CN114604397B - 一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，属于海洋探测装置技术领域，包括主舱与换热器两部分，所述主舱布置在中心处，换热器在周向环绕主舱布置，换热器布置方式具有模块化与可扩展性，其根据平台的能耗需求，周向多圈布置相应数量的换热器。主舱包括具有与换热器连接的利用温差蓄能发电的组件。本发明利用不同水层的温度差，吸收海洋温差能并转换为可供平台浮性变化过程使用的机械能与器件运行使用的电能，实现利用海洋环境能源驱动水下移动平台，摆脱了对化学电池能的依赖，理论上具备无限航时。

Description

一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台

技术领域

本发明专利属于海洋探测装置技术领域，尤其涉及一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台。

背景技术

剖面移动平台是一种依靠浮性状态变化实现在海水中的低速升沉运动，在海洋表层与深水层间往复穿梭的无人移动平台，其具有自持力强、续航力长、效费比高等优点。适用于开展长时序的三维连续海洋观测活动，在海洋断面观测活动中具有广阔的应用前景。

当前，商用剖面移动平台产品均依靠自身携载的电池为浮性状态变化与耗电器件运行提供能量，因携载电池电能有限，严重制约了平台的续航力、自持力、剖面采样频次等指标。

发明专利内容

针对现有技术存在的问题，本发明专利提供了一种解决目前海洋平台产品能源形式单一、续航能力差的问题的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台。

本发明专利是这样实现的，一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，包括主舱、外油囊、内油箱和回油电磁阀，所述外油囊、内油箱和回油电磁阀通过油管依次串联构成下潜液压油路，其特征在于：包括布置于所述主舱外侧的换热器，所述主仓内设置：转化蓄能器、发电单元组件、浮力驱动电磁阀、发电电磁阀、收缩单向阀、蓄能单向阀、蓄能压力传感器、蓄电池、油箱油压传感器、气阀、气泵、气路单向阀；所述内油箱、收缩单向阀和换热器通过油管依次串联构成收缩液压油路；所述换热器、蓄能单向阀、转化蓄能器依次串联构成蓄能液压油路；所述转化蓄能器、发电电磁阀、发电单元组件、内油箱依次串联构成发电液压油路，所述发电电磁阀用于控制发电液压油路的通断；所述转化蓄能器、浮力驱动电磁阀、外油囊依次串联构成驱动液压油路，所述浮力驱动电磁阀用于控制驱动液压油路的通断；所述发电单元组件与所述蓄电池连接，所述发电单元组件的作用是为蓄电池充电；所述蓄能压力传感器与所述转化蓄能器连接，所述蓄能压力传感器用于检测所述转化蓄能器的油压；所述气泵与内油箱的气腔接通，所述气阀、气路单向阀通过气管串联于所述气泵与所述内油箱之间；所述油箱油压传感器与所述内油箱的液压油介质空间连通，所述油箱油压传感器用于检测所述内油箱的液压油介质空间压力。

在上述技术方案中，优选的，所述主舱外侧圆周均布有若干所述换热器，所述换热器为轴线与所述主舱的轴线平行的换热管。换热器在周向环绕布置且可布置多圈，换热器油路汇聚至下端盖内部流道并联。换热器的安装采用了模块化方式，具有数量可扩展性。本发明可根据平台的能耗需求，搭载相应数量的换热器。

在上述技术方案中，优选的，所述发电单元组件包括液压马达和发电机。所述转化蓄能器、发电电磁阀、液压马达、内油箱依次串联构成发电液压油路，所述发电机的输入轴与所述压马达的输出轴连接，所述发电机与所述蓄电池连接。

在上述技术方案中，优选的，所述主舱包括上段舱；所述上段舱包括天线杆、天线穿舱插头、上端盖、导流罩、主控机、卫星通讯机；所述导流罩与上端盖连接，所述天线杆安装在所述导流罩上，所述天线杆经所述天线穿舱插头接入主舱内部并与所述卫星通讯机相连，所述主控机、卫星通讯机固定在所述上端盖上。

