CN113187648A - 波浪能供电潜标 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪能供电潜标，包括液囊、中心管、浮筒、活塞式发电装置、稳定板、铠装光电吊缆和锚体；液囊底部与中心管上端连通，活塞式发电装置设置在中心管内，中心管下端连接在稳定板顶面，稳定板底面通过铠装光电吊缆与海底的锚体连接，浮筒套设在中心管上部，提供的浮力使铠装光电吊缆处于张紧状态，使得液囊位于海面下方确定位置，从而响应海面波浪形成的压力波动以驱动活塞式发电装置发电。本发明的波浪能供电潜标，结构简单、新颖，成本低廉，特别适用于微型潜标，自发电可维持微型潜标长时间正常工作，用于长时间观测，便于推广使用。

Description

波浪能供电潜标
技术领域
本发明涉及海洋潜标技术领域，具体涉及一种波浪能供电潜标。
背景技术
海洋是人类实现可持续发展的宝贵财富，人类大力开发海洋已成为一个不争的事实，在众多的海洋高新技术中，监测海洋环境变化规律的海洋监测技术是一个决定性技术，没有原始的海洋监测数据，一切海洋科研活动就没有了基础。海洋潜标系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的仪器设备系统，是海洋立体监测系统的重要组成部分，在海洋科学研究、海洋综合利用和国防事业发展中发挥着重要作用。
现有的海洋潜标系统主要依靠系泊系统长期停留于海底，在完成监测任务后通过释放装置，上升至海平面被回收。目前海上投放潜标主要依靠蓄电池供电，为了延长潜标的使用时间，往往自带蓄电池多达几十块，这样不仅增加了潜标自重，不易安装和布放，废弃的电池严重污染海洋环境，不利于海洋环境保护。众所周知，海洋中的波浪能具有能量密度高、分布面广、不稳定等特点，是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。因此，利用海洋中普遍存在的波浪能进行发电，实现潜标供电系统的电能自补给是值得研究的领域。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用波浪能发电维持潜标长时间正常工作的波浪能供电潜标。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种波浪能供电潜标，包括液囊、中心管、浮筒、活塞式发电装置、稳定板、铠装光电吊缆和锚体；液囊底部与中心管上端连通，活塞式发电装置设置在中心管内，中心管下端连接在稳定板顶面，稳定板底面通过铠装光电吊缆与海底的锚体连接，浮筒套设在中心管上部，提供的浮力使铠装光电吊缆处于张紧状态，使得液囊位于海面下方确定位置，从而响应海面波浪形成的压力波动以驱动活塞式发电装置发电。
进一步地，所述活塞式发电装置包括设置在中心管内的活塞，活塞下端面设置有活塞杆，活塞杆下端部设置有磁体，中心管下端内壁设置有线圈，活塞与线圈之间设置有套在活塞杆上的复位弹簧，活塞在液囊和复位弹簧的驱动下在中心管内做往复运动，通过活塞杆带动磁体在线圈内做往复运动，磁体的磁力线切割线圈从而在线圈内产生电流。
进一步地，所述磁体为永磁磁体。
进一步地，所述铠装光电吊缆连接有海洋观测设备。
进一步地，所述海洋观测设备包括声纳仪、海流仪和海洋温盐仪。
进一步地，所述铠装光电吊缆通过海底接线器连接若干海底电缆，海底电缆另一端连接海底观测仪器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、潜标整个张紧固定在水面下方确定位置，利用海面波浪形成的压力波动进行发电，结构简单、新颖，成本低廉。
2、将潜标整个放置于海表以下，可更好的保护各部件不受破坏，延长其使用寿命。
3、自发电可维持潜标长时间正常工作，能够长时间观测，便于推广使用。
附图说明
图1为本实施例的波浪能供电潜标的结构实施图；
图2为本实施例的波浪能供电潜标的上部结构放大图，以便清楚显示出活塞式发电装置的结构及连接关系；
附图标记说明：1-液囊；2-中心管；3-浮筒；4-活塞式发电装置；5-稳定板；6-铠装光电吊缆；7-锚体；8-声纳仪；9-海流仪；10-海洋温盐仪；11-海底电缆；12-海底观测仪器；41-活塞；42-活塞杆；43-磁体；44-线圈；45-复位弹簧。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
实施例
请参照图1和图2所示，本实施例的波浪能供电潜标，主要包括液囊1、中心管2、浮筒3、活塞式发电装置4、稳定板5、铠装光电吊缆6和锚体7。
