电装置
CN105539754A (zh) 一种海洋生态系统
CN109667703A (zh) 一种振荡浮子自发电式海洋信息监控设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant