CN110905716A - 一种可变力矩浮子式波浪能动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，包括振荡浮子，所述振荡浮子连接曲柄摇杆装置，所述曲柄摇杆装置连接气压缸，所述气压缸经单向阀连接储气罐，所述储气罐经功能选择用电磁换向阀分别连接喷气口和减压阀，所述减压阀连接气动马达，所述气动马达连接发电机，所述发电机连接蓄电池,所述蓄电池连接电动螺旋桨。本发明的目的是提供一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，有效的将波浪能转化为机械能，该压气式波浪能转换装置具有频率响应范围宽、结构简单易制造、可靠性好、建造费用相对较低、常海况条件转换效率高等许多优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可变力矩浮子式波浪能动力装置。
背景技术
无人水质监测船是将先进的智能导航无人船技术和测量监测技术相结合，体现了智能化、无人化和网络化的特点。
以无人船、摄像系统、超声波避碰系统为基础，使用先进的航行算法完成路径规划并实现GPS自动导航，自主航行，能够定时定量的进行全自动采样作业。同时无人船搭载全自动水质采样器和水质在线监测仪，可以进行PH、溶解氧、电导率等参数的实时监测，并将取得的水质参数通过网络与云端实时传输共享到基站软件中，最终自动生成工作报告，如实记录采样工作的时间、地点和内容，实现水质实时监控、全方位监测的目的。
水质监测无人船特点：
1、无人船船体尺寸较小，外壳采用环保用材ABS/PP塑料，具有抗撞、重量轻、便于携带的明显特点。
2、船只可抗4-5级风浪，船行速度较快。通过合理的结构设计方案搭载水质监测传感器，完全符合传感器在水中的测试环境要求。
3、船体的标准锂电池供电组可实现连续续航功能，也可实现遥控远距离操作，船体可加载视频摄像头，即时观测视频范围内的水面情况。
4、水质监测无人船通过成熟的无人船自动驾驶智能控制技术，结合GPS定位技术，可实现船只定位及自动巡航、一键返航等船只的自动航行功能。同时具备成熟的远程通信方案，可提供物联网通信方案和数据传输通信方案，在4G通信信号覆盖的环境下，用物联网技术将水质测试的数据远距离即时传输到数据管理中心或者水质监管部门。
水质监测无人船使用物联网技术联网，可实时将数据传输到数据中心和控制中心，从而实现远距离监控。且水质监测船可共用一套数据中心与控制中心，一个数据中心和控制中心可同时控制多条水质监测船。
但是目前的的水质监测船如何有效的实现蓄电池（锂电池供电组）的自充电式持久巡航检测是急需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，有效的将波浪能转化为机械能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，包括振荡浮子，所述振荡浮子连接曲柄摇杆装置，所述曲柄摇杆装置连接气压缸，所述气压缸经单向阀连接储气罐，所述储气罐经功能选择用电磁换向阀分别连接喷气口和减压阀，所述减压阀连接气动马达，所述气动马达连接发电机，所述发电机连接蓄电池，所述蓄电池连接电动螺旋桨。
进一步的，还包括空气过滤器，所述空气过滤器经停机用功能选择用电磁换向阀连接至所述单向阀。
进一步的，所述气压缸包括活塞摇杆和气压缸活塞，所述曲柄摇杆装置与所述活塞摇杆连接。
进一步的，还包括安装于装置顶部的太阳能光伏板，所述太阳能光伏板与蓄电池连接并用于给蓄电池充电。
进一步的，所述太阳能光伏板倾斜设置，且其顶端沿其长度方向设置有喷气管，所述喷气管上均匀分布有若干用于向外喷出高压空气以达到去除太阳能光伏板表面污垢喷气孔，所述喷气管与功能选择用电磁换向阀接。
进一步的，所述喷气口位于水面以下。
进一步的，所述振荡浮子还为防侧翻浮子。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
（1）将航行装置中防侧翻浮子与气压缸震荡浮子结合；
（2）将不连续不稳定的波浪能转化为可控的气体压力能进行存储；
（3）利用高压气体直接清除太阳能光伏板表面污垢，提高了能源的利用效率；
（4）将太阳能与波浪能技术相结合，实现了能源利用形式的突破；
（5）本装置可使水质监测船可到达人工检测无法到达的地方，并以最快的速度得到相关水域的水质信息；
（6）本装置性价比高，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力，满足了市场需求，为其大范围的推广使用，奠定了坚实的基础。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明可变力矩浮子式波浪能动力装置的结构示意图（图中未示出太阳能发电系统）；
附图标记说明：1-活塞摇杆；2-气压缸活塞；3-气压缸；4-停机用功能选择用电磁换向阀；5-空气过滤器；6-单向阀；7-储气罐；8-功能选择用电磁换向阀；9-喷气口；10-气动马达；11-发电机；12-蓄电池；13-减压阀；14-振荡浮子；15-曲柄摇杆装置；16-电动螺旋桨。
具体实施方式
如图1所示，一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，其主要包括振荡浮子14、多组的曲柄摇杆装置15、气压缸3、单向阀6、储气罐7、功能选择用电磁换向阀8、空气过滤器5、停机用功能选择用电磁换向阀6、喷气口9、气动马达10、发电机11和蓄电池12、减压阀13以及太阳能发电系统和电动螺旋桨16，使用气压缸压气，避免了液压式波浪能收集装置中油泄露的风险。
所述振荡浮子14连接曲柄摇杆装置15，所述曲柄摇杆装置15连接气压缸3的活塞摇杆1并带动气压缸活塞2上、下运动，所述气压缸3经单向阀6连接储气罐7，所述储气罐7经功能选择用电磁换向阀8分别连接喷气口9和减压阀13，所述减压阀13连接气动马达10，所述气动马达10连接发电机11，所述发电机11连接蓄电池12，还包括安装于装置顶部的太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括太阳能光伏板，太阳能光伏板与蓄电池12连接并用于给蓄电池12充电，所述蓄电池12（可以是锂电池供电组）连接电动螺旋桨16。
