CN111043207B - 一种漂流浮标的消除海浪能结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程技术领域，且公开了一种漂流浮标的消除海浪能结构，包括浮标本体，浮标本体的侧面固定连接有防撞板，浮标本体底端的中部固定连接有配重块。通过电磁消能装置和外壳体的设置，使得浮标受到风浪流等环境载荷的作用下对外壳体造成较大冲击时，电磁消能装置产生电磁阻尼力，对外壳体带来的冲击力进行抵消，避免浮标左右摇晃，震荡，同时通过设置圆弧状的滚轮，使得强磁装置与缸筒之间由面接触改变为线接触，而且由滑动摩擦变为滚动摩擦，可以极大的减小强磁装置会与缸筒内壁接触所产生的摩擦力，减少、甚至取消浮标的受力，充分将海浪能进行消除，提高浮标水文观测设备、气象观测设备等设备的观测准确度。

Description

一种漂流浮标的消除海浪能结构

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体为一种漂流浮标的消除海浪能结构。

背景技术

漂流浮标是一种在海上能自动进行海洋气象及与之有关的水文要素探测的浮标，能按设定要求，每天定时、连续、长期地向海洋气象中心发回所测得的风向、风速、气温、气压、湿度及水温、盐度、流向、流速、波高及周期等资料，目前使用的漂浮浮标通过稳定漂浮在海面上对海上的气象、水文进行探测和收集，工作原理如附图14：由浮标本体1提供浮标的浮力，同时浮标本身的重心和稳心位置处于浮标的正中心，再通过在浮标底端的中部设置配重块3增加其重量的同时降低其重心，增加其自身稳定性，便于浮标水上部分气象观测设备7和浮标水下部分水文观测设备对海洋信息进行全方位的采集，同时，由浮标本体1水上部分的光伏板6对太阳能进行采集，将其转化为电能，供其自身使用，但目前的漂流浮标存在以下缺陷：

1、由于漂流式浮标在海洋中随风流漂浮，时常会发生船舶撞击浮标和浮标本身撞击礁石和漂流物的事故发生，尽管防撞板2会减小撞击对浮标的伤害，但撞击造成的震动依旧会对浮标造成影响，而且较大的震动和晃动会影响浮标内部设备，不仅会造成浮标内部设备松动，而且剧烈的震动也会破坏安装在固定支架5四周的光伏板6和灯具。

2、由于漂浮在海面上的浮标受到风浪流等环境载荷的作用，会发生大幅的摇摆响应，尽管配重块3降低了其重心，使其难以倾覆，但当浮标大幅度摆动时，浮标整体也会产生摆钟效应，像钟摆一样在两极间的左右摇摆、震荡，摇摆运动对浮标的影响主要体现在浮标的摇摆运动极大影响着浮标水文和气象等参数观测的准确度，通常浮标摇摆角度越小，气象探测传感器和水文探测器的测量准确度越高。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种漂流浮标的消除海浪能结构，具备外物的冲击力、较小浮标震动和消除海浪的能量的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种漂流浮标的消除海浪能结构，包括浮标本体，所述浮标本体的侧面固定连接有防撞板，所述浮标本体底端的中部固定连接有配重块，所述浮标本体底部的一侧固定安装有水文观测设备，且浮标本体的上部固定焊接有固定支架，所述固定支架的侧面均固定安装有光伏板，所述固定支架的上部固定安装有气象观测设备，所述浮标本体壳体外侧的中部固定连接有等圆周排列的四个万向节，四个所述万向节的另一端均固定连接有电磁消能装置，四个所述电磁消能装置的另一端均与外壳体内侧的中部活动铰接，所述外壳体上端和下端的内侧均与弹性件固定连接，两个所述弹性件内侧的一端均与浮标本体的壳体固定连接。

优选的，所述电磁消能装置包括缸筒、线圈、强磁装置、连接杆，所述缸筒的外侧固定安装有线圈，所述缸筒的内部活动套接有强磁装置，所述强磁装置的另一端固定连接有连接杆。

优选的，所述强磁装置包括环形磁铁、固定套、固定杆、连接环、滚轮，所述环形磁铁两端的外侧均固定连接有固定套，两个所述固定套的内侧固定连接有若干组等圆周排列的固定杆，所述固定杆中部的两侧均固定连接有连接环，两个所述连接环均活动套接有若干组等圆周排列的滚轮，所述滚轮的侧面为圆弧状。

优选的，所述弹性件为环形折叠片式橡胶套。

优选的，四个所述万向节的另一端均固定连接有电磁消能装置，四个所述电磁消能装置的另一端均与外壳体内侧的中部活动铰接。

优选的，所述线圈的外侧固定安装有光滑绝缘套，所述光滑绝缘套的上端固定连接有电阻块，且光滑绝缘套的外侧活动套接有圆形滑套，所述圆形滑套的内侧的上部开设有与电阻块相适配的滑槽，所述圆形滑套滑槽的内部固定安装有导电块，且圆形滑套的外侧固定连接有等圆周排列的四个支撑架，所述四个支撑架的另一端均与连接杆两端的侧面固定连接。

