CN112392640B - 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置 - Google Patents

一种圆碟形水下滑翔机的发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112392640B
CN112392640B CN202011296301.5A CN202011296301A CN112392640B CN 112392640 B CN112392640 B CN 112392640B CN 202011296301 A CN202011296301 A CN 202011296301A CN 112392640 B CN112392640 B CN 112392640B
Authority
CN
China
Prior art keywords
underwater glider
power generation
disc
shell
impeller
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.)
Active
Application number
CN202011296301.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112392640A (zh
Inventor
王浩亮
王丹
曾建辉
彭周华
刘陆
王天霖
丰国星
齐雪翔
胡国强
葛晟
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.)
Dalian Maritime University
Original Assignee
Dalian Maritime University
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 Dalian Maritime University filed Critical Dalian Maritime University
Priority to CN202011296301.5A priority Critical patent/CN112392640B/zh
Publication of CN112392640A publication Critical patent/CN112392640A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112392640B publication Critical patent/CN112392640B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator

Abstract

本发明公开了一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，包括固定机架和发电单元，所述发电单元为环形结构、通过固定机架安装在圆碟形水下滑翔机外壳的周边；所述发电单元连接至圆碟形水下滑翔机内部；所述固定机架包括上贴附架和下贴附架，所述上贴附架和下贴附架分别安装在圆碟形水下滑翔机外壳的上下两侧。本发明的贴附机架通过固定环扣合圆碟形水下滑翔机上下外壳，固定环对圆碟形水下滑翔机内部的其他器件影响较小，且一定的弧度使得贴附机架和圆碟形水下滑翔机贴合紧密。本发明使得圆碟形水下滑翔机利用可调浮力与重力产生的合力在流体中运动时，既保留了圆碟形水下滑翔机的灵活性，又收集了圆碟形水下滑翔机垂向运动时周围运动流体所具有的能量。