空气过滤器5经停机用功能选择用电磁换向阀4连接至所述单向阀6。
所述太阳能光伏板倾斜设置，且其顶端沿其长度方向设置有喷气管，所述喷气管上均匀分布有若干用于向外喷出高压空气以达到去除太阳能光伏板表面污垢喷气孔，所述喷气管与所述功能选择用电磁换向阀8连接。
所述喷气口9位于水面以下。所述振荡浮子14同时还作为防侧翻浮子。
本发明的动作过程如下：
装置通过设置于两侧的类圆柱体状的振荡浮子（也是防侧翻浮子）吸收波浪能，驱动波浪能发电机舱外部的多组曲柄摇杆装置15，带动气压缸3的活塞运动，产生的高压气体通过单向阀6储存于储气罐7中，储气罐7后的功能选择用电磁换向阀8保持中位，高压气体不流通。当功能选择用电磁换向阀8通电换至左位二，储气罐与喷气管接通，储气罐7向外喷出高压空气以达到去除太阳能光伏板表面污垢的作用，喷气管位于太阳能光伏板上端。当功能选择用电磁换向阀8电换至右位时，高压空气带动气压马达10使发电机11发电，向蓄电池12充电，由蓄电池12驱动电动螺旋桨16使船前行。
装置顶部装太阳能光伏板，海面的太阳能资源非常充足，在向水质监测系统供能的同时，还可以向蓄电池12进行充电，实现了海面两大清洁能源能源——波浪能与太阳能的整合利用。
本装置提出了一种创新性的波浪能与太阳能相结合的利用方法，这种方法具有高效、稳定、持久的特点。
本发明考虑水质监测船的工作环境，创新性的提出了采用波浪能、太阳能双蓄电的模式对水质监测工作船供能的模式；不仅解决了水质监测船在渔场、湖泊、海洋上的长时间监测的能量问题，并且提供了一种清洁、可再生的绿色能源供应方式，更重要的是，解决了波浪能这种不稳定、不连续，甚至是快速突变的能量的采集问题。
波浪能蓄电模块：
振荡浮子漂浮于海平面上，海面波浪的起伏带动震荡浮子垂直于海平面上下振动，浮子力臂的中部与多组压气储能装置相连接，另一端固定在振荡浮子上。在波浪的作用下压气储能装置的活塞摇杆带动气压活塞上下运动，多组气压活塞运动所产生的高压气体流经单向阀被储存在储气罐中。产生的高压气体通过单向阀储存于储气罐中，储气罐后的功能选择用电磁换向阀8保持中位，高压气体不流通。当功能选择用电磁换向阀8通电换至左位一，储气罐通过喷气口9向外喷出高压空气以推动装置航行，喷气口位于水面以下。当功能选择用电磁换向阀8通电换至右位时，高压空气带动气压马达使发电机发电，向蓄电池充电。
太阳能蓄电模块：
装置顶部装有太阳能发电系统，可收集海面充裕的太阳能资源，实现了两种能量的互补使用，在波浪能较少的情况下仍能保证装置的稳定运行。
动力与发电模块：
动力系统是整个装置得以运行的基础，装置的航行、测量设备的运作所需的动能与电能均来源于这个系统。本产品主要由振荡浮子、多组曲柄摇杆装置、气压活塞、蓄能器、功能选择用电磁换向阀、空气过滤器、单向阀、蓄能器、喷气口、舵、气动马达、发电机、太阳能发电系统、蓄电池、电动螺旋桨组成。
装置通过位于水面下的电动螺旋桨，螺旋桨后有通过微处理器控制的船舵，实现装置的航行。蓄能器中的高压气体可通过功能选择用电磁换向阀，以压缩空气为工质推动透平旋转，带动发电机发电，有效提高了电能质量；安装于装置顶部的太阳能发电系统，通过吸收海面的太阳能并转化为电能，向蓄电池充电。通过波浪能、太阳能互补的方式，有效提高了资源的利用率，保证了供电的可靠性。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：包括振荡浮子，所述振荡浮子连接曲柄摇杆装置，所述曲柄摇杆装置连接气压缸，所述气压缸经单向阀连接储气罐，所述储气罐经功能选择用电磁换向阀分别连接喷气口和减压阀，所述减压阀连接气动马达，所述气动马达连接发电机，所述发电机连接蓄电池，所述蓄电池连接电动螺旋桨。
2.根据权利要求1所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：还包括空气过滤器，所述空气过滤器经停机用功能选择用电磁换向阀连接至所述单向阀。
3.根据权利要求1所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：所述气压缸包括活塞摇杆和气压缸活塞，所述曲柄摇杆装置与所述活塞摇杆连接。
4.根据权利要求1所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：还包括安装于装置顶部的太阳能光伏板，所述太阳能光伏板与蓄电池连接并用于给蓄电池充电。
5.根据权利要求4所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：所述太阳能光伏板倾斜设置，且其顶端沿其长度方向设置有喷气管，所述喷气管上均匀分布有若干用于向外喷出高压空气以达到去除太阳能光伏板表面污垢喷气孔，所述喷气管与所述功能选择用电磁换向阀连接。
6.根据权利要求1所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：所述喷气口位于水面以下。
7.根据权利要求1所述的可变力矩浮子式波浪能动力装置，其特征在于：所述振荡浮子还为防侧翻浮子。
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| CN114855724A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-05 | 湖北大学 | 一种用于处理海上原油泄漏的油水分离船 |
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2019
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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