优选的，所述导电块与电阻块滑动接触，所述电阻块远离外壳体的一端与线圈的一端导线电连接。

本发明具备以下有益效果：

通过电磁消能装置和外壳体的设置，使得浮标受到船舶、礁石和风浪流等环境载荷的作用下对外壳体造成较大冲击时，电磁消能装置产生电磁阻尼力，对外壳体带来的冲击力进行抵消，避免浮标左右摇晃，震荡，同时通过在强磁装置侧面设置圆弧状的滚轮，使得强磁装置与缸筒之间由面接触改变为线接触，而且由滑动摩擦变为滚动摩擦，可以极大的减小强磁装置会与缸筒内壁接触所产生的摩擦力，减少、甚至取消浮标的受力，充分将海浪能和碰撞能进行消除，实现对光伏板、灯具等设备的保护，同时提高浮标水文观测设备、气象观测设备等设备的观测准确度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为发明结构电磁消能装置示意图；

图3为发明结构强磁装置侧面示意图；

图4为发明结构强磁装置立体示意图；

图5为发明结构浮标整体外观示意图；

图6为发明结构电磁消能装置分布示意图；

图7为发明结构浮标受海浪冲击时示意图；

图8为发明结构电磁消能装置装配示意图；

图9为发明结构连接环和滚轮装配示意图；

图10为发明结构连接环示意图；

图11为发明电流大小控制结构示意图；

图12为发明结构A局部放大示意图；

图13为发明结构支撑架示意图；

图14为现有结构浮标海面漂浮示意图。

图中：1、浮标本体；2、防撞板；3、配重块；4、水文观测设备；5、固定支架；6、光伏板；7、气象观测设备；8、万向节；9、电磁消能装置；901、缸筒；902、线圈；903、强磁装置；904、连接杆；9031、环形磁铁；9032、固定套；9033、固定杆；9034、连接环；9035、滚轮；10、外壳体；11、弹性件；12、光滑绝缘套；13、电阻块；14、圆形滑套；15、导电块；16、支撑架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-11，一种漂流浮标的消除海浪能结构，包括浮标本体1，浮标本体1的侧面固定连接有防撞板2，浮标本体1底端的中部固定连接有配重块3，浮标本体1底部的一侧固定安装有水文观测设备4，且浮标本体1的上部固定焊接有固定支架5，固定支架5的侧面均固定安装有光伏板6，固定支架5的上部固定安装有气象观测设备7，浮标本体1壳体外侧的中部固定连接有等圆周排列的四个万向节8，四个万向节8的另一端均固定连接有电磁消能装置9，四个电磁消能装置9的另一端均与外壳体10内侧的中部活动铰接，外壳体10上端和下端的内侧均与弹性件11固定连接，两个弹性件11内侧的一端均与浮标本体1的壳体固定连接。

其中，电磁消能装置9包括缸筒901、线圈902、强磁装置903、连接杆904，缸筒901的外侧固定安装有线圈902，缸筒901的内部活动套接有强磁装置903，强磁装置903的另一端固定连接有连接杆904，通过线圈902与电源连接，线圈902通电后，当强磁装置903相对内筒滑动时，线圈902与强磁装置903之间形成闭合电磁回路，从而能够形成实时的运动阻尼，即产生阻碍相对运动的电磁阻尼力，该电磁阻尼力的大小和方向都遵循楞次定律，电磁阻尼力的大小与相对运动的速度正相关，电磁阻尼力的方向与相对运动的方向相反，当外壳体10受到海浪的冲击或者受到海水漂浮物等撞击时，电磁消能装置9能够抵消冲击力，避免浮标左右摇晃，震荡，充分将海浪能进行消除，提高探测传感器的测量准确度。

其中，强磁装置903包括环形磁铁9031、固定套9032、固定杆9033、连接环9034、滚轮9035，环形磁铁9031两端的外侧均固定连接有固定套9032，两个固定套9032的内侧固定连接有若干组等圆周排列的固定杆9033，固定杆9033中部的两侧均固定连接有连接环9034，两个连接环9034均活动套接有若干组等圆周排列的滚轮9035，滚轮9035的侧面为圆弧状，由于强磁装置903与缸筒901为间隙配合，当外壳体10受到冲击带动强磁装置903向内侧移动时，强磁装置903会与缸筒901内壁接触，产生较大的摩擦力，从而会将力传导给浮标，也会影响浮标的稳定性，通过侧面为圆弧状的滚轮9035设置，使得强磁装置903与缸筒901之间由面接触改变为线接触，而且由滑动摩擦变为滚动摩擦，可以极大的减小摩擦力，充分将海浪能进行消除。

其中，弹性件11为环形折叠片式橡胶套，通过弹性件11将浮标本体1壳体和外壳体10柔性连接，当外壳体10受到撞击而发生位移时，弹性件11可以伸缩，避免外壳体10碰撞到浮标本体1壳体，对壳体造成伤害，同时折叠式橡胶套弹性件11可以维持外壳体10处于水平状态。