Description

一种圆碟形水下滑翔机的发电装置
技术领域
本发明涉及机械工程领域和利用运动流体驱动发电的技术领域，尤其是指一种圆碟形水下滑翔机的固定装置和发电装置。
背景技术
随着科学技术的发展和海洋资源的开发，如今圆碟形水下滑翔机的应用范围越来越广泛，作为一种新型自主式海洋观测平台，圆碟形水下滑翔机依靠浮力改变和姿态调节实现滑翔运动，其能量消耗低，续航能力强，噪音极低，适于重复使用和大量投放，已经广泛应用于预警探测、反潜侦察、海洋观测、资源探测、搜救打捞等军事和民用领域。
现有的水下滑翔机(包括圆碟形水下滑翔机)主要靠机载电池供电，尽管近年来出现了一种依靠太阳能发电的装置，但是该装置仅能在海水表面工作，且发电量依赖于光照强度和光照时长，因此发电量不稳定，充电时间较长。当电量不足时，水下滑翔机需通过母船补给或者提前返航获得能量，能源补给较为困难。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，该装置发电量稳定，受海洋环境影响小，在航行过程中就能发电，且不消耗机载能量，能起到延长圆碟形水下滑翔机连续工作时间以及减少圆碟形水下滑翔机回母船补给或者返航的次数的效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，包括固定机架和发电单元，所述发电单元为环形结构、通过固定机架安装在圆碟形水下滑翔机外壳的周边；所述发电单元通过导线连接至圆碟形水下滑翔机内部的充电装置；
所述固定机架包括上贴附架和下贴附架，所述上贴附架和下贴附架分别通过螺栓螺母安装在圆碟形水下滑翔机外壳的上下两侧；所述上贴附架包括上固定环和上辐射条，所述上辐射条有N根、沿上固定环均布、内端与上固定环固定连接、构成伞形结构；所述下贴附架包括下固定环和下辐射条，所述下辐射条有N根、沿下固定环均布、内端与下固定环固定连接、构成倒伞形结构；所述上辐射条的外端伞形半径大于下辐射条的外端伞形半径；所述上辐射条的外端从内到外设置第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔、所述下辐射条的外端设置连接螺纹孔；所述上辐射条第一螺纹孔的伞形半径与下辐射条连接螺纹孔的伞形半径相同；所述上辐射条第一螺纹孔与下辐射条连接螺纹孔通过螺栓螺母固定连接；
所述发电单元包括环形骨架和M个发电机，所述M个发电机沿环向安装在环形骨架上；
所述环形骨架由内环板、外环板和N个连接板组成，内环板与外环板通过N个连接板连接成整体，N个连接板沿环向均布、并在内环板与外环板之间间隔成N个腔体，M个发电机均匀安装在N个腔体中；
所述连接板的上端与上辐射条的外端固定连接；
所述发电机包括叶轮、线圈外壳、三相绕组线圈和永久磁铁，所述叶轮包括叶轮轴、叶轮筒和叶片；所述叶轮的叶片具有弧度，多个叶片沿叶轮筒外表面均布；所述叶轮安装在线圈外壳外；所述三相绕组线圈固定在线圈外壳内且位于叶轮筒内；所述永久磁铁有两个，对称固定在叶轮筒的内表面；将所述三相绕组线圈通过导线连接至水下滑翔机内部的充电装置。
进一步的，所述上辐射条与圆碟形水下滑翔机外壳的上侧面具有相同的弧度，下辐射条与圆碟形水下滑翔机外壳的下侧面具有相同的弧度。
进一步的，所述环形骨的每个连接板上端设置两个螺纹孔，分别通过螺栓与上辐射条的第二螺纹孔和第三螺纹孔连接，将发电单元与贴附机架组装为一体。
进一步的，所述N＝3，M＝6，每个腔体中安装2个发电机。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1.本发明所设计的贴附机架通过固定环扣合圆碟形水下滑翔机上、下外壳，固定环对圆碟形水下滑翔机内部的其他器件影响较小，且一定的弧度使得贴附机架和圆碟形水下滑翔机贴合紧密。
2.本发明使得圆碟形水下滑翔机利用可调浮力与重力产生的合力在流体中运动时，既保留了圆碟形水下滑翔机的灵活性，又收集了圆碟形水下滑翔机垂向运动时周围运动流体所具有的能量。
3.本发明结合圆碟形水下滑翔机尺寸、发电机尺寸、发电机腔体尺寸而设计，充分利用了有效空间，使收集的效果达到最优状态。
4.本发明安装灵活且拆卸方便，易于维护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的侧视图。
图4为单个发电单元的结构示意图。
图5为三相绕组线圈的截面图。
图中：1、上固定环，2、上辐射条，3、下固定环，4、下辐射条，5、发电机，6、内环板，7、外环板，8、连接板，9、叶轮，10、线圈外壳，11、三相绕组线圈，12、永久磁铁，13、圆碟形水下滑翔机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。
如图1-5所示，一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，包括固定机架和发电单元，所述发电单元为环形结构、通过固定机架安装在圆碟形水下滑翔机外壳的周边；所述发电单元通过导线连接至圆碟形水下滑翔机内部的充电装置；
所述固定机架包括上贴附架和下贴附架，所述上贴附架和下贴附架分别通过螺栓螺母安装在圆碟形水下滑翔机外壳的上下两侧；所述上贴附架包括上固定环1和上辐射条2，所述上辐射条2有N根、沿上固定环1均布、内端与上固定环1固定连接、构成伞形结构；所述下贴附架包括下固定环3和下辐射条4，所述下辐射条4有N根、沿下固定环3均布、内端与下固定环3固定连接、构成倒伞形结构；所述上辐射条2的外端伞形半径大于下辐射条4的外端伞形半径；所述上辐射条2的外端从内到外设置第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔、所述下辐射条4的外端设置连接螺纹孔；所述上辐射条2第一螺纹孔的伞形半径与下辐射条4连接螺纹孔的伞形半径相同；所述上辐射条2第一螺纹孔与下辐射条4连接螺纹孔通过螺栓螺母固定连接；
所述发电单元包括环形骨架和M个发电机5，所述M个发电机5沿环向安装在环形骨架上；
所述环形骨架由内环板6、外环板7和N个连接板8组成，内环板6与外环板7通过N个连接板8连接成整体，N个连接板8沿环向均布、并在内环板6与外环板7之间间隔成N个腔体，每个腔体中安装多个发电机5；
所述连接板8的上端与上辐射条2的外端固定连接；
