CN112366766A - 一种自供能深海电站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自供能深海电站，包括基座、设于基座上的再生能源发电装置、蓄电池和充电机构；再生能源发电装置用于产生电能送至蓄电池存储；蓄电池用于输电至充电机构；充电机构用于为AUV供电；所以此方案能够通过再生能源发电装置产生电能为AUV进行供电，能源可再生、使用灵活，从而切实解决了现有AUV供电困难的问题。

Description

一种自供能深海电站
技术领域
本发明涉及深海电站领域，特别涉及一种自供能深海电站。
背景技术
现如今，AUV(autonomous underwater vehicle，自主式水下航行器)在海洋环境监测、海底地形地貌勘察、深海特殊环境作业等领域逐渐展现了其强大的作用，但续航性一直制约着AUV进一步的发展。
针对AUV续航性差这一问题，目前的解决方案分为增加AUV电池容量和大量铺设水下充电设备两种。前者由于电池技术的限制，较难在保证AUV良好机动性能的同时增大电池容量；而后者需要建设大量接入海底电缆的小型充电接口，对AUV的自航对接充电技术要求也很高，其分布范围更是受限于海底电缆的铺设范围。相比起频繁对AUV进行回收充电，使用固定的自供能海底电站对其补充能量显然是更经济的选择。
譬如，有利用水轮机组将深海海流能转换成直流电，再经变电站接入电网，也有利用可移动折展式波浪能发电装置进行供电。
但上述的两种深海电站类型在解决AUV续航性的问题上各有不足：前者是发电规模大的固定型海洋能电站，其主要的发电目标是并入电网，为陆地或海岛提供能源，无法为深远海处的AUV补充能量；后者则属于小型可移动的发电装置，发电体量不足，也缺乏与AUV充电对接的技术。
为此急需一种能够解决AUV供电问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自供能深海电站，以解决现有AUV供电困难的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自供能深海电站，包括基座、设于所述基座上的再生能源发电装置、蓄电池和充电机构；所述再生能源发电装置用于产生电能送至所述蓄电池存储；所述蓄电池用于输电至所述充电机构；所述充电机构用于为AUV供电。
在其中一个实施例中，所述再生能源发电装置包括海流能发电装置和波浪能发电装置中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述再生能源发电装置包括所述海流能发电装置和所述波浪能发电装置；所述海流能发电装置包括水轮机组和海流能转换单元，所述水轮机组与所述海流能转换单元电性连接，所述海流能转换单元与所述蓄电池电性连接，所述水轮机组用于放置于海水内，所述水轮机组的转动用于驱动所述海流能转换单元产生电能并送至所述蓄电池；所述波浪能发电装置包括获能浮子和波浪能转换单元，所述获能浮子与所述波浪能转换单元电性连接，所述波浪能转换单元与所述蓄电池电性连接，所述获能浮子用于放置于海面上，所述获能浮子的运动用于驱动所述波浪能转换单元产生电能并送至所述蓄电池。
在其中一个实施例中，所述基座的底部设有导流槽，所述导流槽贯通所述基座相对的两侧，所述海流能发电装置设于所述导流槽内；所述蓄电池围成有竖向槽，所述波浪能发电装置设于所述导流槽的上方，所述获能浮子的底部与所述波浪能转换单元连接，所述波浪能转换单元插入所述竖向槽内，所述波浪能发电装置用于在波浪的推动下沿所述竖向槽进行上下移动。
在其中一个实施例中，所述充电机构包括多个充电平台，多个所述充电平台设于所述基座的顶面，所述充电平台用于为所述AUV充电。
在其中一个实施例中，所述自供能深海电站还包括通信模块，所述通信模块设于所述基座的外部，所述通信模块用于发送声学定位信息至所述AUV，以使所述AUV与充电平台定位匹配连接进行充电。
在其中一个实施例中，所述充电平台为四个，四个所述充电平台围绕所述蓄电池的周侧呈对称布置；所述通信模块为两个，其中一个所述通信模块设于两个所述充电平台之间，另一个所述通信模块设于另外两个所述充电平台之间。
在其中一个实施例中，所述通信模块还用于向母船发送状态信息，以及接收所述母船发出的命令信息。
在其中一个实施例中，所述充电机构还包括通用充电接口，所述充电接口连接有线缆，所述线缆外露于所述基座外，所述线缆与所述蓄电池电性连接。