其中，四个万向节8的另一端均固定连接有电磁消能装置9，四个电磁消能装置9的另一端均与外壳体10内侧的中部活动铰接。

工作原理，线圈902通电后，浮标开始在线圈902通电后，当外壳体10受到海浪的冲击或者受到海水漂浮物等撞击时，强磁装置903相对内筒滑动，线圈902与强磁装置903之间形成闭合电磁回路，从而能够形成实时的运动阻尼，即产生阻碍相对运动的电磁阻尼力，该电磁阻尼力的大小与相对运动的速度正相关，电磁阻尼力的方向与相对运动的方向相反，电磁消能装置9能够抵消冲击力，充分将海浪能进行消除，避免浮标左右摇晃，震荡。

实施例二

与实施例一不同的是，参阅图11-13，其中线圈902的外侧还可以固定安装有光滑绝缘套12，光滑绝缘套12的上端固定连接有电阻块13，且光滑绝缘套12的外侧活动套接有圆形滑套14，圆形滑套14的内侧的上部开设有与电阻块13相适配的滑槽，圆形滑套14滑槽的内部固定安装有导电块15，且圆形滑套14的外侧固定连接有等圆周排列的四个支撑架16，四个支撑架16的另一端均与连接杆904两端的侧面固定连接，如图12所示，连接杆904在受力向缸筒901内向左移动时，固定在圆形滑套14滑槽处的导电块15会在电阻块13上部滑动，从而逐渐减小电路的电阻，这时通过线圈902的电流也会逐步增大，从而产生较大的磁力，反之减小磁力，实现阻尼力的渐变调节，更好地减少海浪的冲击力，充分将海浪能进行消除。

其中，导电块15与电阻块13滑动接触，电阻块13远离外壳体10的一端与线圈902的一端导线电连接，电源通过导线与导电块15电连接，经过导电块15依次流向电阻块13、线圈902，再经过导线流回电源，通过导电块15和电阻块13相对位置的改变，实现电流大小的调节，从而改变阻尼力，更好地将海浪的冲击能进行消除。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种漂流浮标的消除海浪能结构，包括浮标本体(1)，所述浮标本体(1)的侧面固定连接有防撞板(2)，所述浮标本体(1)底端的中部固定连接有配重块(3)，所述浮标本体(1)底部的一侧固定安装有水文观测设备(4)，且浮标本体(1)的上部固定焊接有固定支架(5)，所述固定支架(5)的侧面均固定安装有光伏板(6)，所述固定支架(5)的上部固定安装有气象观测设备(7)，其特征在于：所述浮标本体(1)壳体外侧的中部固定连接有等圆周排列的四个万向节(8)，四个所述万向节(8)的另一端均固定连接有电磁消能装置(9)，四个所述电磁消能装置(9)的另一端均与外壳体(10)内侧的中部活动铰接，所述外壳体(10)上端和下端的内侧均与弹性件(11)固定连接，两个所述弹性件(11)内侧的一端均与浮标本体(1)的壳体固定连接；所述电磁消能装置(9)包括缸筒(901)、线圈(902)、强磁装置(903)、连接杆(904)，所述缸筒(901)的外侧固定安装有线圈(902)，所述缸筒(901)的内部活动套接有强磁装置(903)，所述强磁装置(903)的另一端固定连接有连接杆(904)；所述强磁装置(903)包括环形磁铁(9031)、固定套(9032)、固定杆(9033)、连接环(9034)、滚轮(9035)，所述环形磁铁(9031)两端的外侧均固定连接有固定套(9032)，两个所述固定套(9032)的内侧固定连接有若干组等圆周排列的固定杆(9033)，所述固定杆(9033)中部的两侧均固定连接有连接环(9034)，两个所述连接环(9034)均活动套接有若干组等圆周排列的滚轮(9035)，所述滚轮(9035)的侧面为圆弧状。

2.根据权利要求1所述的一种漂流浮标的消除海浪能结构，其特征在于：所述弹性件(11)为环形折叠片式橡胶套。

3.根据权利要求2所述的一种漂流浮标的消除海浪能结构，其特征在于：所述线圈(902)的外侧固定安装有光滑绝缘套(12)，所述光滑绝缘套(12)的上端固定连接有电阻块(13)，且光滑绝缘套(12)的外侧活动套接有圆形滑套(14)，所述圆形滑套(14)的内侧的上部开设有与电阻块(13)相适配的滑槽，所述圆形滑套(14)滑槽的内部固定安装有导电块(15)，且圆形滑套(14)的外侧固定连接有等圆周排列的四个支撑架(16)，四个所述支撑架(16)的另一端均与连接杆(904)一端的侧面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种漂流浮标的消除海浪能结构，其特征在于：所述导电块(15)与电阻块(13)滑动接触，所述电阻块(13)远离外壳体(10)的一端与线圈(902)的一端导线电连接。

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