所述发电机5包括叶轮9、线圈外壳10、三相绕组线圈11和永久磁铁12，所述叶轮9包括叶轮轴、叶轮筒和叶片；所述叶轮9的叶片具有弧度，多个叶片沿叶轮筒外表面均布；所述叶轮9安装在线圈外壳10外；所述三相绕组线圈11固定在线圈外壳10内且位于叶轮筒内；所述永久磁铁12有两个，对称固定在叶轮筒的内表面；将所述三相绕组线圈11通过导线连接至水下滑翔机内部的充电装置。
进一步的，所述上辐射条2与圆碟形水下滑翔机外壳的上侧面具有相同的弧度，下辐射条4与圆碟形水下滑翔机外壳的下侧面具有相同的弧度。
进一步的，所述环形骨架的每个连接板8上端设置两个螺纹孔，分别通过螺栓与上辐射条2的第二螺纹孔和第三螺纹孔连接，将发电单元与贴附机架组装为一体。
进一步的，所述N＝3，M＝6，每个腔体中安装2个发电机5。
本发明的装配步骤如下：
步骤一、将上贴附架、下贴附架装配在圆碟形水下滑翔机外壳的上下两侧，旋紧螺栓，使贴附机架紧贴圆碟形水下滑翔机外壳；
步骤二、将发电单元组装为整体；
步骤三、将发电单元通过螺栓装配在圆碟形水下滑翔机外围的环形骨架上；
步骤四、将发电单元的三相绕组线圈11通过导线连接至圆碟形水下滑翔机内部的充电装置。
本发明的工作原理如下：本发明为利用运动流体动能的发电装置。水流自下而上或自上而下流入发电单元时会带动发电机5叶轮9旋转，发电机5叶轮筒内壁安装有永久磁铁12，叶轮9旋转带动磁场旋转，而磁场的旋转使得绕组线圈切割磁感线进而产生电动势。圆碟形水下滑翔机通过改变自身携带的外油囊的体积来改变浮力，当浮力小于重力时向下滑翔，当浮力大于重力时向上滑翔，该滑翔运动由可调浮力和重力产生的合力驱动，并不需要其他设备驱动。该装置能够将运动流体的动能转换为电能，且不额外消耗圆碟形水下滑翔机的能量，不影响圆碟形水下滑翔机原有的性能和优势。
综上所述，本发明所设计的贴附机架通过固定环扣合圆碟形水下滑翔机的上下外壳，固定环对圆碟形水下滑翔机内部的其他器件影响较小，且一定的弧度使得贴附机架和圆碟形水下滑翔机贴合紧密；本发明使得圆碟形水下滑翔机利用可调浮力与重力产生的合力在流体中运动时，既保留了圆碟形水下滑翔机的灵活性，又收集了圆碟形水下滑翔机垂向运动时周围运动流体所具有的能量；本发明结合圆碟形水下滑翔机尺寸、发电机尺寸、发电机腔体尺寸而设计，充分利用了有效空间，使收集的效果达到最优状态；本发明安装灵活且拆卸方便，易于维护。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的同等构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，其特征在于：包括固定机架和发电单元，所述发电单元为环形结构、通过固定机架安装在圆碟形水下滑翔机外壳的周边；所述发电单元通过导线连接至圆碟形水下滑翔机内部的充电装置；
所述固定机架包括上贴附架和下贴附架，所述上贴附架和下贴附架分别通过螺栓螺母安装在圆碟形水下滑翔机外壳的上下两侧；所述上贴附架包括上固定环(1)和上辐射条(2)，所述上辐射条(2)有N根、沿上固定环(1)均布、内端与上固定环(1)固定连接、构成伞形结构；所述下贴附架包括下固定环(3)和下辐射条(4)，所述下辐射条(4)有N根、沿下固定环(3)均布、内端与下固定环(3)固定连接、构成倒伞形结构；所述上辐射条(2)的外端伞形半径大于下辐射条(4)的外端伞形半径；所述上辐射条(2)的外端从内到外设置第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔、所述下辐射条(4)的外端设置连接螺纹孔；所述上辐射条(2)第一螺纹孔的伞形半径与下辐射条(4)连接螺纹孔的伞形半径相同；所述上辐射条(2)第一螺纹孔与下辐射条(4)连接螺纹孔通过螺栓螺母固定连接；
所述发电单元包括环形骨架和M个发电机(5)，所述M个发电机(5)沿环向安装在环形骨架上；
所述环形骨架由内环板(6)、外环板(7)和N个连接板(8)组成，内环板(6)与外环板(7)通过N个连接板(8)连接成整体，N个连接板(8)沿环向均布、并在内环板(6)与外环板(7)之间间隔成N个腔体，M个发电机均匀安装在N个腔体中；
所述连接板(8)的上端与上辐射条(2)的外端固定连接；
所述发电机(5)包括叶轮(9)、线圈外壳(10)、三相绕组线圈(11)和永久磁铁(12)，所述叶轮(9)包括叶轮轴、叶轮筒和叶片；所述叶轮(9)的叶片具有弧度，多个叶片沿叶轮筒外表面均布；所述叶轮(9)安装在线圈外壳(10)外；所述三相绕组线圈(11)固定在线圈外壳(10)内且位于叶轮筒内；所述永久磁铁(12)有两个，对称固定在叶轮筒的内表面；将所述三相绕组线圈(11)通过导线连接至水下滑翔机内部的充电装置。
2.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，其特征在于：所述上辐射条(2)与圆碟形水下滑翔机外壳的上侧面具有相同的弧度，下辐射条(4)与圆碟形水下滑翔机外壳的下侧面具有相同的弧度。
3.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，其特征在于：所述环形骨架的每个连接板(8)上端设置两个螺纹孔，分别通过螺栓与上辐射条(2)的第二螺纹孔和第三螺纹孔连接，将发电单元与固定机架组装为一体。
4.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔机的发电装置，其特征在于：所述N＝3，M＝6，每个腔体中安装2个发电机(5)。
CN202011296301.5A 2020-11-18 2020-11-18 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置 Active CN112392640B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011296301.5A CN112392640B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011296301.5A CN112392640B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112392640A CN112392640A (zh) 2021-02-23
CN112392640B true CN112392640B (zh) 2021-12-31