本发明的有益效果如下：
由于所述再生能源发电装置用于产生电能送至所述蓄电池存储，所述蓄电池用于输电至所述充电机构，所述充电机构用于为AUV供电，所以此方案能够通过再生能源发电装置产生电能为AUV进行供电，能源可再生、使用灵活，从而切实解决了现有AUV供电困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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他的附图。
图1是本发明自供能深海电站实施例提供的透视结构示意图；
图2是图1的俯视结构示意图。
附图标记如下：
10、基座；11、导流槽；
20、蓄电池；21、竖向槽；
30、充电机构；31、充电平台；32、通用充电接口；33、线缆；
41、海流能发电装置；411、水轮机组；412、海流能转换单元；42、波浪能发电装置；421、获能浮子；422、波浪能转换单元；
50、通信模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种自供能深海电站，其实施例如图1和图2所示，包括基座10、设于基座10上的再生能源发电装置、蓄电池20和充电机构30；再生能源发电装置用于产生电能送至蓄电池20存储；蓄电池20用于输电至充电机构30；充电机构30用于为AUV供电。
其中，再生能源发电装置是指利用清洁能源进行发电的装置，譬如可设置再生能源发电装置包括海流能发电装置41和波浪能发电装置42中的一种或多种。
而在此实施例中，再生能源发电装置包括海流能发电装置41和波浪能发电装置42；海流能发电装置41包括水轮机组411和海流能转换单元412，水轮机组411与海流能转换单元412电性连接，海流能转换单元412与蓄电池20电性连接，水轮机组411用于放置于海水内，水轮机组411的转动用于驱动海流能转换单元412产生电能送至蓄电池20；波浪能发电装置42包括获能浮子421和波浪能转换单元422，获能浮子421与波浪能转换单元422电性连接，波浪能转换单元422与蓄电池20电性连接，获能浮子421用于放置于海面上，获能浮子421的运动用于驱动波浪能转换单元422产生电能并送至蓄电池20。
在进行应用时，海流将会驱动水轮机组411进行转动，水轮机组411的转动将使得海流能转换单元412产生电能送至蓄电池20存储，从而实现了海流能发电装置41对蓄电池20的供电；而波浪则会驱动获能浮子421产生浮动状态变化，获能浮子421的浮动变化将使得波浪能转换单元422产生电能送至蓄电池20存储，从而实现了波浪能发电装置42对蓄电池20的供电；所以再生能源发电装置能够从自然环境中捕获能量转化为电能，实现了能量的持续供给；而再生能源发电装置产生的电能会存储于蓄电池20内，待需要利用存储的电能时，蓄电池20便可将存储的电能送至充电机构30进行输出，在充电机构30与AUV电性连接完毕后，便可实现对AUV的供电，能源可再生、使用灵活，从而切实解决了现有AUV供电困难的问题。
具体的，如图1所示，基座10的底部设有导流槽11，导流槽11贯通基座10相对的两侧，海流能发电装置41设于导流槽11内；蓄电池20围成有竖向槽21，波浪能发电装置42设于导流槽11的上方，获能浮子421的底部与波浪能转换单元422连接，波浪能转换单元422插入竖向槽21内，波浪能发电装置42用于在波浪的作用下沿竖向槽21进行上下运动。
在应用过程中，基座10将置于深海内，导流槽11将形成一个供海流集中流过的区间，从而促进了海流驱动水轮机组411进行转动，以此提高海流能发电装置41的发电效率；而获能浮子421此时将漂浮于海面上，若波浪形成峰顶，则波浪会推动获能浮子421上移，若波浪形成峰谷，则获能浮子421会跟随波浪下移，即获能浮子421能够带动波浪能转换单元422进行上下移动，利用直线电机的发电原理，便可实现波浪能发电装置42的发电。
如图1和图2所示，此实施例的充电机构30包括多个充电平台31，多个充电平台31设于基座10的顶面，充电平台31用于为AUV充电。
所以AUV只需航行至充电平台31上，通过两者进行对接后，充电平台31便可对AUV进行充电，其中，充电平台31的充电方式可以是无线充电，也可以是接口式的连接充电，具体根据需求进行选择设计便可。
具体的，此实施例的自供能深海电站还包括通信模块50，通信模块50设于基座10的外部，通信模块50用于发送声学定位信息至AUV，以使AUV与充电平台31定位匹配连接进行充电。
