CN111287705A - 一种海下液体平衡式工作系统 - Google Patents
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Abstract
一种海下液体平衡式工作系统，包括：海下资源开采设备、海下探测设备、海下能源转化设备和海下线缆设备；海下液体平衡式工作系统基于液体平衡式技术建立，液体平衡式装置构成一个闭合的保护空间，通过液体不可压缩以及均匀传导力的特性，防止出现受力不均匀而产生的破坏作用，从而保证受保护设备的正常使用，通过上述各部分的相互协作，最终实现海下作业的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋技术领域，具体涉及海下液体平衡式工程设备。
背景技术
海洋占据地球表面的百分之七十一，海洋以及海底蕴藏着巨大能源和丰富矿产，随着我们工业和科技的不断发展，陆地资源日益枯竭，因而未来对于海洋资源的开发变成了必然趋势；深海中蕴藏着丰富的锰结核，还有大量的金、钛铁矿、磁铁矿、锆石等，除此之外，海底还有大量的石油、天然气等能源矿藏，然而随着陆地的开发程度加深，海洋资源的开发需求也日益凸显，如何开发深海资源和降低开发成本成为了限制深海开发的突出问题。
发明内容
本发明是为了解决深海资源开发和利用的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种海下液体平衡式工作系统，包括：海下资源开采设备、海下探测设备、海下能源转化设备和海下线缆设备；海下液体平衡式工作系统基于液体平衡式技术建立，液体平衡式装置构成一个闭合的保护空间，通过液体不可压缩以及均匀传导力的特性，防止出现受力不均匀而产生的破坏作用，从而保证受保护设备的正常使用；所述海下资源开采设备，包括：海下固体开采设备、海下可燃冰开采设备和海下液气开采设备。
其中，所述海下固体开采设备，包括：作业车0101、液体平衡式装置保护的操控装置0102、液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104、液体平衡式装置保护的动力输出装置0105、收割装置0103、螺旋桨推进装置0106、行走装置0107、传送带0108、支撑限位杆0109、货箱0110和作业车0101。
其中，所述海下可燃冰开采设备，包括：作业车0101、液体平衡式装置保护的操控装置0102、液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104、液体平衡式装置保护的动力输出装置0105、螺旋桨推进装置0106、行走装置0107、动力传送装置0111、搅拌装置0112、收集器支撑杆0113、收集器0114和原料收集袋0115。
其中，所述海下液气开采设备，包括：海底钻探井架，液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104和液体平衡式装置保护的动力输出装置0105，所述海底钻探井架包括：井架0120、钻杆0118、钻头0119。
其中，所述海下探测装置分为液体平衡式光源探测装置和海下液体平衡式声呐探测装置；所述液体平衡式光源探测装置分为海下液体平衡式光源发射装置和海下液体平衡式摄像装置。
所述海下液体平衡式光源发射装置包括：透明板0201、反光支撑板0202、发光件0203、电子器件0204、弹性闭合材料0205、镜头平衡液体介质0206、普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210。
所述海下液体平衡式摄像装置，包括：镜头平衡液体介质0206、普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210、摄像装置0211。
所述海下液体平衡式声呐探测装置，包括：普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210、声呐探测器0212，其中，声呐探测器的电子器件镀有防水不导电涂层。
其中，所述海下能源转化设备，包括：液体平衡式发电机组和液体平衡式电动机组，通过线缆结构连接到储能设备或作业设备上，所述液体平衡式发电机组，包括：动能接收装置和液体平衡式发电机，通过二者组合，收集海洋洋流动能进行发电。