Family

ID=74606531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011296301.5A Active CN112392640B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112392640B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102200092A (zh) * 2011-04-07 2011-09-28 西北工业大学 一种用于水下滑翔机的晃动发电装置
CN102400838A (zh) * 2011-10-27 2012-04-04 浙江大学宁波理工学院 水下滑翔机的能源捕获装置
CN104527953A (zh) * 2015-01-26 2015-04-22 大连海事大学 一种圆碟形水下滑翔器及其工作方法
CN206427252U (zh) * 2017-01-17 2017-08-22 上海海洋大学 一种波浪能自供电水下滑翔机
CN107681827A (zh) * 2017-10-13 2018-02-09 威海职业学院 用于水下滑翔器或混合动力滑翔器的水流发电系统
CN109736997A (zh) * 2018-12-21 2019-05-10 哈尔滨工程大学 一种适用于水下无人航行器的海流发电装置
US10472034B1 (en) * 2019-02-25 2019-11-12 Teledyne Instruments, Inc. Hybrid energy harvesting system for thermal-powered underwater vehicle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10112686B2 (en) * 2015-01-30 2018-10-30 Woods Hole Oceanographic Institution System for the deployment of marine payloads

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102200092A (zh) * 2011-04-07 2011-09-28 西北工业大学 一种用于水下滑翔机的晃动发电装置
CN102400838A (zh) * 2011-10-27 2012-04-04 浙江大学宁波理工学院 水下滑翔机的能源捕获装置
CN104527953A (zh) * 2015-01-26 2015-04-22 大连海事大学 一种圆碟形水下滑翔器及其工作方法
CN206427252U (zh) * 2017-01-17 2017-08-22 上海海洋大学 一种波浪能自供电水下滑翔机
CN107681827A (zh) * 2017-10-13 2018-02-09 威海职业学院 用于水下滑翔器或混合动力滑翔器的水流发电系统
CN109736997A (zh) * 2018-12-21 2019-05-10 哈尔滨工程大学 一种适用于水下无人航行器的海流发电装置
US10472034B1 (en) * 2019-02-25 2019-11-12 Teledyne Instruments, Inc. Hybrid energy harvesting system for thermal-powered underwater vehicle

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
圆碟形水下滑翔机运动特性研究;周晗等;《华中科技大学学报(自然科学版)》;20180930;112-118 *
海洋机器人环境能源收集利用技术现状;俞建成等;《机器人》;20180131;89-98 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112392640A (zh) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060273594A1 (en) Ocean wave generation
JP2007529989A (ja) 波力エネルギー変換器のための回転防止構造
CN104454299B (zh) 直驱式的水下航行器垂直轴海流发电装置
CN104454300B (zh) 有展开机构的水下航行器垂直轴海流发电装置
CN103867374A (zh) 波浪发电装置
CN104481781A (zh) 一种液压式的水下航行器垂直轴海流发电装置
CN106655620A (zh) 一种转动环境下同轴反向型电磁式发电机
CN112392640B (zh) 一种圆碟形水下滑翔机的发电装置
AU2013204537A1 (en) Electricity generating appparatus
CN211082122U (zh) 一种复摆升频式波浪能收集装置
CN107681827B (zh) 用于水下滑翔器或混合动力滑翔器的水流发电系统
CN109120182B (zh) 一种基于振荡水柱式压电悬臂梁发电装置
CN102705139B (zh) 一种回转体水下航行器发电装置
CN104500313A (zh) 用于水下航行器的水平轴海流发电装置
CN104481782A (zh) 一种基于齿轮传动的水下航行器垂直轴海流发电装置
CN203272020U (zh) 垂直轴式风力发电机
CN102536623A (zh) 水动摆波浪能发电装置
CN112855419B (zh) 一种波浪洋流混合发电装置及方法
RU183408U1 (ru) Турбогенератор с гидроприводом от морского течения
CN202690304U (zh) 一种水下发电装置
CN108167106B (zh) 磁耦合传动海流发电装置
CN107124071B (zh) 一种集成式海流能量收集装置
CN206865300U (zh) 集成式海流能量收集装置
CN107465363B (zh) 改进的利用磁悬浮系统的平面发电机
TWI677623B (zh) 浮球型發電裝置

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