譬如自供能深海电站可设置GPS定位系统，通过GPS定位系统则可获得自供能深海电站的位置信息，而通信模块50将此位置信息转为声学定位信息发送至AUV后，AUV便可得知自供能深海电站的所在位置，从而便于AUV行驶至自供能深海电站进行充电。
另外，此实施例的充电平台31为四个，四个充电平台31围绕蓄电池20的周侧呈对称布置；通信模块50为两个，其中一个通信模块50设于两个充电平台31之间，另一个通信模块50设于另外两个充电平台31之间。
在图2所示的方向中，四个充电平台31以布置于“十”字四个端角的形式布置，一个通信模块50设于右上角，另一个通信模块50设于左下角，从而通过较小的通信模块50覆盖了较广的范围，也便于实现AUV与充电平台31的对位。
更进一步的，此实施例的通信模块50还用于向母船发送状态信息，以及接收母船发出的命令信息。
譬如通信模块50可以不定期地向途经的海上母船传输剩余电量、故障信息等简要信息，同时接收关于自检和重启等命令，以此提高自供能深海电站的可控性和实用性。
如图1和图2所示，此实施例的充电机构30还包括通用充电接口32，充电接口连接有线缆33，线缆33外露于基座10外，线缆33与蓄电池20电性连接。
即此自供能深海电站并不仅用于为AUV进行供电，还可以为其他设备进行供电，因为各种深海仪器均会设置通用的接口，所以通用充电接口32将可与此类仪器连接以实现供电，从而进一步扩大了自供能深海电站的应用范围。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自供能深海电站，其特征在于，
包括基座、设于所述基座上的再生能源发电装置、蓄电池和充电机构；
所述再生能源发电装置用于产生电能送至所述蓄电池存储；
所述蓄电池用于输电至所述充电机构；
所述充电机构用于为AUV供电。
2.根据权利要求1所述的自供能深海电站，其特征在于，所述再生能源发电装置包括海流能发电装置和波浪能发电装置中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的自供能深海电站，其特征在于，
所述再生能源发电装置包括所述海流能发电装置和所述波浪能发电装置；
所述海流能发电装置包括水轮机组和海流能转换单元，所述水轮机组与所述海流能转换单元电性连接，所述海流能转换单元与所述蓄电池电性连接，所述水轮机组用于放置于海水内，所述水轮机组的转动用于驱动所述海流能转换单元产生电能并送至所述蓄电池；
所述波浪能发电装置包括获能浮子和波浪能转换单元，所述获能浮子与所述波浪能转换单元电性连接，所述波浪能转换单元与所述蓄电池电性连接，所述获能浮子用于放置于海面上，所述获能浮子的运动用于驱动所述波浪能转换单元产生电能并送至所述蓄电池。
4.根据权利要求3所述的自供能深海电站，其特征在于，
所述基座的底部设有导流槽，所述导流槽贯通所述基座相对的两侧，所述海流能发电装置设于所述导流槽内；
所述蓄电池围成有竖向槽，所述波浪能发电装置设于所述导流槽的上方，所述获能浮子的底部与所述波浪能转换单元连接，所述波浪能转换单元插入所述竖向槽内，所述波浪能发电装置用于在波浪的推动下沿所述竖向槽进行上下移动。
5.根据权利要求1所述的自供能深海电站，其特征在于，所述充电机构包括多个充电平台，多个所述充电平台设于所述基座的顶面，所述充电平台用于为所述AUV充电。
6.根据权利要求5所述的自供能深海电站，其特征在于，所述自供能深海电站还包括通信模块，所述通信模块设于所述基座的外部，所述通信模块用于发送声学定位信息至所述AUV，以使所述AUV与充电平台定位匹配连接进行充电。
7.根据权利要求6所述的自供能深海电站，其特征在于，所述充电平台为四个，四个所述充电平台围绕所述蓄电池的周侧呈对称布置；所述通信模块为两个，其中一个所述通信模块设于两个所述充电平台之间，另一个所述通信模块设于另外两个所述充电平台之间。
8.根据权利要求6所述的自供能深海电站，其特征在于，所述通信模块还用于向母船发送状态信息，以及接收所述母船发出的命令信息。
9.根据权利要求5所述的自供能深海电站，其特征在于，所述充电机构还包括通用充电接口，所述充电接口连接有线缆，所述线缆外露于所述基座外，所述线缆与所述蓄电池电性连接。
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