其中，所述液体平衡式发电机，包括：外表面固定支撑壳0210、平衡口0208、转轴0301、轴承0302、定子及线圈0303、转子0304、外表面固定支撑壳0210和普用平衡液体介质0207，普用平衡液体介质0207充斥在外表面固定支撑壳0210中，转子0304和转轴0301以及镀有防水涂层的定子及线圈0303和电源接线放置在普用平衡液体介质0207中，电源接线穿过外表面固定支撑壳0210连接到外界储能设备或作业设备，普用平衡液体介质0207密度低于海水的接线开口处于设备底部，普用平衡液体介质0207密度高于海水的接线开口处于设备顶部，对接线开口做密封处理。
所述液体平衡式电动机组，包括：液体平衡式电动机和动能输出装置，电动机将电能转化为动能，通过输出装置提供给设备使用，所述液体平衡式电动机，包括：外表面固定支撑壳0210、平衡口0208、转轴0301、轴承0302、定子及线圈0303、转子0304和普用平衡液体介质0207，普用平衡液体介质0207充斥在外表面固定支撑壳0210中，转子0304和转轴0301以及镀有防水涂层的定子及线圈0303和电源接线放置在普用平衡液体介质0207中，电源接线穿过外表面固定支撑壳0210连接到外界储能设备或作业设备，普用平衡液体介质0207密度低于海水的接线开口处于设备底部，普用平衡液体介质0207密度高于海水的接线开口处于设备顶部，对接线开口做密封处理。
其中，所述海下线缆设备，包括：信号传输线缆0401、电力传输线缆0402、承重线缆0403、护层0404、接环0405、紧固件0406、搭扣0407、液体式浮囊0408，所述护层0404在水下起到保护内部线缆的作用，承重线缆0403起到了提供支持力的作用，避免电力传输线缆0402和信号传输线缆0401因受力导致受损或断裂，信号传输线缆0401提供信号传输，电力传输线缆0402提供能量传输，紧固件0406为液体式浮囊0408提供受力点，液体式浮囊0408为线缆提供浮力。
所述液体平衡式浮囊0408，包括：密度较低的液体、柔性软囊和搭扣0407，通过搭扣0407结合在设备上来提供浮力。
所述海下接口装置，包括：线缆0409、接口装置外壳0410、连接插座0411、疏水液体介质0412、连接插头0413和闭合装置0414，在接口处，将连接插座0411放置在疏水液体介质0412中，当需要对接的时候，将连接插头0413插入疏水液体介质0412中的连接插座0411，由闭合装置0414进行固定和密封，从而保证接口处的使用安全。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明提供了一种液体平衡式保护设备，通过对各类作业设备进行相应的改造，大幅度降低深海设备的研发和生产技术难度，同时节约大量的研发和生产成本，使得深海开发具有技术和经济上的可行性。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明中海下固体开采设备的结构示意图；
图2是本发明中海下可燃冰开采设备的结构示意图；
图3是本发明中海下液气开采设备的结构示意图；
图4是本发明中海下液体平衡式光源发射装置的结构示意图；
图5是本发明中海下液体平衡式摄像装置的结构示意图；
图6是本发明中海下液体平衡式声呐探测装置的结构示意图；
图7是本发明中液体平衡式发电机的结构示意图；
图8是本发明中液体平衡式电动机的结构示意图；
图9是本发明中液体平衡式轴流发电机的示意图；
图10是本发明中液体平衡式水平发电机的结构示意图；
图11是本发明中海下线缆设备的结构截面示意图；
图12是本发明中海下线缆设备的结构侧面示意图；
图13是本发明中液体平衡式浮囊的结构示意图；
图14是本发明中海下接口装置的结构示意图。
具体实施方法
结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行描述，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所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种海下液体平衡式工作系统，包括：海下资源开采设备、海下探测设备、海下能源转化设备和海下线缆设备；海下液体平衡式工作系统基于液体平衡式技术建立，液体平衡式装置构成一个闭合的保护空间，通过液体的不可压缩性以及均匀传导力的特性，防止出现受力不均匀而产生的破坏作用，从而保证受保护设备的正常使用；所述海下资源开采设备，包括：海下固体开采设备、海下可燃冰开采设备和海下液气开采设备。
海下线缆设备是联系各设备之间，提供能量传输和信号传输的通道，海下探测设备通过海下线缆设备获得能量和指挥信号，对作业区周围进行作业开发，并将探测结果传输至后方，海下资源开采设备通过海下线缆设备和海下探测设备的配合，对作业区域进行相关的作业，海下能源转化设备通过能源的相互转化，为海下各作业设备提供补充能源和充足动力。