液囊1可采用油囊，内部充注有液压油，用于响应海面波浪形成的压力波动。液囊1底部设有开口与中心管2上端连通，使得液压油能够进入到中心管2内。中心管2下端连接在稳定板5顶面，稳定板5具有一定的平展面积，起到稳定整套潜标的作用，防止潜标随海浪垂荡运动，同时也可作为探测设备或其他通信设备的安装基础。稳定板5底面通过铠装光电吊缆6与海底的锚体7连接，锚体7固定在海底，其重量应大于整套潜标提供的最大正浮力。浮筒3套设在中心管2上部，可通过对空气进行压缩以改变体积进而改变浮力的方式进行浮力控制，也可以通过其他方式对浮力进行控制，只要能够达到相同的技术效果即可。为了使液囊1能够准确、灵敏响应压力波动，液囊1需处在海面以下的确定位置，即不能上下浮动，为此，浮筒3提供的正浮力要使铠装光电吊缆6始终保持在张紧状态，为此，整个系统的正浮力要使铠装光电吊缆6始终保持在张紧状态，这样，在稳定板5的共同作用下，液囊1将无法上下浮动，只能在前后左右的平面内稍微摆动，并且系统张紧状态下，装置产生的拉力垂直向上，也可有效抵抗海流对装置产生的水平方向位移。
铠装光电吊缆6可采用钢缆、Kevlar缆等具有良好承载力的系留索与海缆的组合结构，在承受张紧力的同时具有供电、通信能力，如此，可沿铠装光电吊缆6布置若干海洋观测设备，例如可包括声纳仪8、海流仪9和海洋温盐仪10等。进一步地，铠装光电吊缆7底部可通过海底接线器连接若干海底电缆11，然后在海底电缆11另一端连接海底观测仪器12。
活塞式发电装置4设置在中心管2内部，利用海面波浪形成的压力波动进行发电，以供应上述的海洋观测设备及海底观测仪器12的用电所需。活塞式发电装置4主要包括活塞41、活塞杆42、磁体43、线圈44和复位弹簧45。活塞41侧壁通过若干密封圈与中心管2内壁活动气密连接，可沿中心管2轴心上下往复运动。活塞杆42上端连接在活塞41下端面，下端连接磁体43，线圈44则固定在中心管2下端内壁，活塞杆42至少一部分伸入到线圈44中。复位弹簧45套设在活塞杆42上，并位于活塞41与线圈44之间。活塞41上端面与液压油直接接触，当液囊1受正压收缩时，液囊1内的液压油被挤压进中心管2以推动活塞41向下运动，同时压缩复位弹簧45；当液囊1受负压时，复位弹簧45回弹，推动活塞41向上运动，将中心管2内的液压油挤入液囊1，液囊1恢复原状。如此，活塞41便可在液囊1和复位弹簧45的驱动下在中心管2内做上下往复运动，然后通过活塞杆42带动磁体43在线圈44内做上下往复运动，磁体43的磁力线切割线圈44从而在线圈内产生电流。其中，磁体43不作限制，优选采用永久磁体。
本发明的工作原理如下：
液囊1位于海水表面之下确定位置，利用液囊1上部波动压变化做功，当液囊1处在波峰位置时，因波峰水质点集合对液囊1的压力增大，液囊1正压收缩，液囊1内的液压油被挤压进中心管2以推动活塞41向下运动，同时压缩复位弹簧45，活塞杆42带动磁体43在线圈44内向下运动切割线圈44；当液囊1处在波谷位置时，因波谷水质点集合对液囊1的压力减小，复位弹簧45回弹，推动活塞41向上运动，将中心管2内的液压油挤入液囊1，液囊1恢复原状，活塞杆42带动磁体43在线圈44内向上运动切割线圈44，重复上述过程，磁体43在线圈44内做上下往复运动，磁体43的磁力线切割线圈44从而在线圈内产生电流，产生的电流可通过导线传送到变压装置，经变压装置变压后储存于蓄电池中或直接供应至用电设备。
容易理解的，本实施例中，仅仅描述活塞式发电装置4的关键部件，其他配套的部件可根据实际需要自行进行设置，属于活塞直线发电技术的公知常识，在此不再赘述。
综上，本发明的波浪能供电潜标，通过液囊随水压变化的收缩/膨胀驱动活塞式发电装置发电，其结构简单、新颖，成本低廉，特别适用于微型潜标，自发电可维持微型潜标长时间正常工作，用于长时间观测，便于推广使用。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种波浪能供电潜标，其特征在于：包括液囊、中心管、浮筒、活塞式发电装置、稳定板、铠装光电吊缆和锚体；液囊底部与中心管上端连通，活塞式发电装置设置在中心管内，中心管下端连接在稳定板顶面，稳定板底面通过铠装光电吊缆与海底的锚体连接，浮筒套设在中心管上部，提供的浮力使铠装光电吊缆处于张紧状态，使得液囊位于海面下方确定位置，从而响应海面波浪形成的压力波动以驱动活塞式发电装置发电。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能供电潜标，其特征在于：所述活塞式发电装置包括设置在中心管内的活塞，活塞下端面设置有活塞杆，活塞杆下端部设置有磁体，中心管下端内壁设置有线圈，活塞与线圈之间设置有套在活塞杆上的复位弹簧，活塞在液囊和复位弹簧的驱动下在中心管内做往复运动，通过活塞杆带动磁体在线圈内做往复运动，磁体的磁力线切割线圈从而在线圈内产生电流。
3.根据权利要求1所述的一种波浪能供电潜标，其特征在于：所述磁体为永磁磁体。
4.根据权利要求1所述的一种波浪能供电潜标，其特征在于：所述铠装光电吊缆连接有海洋观测设备。
5.根据权利要求4所述的一种波浪能供电潜标，其特征在于：所述海洋观测设备包括声纳仪、海流仪和海洋温盐仪。
6.根据权利要求1所述的一种波浪能供电潜标，其特征在于：所述铠装光电吊缆通过海底接线器连接若干海底电缆，海底电缆另一端连接海底观测仪器。
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