其中，所述海下固体开采设备，包括：作业车0101、液体平衡式装置保护的操控装置0102、液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104、液体平衡式装置保护的动力输出装置0105、收割装置0103、螺旋桨推进装置0106、行走装置0107、传送带0108、支撑限位杆0109、货箱0110和作业车0101，海下固体开采设备主要作业于海底表面和海底浅层，通过与探测设备配合使用，勘探开采海底资源。
其中，所述海下可燃冰开采设备，包括：作业车0101、液体平衡式装置保护的操控装置0102、液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104、液体平衡式装置保护的动力输出装置0105、螺旋桨推进装置0106、行走装置0107、动力传送装置0111、搅拌装置0112、收集器支撑杆0113、收集器0114、原料收集袋0115和作业车0101，海下可燃冰开采设备主要作业于海底地层，通过与探测设备配合使用，勘探开采海底地层资源。
其中，所述海下液气开采设备，包括：海底钻探井架，液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置0104和液体平衡式装置保护的动力输出装置0105，所述海底钻探井架包括：井架0120、钻杆0118、钻头0119，海下液气开采设备主要作业于海底地层，通过与探测设备配合使用，勘探开采海底地层资源。
其中，所述海下探测装置分为液体平衡式光源探测装置和海下液体平衡式声呐探测装置；所述液体平衡式光源探测装置分为海下液体平衡式光源发射装置和海下液体平衡式摄像装置。
所述海下液体平衡式光源发射装置包括：透明板0201、反光支撑板0202、发光件0203、电子器件0204、弹性闭合材料0205、镜头平衡液体介质0206、普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210，海下光源探测装置的外表面固定支撑壳0210前端透明，镜头平衡液体介质透明，其中，光源探测装置的电子器件镀有防水不导电涂层，通过与海下液体平衡式摄像装置配合使用，对海下作业点一定范围内，进行可视化操作。
所述海下液体平衡式摄像装置，包括：镜头平衡液体介质0206、普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210、摄像装置0211，海下光源探测装置的外表面固定支撑壳0210前端透明，镜头平衡液体介质透明，其中，摄像装置的电子器件镀有防水不导电涂层，通过海下线缆将数据传输上去；通过与海下液体平衡式光源发射装置配合使用，对海下作业点一定范围内，进行可视化操作。
所述海下液体平衡式声呐探测装置，包括：普用平衡液体介质0207、平衡口0208、线缆0209、外表面固定支撑壳0210、声呐探测器0212，其中，声呐探测器的电子器件镀有防水不导电涂层，通过声呐探测器收集相应的信息，传输到海上信息处理器，让使用者获知海下情况。
其中，所述海下能源转化设备，包括：液体平衡式发电机组和液体平衡式电动机组，通过线缆结构连接到储能设备或作业设备上，所述液体平衡式发电机组，包括：动能接收装置和液体平衡式发电机，通过二者组合，收集海洋洋流动能进行发电，所述液体平衡式电动机组，包括：液体平衡式电动机和动能输出装置，电动机将电能转化为动能，通过输出装置提供给设备使用。
其中，所述液体平衡式发电机，包括：外表面固定支撑壳0210、平衡口0208、转轴0301、轴承0302、定子及线圈0303、转子0304、外表面固定支撑壳0210和普用平衡液体介质0207，普用平衡液体介质0207充斥在外表面固定支撑壳0210中，转子0304和转轴0301以及镀有防水涂层的定子及线圈0303和电源接线放置在普用平衡液体介质0207中，电源接线穿过外表面固定支撑壳0210连接到外界储能设备或作业设备，普用平衡液体介质0207密度低于海水的接线开口处于设备底部，普用平衡液体介质0207密度高于海水的接线开口处于设备顶部，对接线开口做密封处理，其作用是在发电机组中，配合旋转叶片0306，共同将海洋洋流的动能转化为电能。
其中，所述液体平衡式电动机组，包括：液体平衡式电动机和动能输出装置，电动机将电能转化为动能，通过输出装置提供给设备使用，所述液体平衡式电动机，包括：外表面固定支撑壳0210、平衡口0208、转轴0301、轴承0302、定子及线圈0303、转子0304和普用平衡液体介质0207，普用平衡液体介质0207充斥在外表面固定支撑壳0210中，转子0304和转轴0301以及镀有防水涂层的定子及线圈0303和电源接线放置在普用平衡液体介质0207中，电源接线穿过外表面固定支撑壳0210连接到外界储能设备或作业设备，普用平衡液体介质0207密度低于海水的接线开口处于设备底部，普用平衡液体介质0207密度高于海水的接线开口处于设备顶部，对接线开口做密封处理，其作用是在电动机组中，将电能转化为动能，然后通过传动结构，提供给设备使用。
其中，所述海下线缆设备，包括：信号传输线缆0401、电力传输线缆0402、承重线缆0403、护层0404、接环0405、紧固件0406、搭扣0407、液体式浮囊0408，所述护层0404在水下起到保护内部线缆的作用，承重线缆0403起到了提供支持力的作用，避免电力传输线缆0402和信号传输线缆0401因受力导致受损或断裂，信号传输线缆0401提供信号传输，电力传输线缆0402提供能量传输，紧固件0406为液体式浮囊0408提供受力点，液体式浮囊0408为线缆提供浮力。
所述液体平衡式浮囊0408，包括：密度较低的液体、柔性软囊和搭扣0407，通过搭扣0407结合在设备上来提供浮力。
所述海下接口装置，包括：线缆0409、接口装置外壳0410、连接插座0411、疏水液体介质0412、连接插头0413和闭合装置0414，在接口处，将连接插座0411放置在疏水液体介质0412中，当需要对接的时候，将连接插头0413插入疏水液体介质0412中的连接插座0411，由闭合装置0414进行固定和密封，从而保证接口处的使用安全。
液体平衡式装置工作原理：
因为固体与液体的不可压缩性，通过液体的传导作用，形成作用力平衡，在深海中通过本原理达到平衡状态，保持仪器的工作能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种海下液体平衡式工作系统，其特征在于：包括海下资源采集设备、海下探测设备、海下能源转化设备和海下线缆设备；所述的海下资源采集设备包括海下固体开采设备、海下液气开采设备、海下可燃冰开采设备；所述的海下探测设备包括液体平衡式光源探测装置、液体平衡式声呐探测装置，其中所述液体平衡式光源探测装置包括液体平衡式光源发射装置和液体平衡式摄像装置；所述的能源转化设备包括液体平衡式发电机组和液体平衡式电动机组；其中所述液体平衡式发电机组包括动能接收装置和液体平衡式发电机；所述的海下线缆设备包括海下线缆、液体平衡式浮囊和海下接口装置。
2.根据权利要求1所述的海下资源采集设备，其特征在于，所述海下固体开采设备包括液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置、液体平衡式电动机组、采集装置、螺旋桨推进装置、行走装置、传送带、支撑限位杆、货箱和作业车；
所述海下可燃冰开采设备包括液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置、液体平衡式电动机组、螺旋桨推进装置、行走装置、动力传送装置、搅拌装置、收集器支撑杆、收集器、原料收集袋和作业车；
所述海下液气开采设备包括海底钻探井架设备，液体平衡式装置保护的电子仪器、液体平衡式装置保护的储能装置和液体平衡式电动机组。
3.根据权利要求1所述的海下探测设备，其特征在于，所述海下液体平衡式光源发射装置包括透明板、反光支撑板、发光件、电子器件、弹性闭合材料、镜头平衡液体介质、普用平衡液体介质、平衡口、线缆、外表面固定支撑壳，海下光源发射装置的外表面固定支撑壳前端透明，镜头平衡液体介质透明，所有的电子器件镀有防水不导电涂层；
所述海下液体平衡式摄像装置，包括镜头平衡液体介质、普用平衡液体介质、平衡口、线缆、外表面固定支撑壳、摄像装置，其中，外表面固定支撑壳前端透明，镜头平衡液体介质透明，所有的电子器件镀有防水不导电涂层；
所述海下液体平衡式声呐探测装置，包括普用平衡液体介质、平衡口、线缆、外表面固定支撑壳、声呐探测器，其中，所有的电子器件镀有防水不导电涂层。
4.根据权利要求1所述的海下能源转化设备，其特征在于，所述液体平衡式发电机包括外表面固定支撑壳、平衡口、转轴、轴承、线圈、定子、转子和普用平衡液体介质，普用平衡液体介质充斥在固态外壳中；
所述液体平衡式电动机包括外表面固定支撑壳、平衡口、转轴、轴承、线圈、定子、转子和普用平衡液体介质，普用平衡液体介质充斥在固态外壳中。
5.根据权利要求1所述的海下线缆，其特征在于，所述海下线缆包括信号传输线缆、电力传输线缆、承重线缆、护层、接环和紧固件；所述液体平衡式浮囊包括密度较低的液体、柔性软囊和搭扣；所述海下接口装置包括线缆、接口装置外壳、连接插座、疏水液体介质、连接插头和闭合装置。
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