在上述技术方案中，优选的，所述主舱包括中段舱；所述中段舱包括上耐压舱、舵面、舵轴、蜗轮蜗杆减速器、驱动电机、电机码盘、联轴器、舵杆外壳、舵杆封盖、轴承、中段舱支架、减速器支架；所述蜗轮蜗杆减速器、驱动电机、电机码盘依次连接构成舵面的驱动组件；所述舵轴、舵杆外壳、舵杆封盖、轴承构成密封轴套组件，密封轴套组件用于连接转动舵面与驱动组件；在所述上耐压舱周向均布的四个通孔内分别安装四组所述密封轴套组件；所述舵轴沿回转轴线贯穿所述舵杆外壳、舵杆封盖。本发明在平台上部布置一组十字型小面积调节舵面，剖面移动平台具备了航向微量修正能力，在升沉剖面运动过程中，平台可对航向进行微调，平台在水平方向的运动不再随波逐流，可使剖面平台限定在预设观测点位周边运动，完成区域定域观测活动。

在上述技术方案中，优选的，所述主舱包括下段舱；所述下段舱包括下耐压舱、内油箱、发电单元组件、浮力驱动电磁阀、发电电磁阀、回油电磁阀、转化蓄能器组件、被动补偿蓄能器、阀块组件、外油囊、补偿油囊、下端导流罩、蓄电池、收缩单向阀、外油囊转接头、补偿油路转接头；所述下端盖为球形部件，所述下端盖上安装有所述外油囊转接头和所述补偿油路转接头；所述外油囊经所述下端盖上的外油囊转接头与壳体内部的转化蓄能器组件连接；所述补偿油囊经所述下端盖上的补偿油路转接头与壳体内部的被动补偿蓄能器连接；所述阀块组件包括阀体，所述阀体安装有所述蓄能压力传感器和蓄能单向阀；所述外油囊为蝶形橡胶柔性油囊，所述外油囊布置在所述下端导流罩内部；所述补偿油囊为管状皮囊，所述补偿油囊安装固定在主舱外部。通常，随着平台下潜，海水密度增加，平台的总体浮力增大，下潜驱动浮力量逐渐减小，导致平台速度降低或者无法下潜至预设深度。本发明补偿蓄能器安装在耐压舱内、补偿油囊安装在浸水舱内，补偿蓄能器与补偿油囊连通，补偿蓄能器预充压力1MPa，当平台下潜超过100m后，海水压力大于补偿蓄能器预充压力，补偿油囊中的液压油逐步压入补偿蓄能器内，可抵消因海水密度增加而导致的平台下潜驱动浮力量损失。

在上述技术方案中，优选的，所述蓄电池由四组方形外包络电池包串联构成，所述蓄电池分别布置在转化蓄能器组件、被动补偿蓄能器排阵的两侧空间。

在上述技术方案中，优选的，所述内油箱包括油箱外壳、橡胶隔膜、导向体、排油接口、回油接口、油箱封盖、隔膜压盖；所述油箱外壳、油箱封盖构成内油箱的气密壳体，所述橡胶隔膜将气密壳体内侧分为液压油介质空间与气体介质空间，所述橡胶隔膜在导向体的导向作用下，随着内油箱内部液压油体积的变化而上下移动；所述排油接口、回油接口位于内所述油箱的底部。

在上述技术方案中，优选的，所述下端导流罩尾部安装有应急抛载组件；所述应急抛载组件由抛载托盘、抛载重块、导引体、铁丝、支撑板组成；所述导引体通过抛载穿舱件连接到壳体内部的主控机。

在上述技术方案中，优选的，所述舵面(16)呈NACA翼型。

本发明的优点和效果是：

1.本发明伴随剖面移动平台升沉运动，就地利用不同水层的温度差，吸收海洋温差能并转换为可供平台浮性变化过程使用的机械能与器件运行使用的电能，实现利用海洋环境能源驱动水下移动平台。

2.本发明将海洋温差能转化为机械能与电能两种形式的能量，且满足了剖面移动平台的全部能量需求，仅依靠海洋环境能源实现了平台在部署海区的原位能量自给，摆脱了对化学电池能的依赖，理论上具备无限航时。

3.本发明剖面移动平台的转化蓄能器采用了水面阶段多次充能并多次释放获取电能，水下阶段一次性释放获取浮性变化所需机械能的工作方式。此种工作方式可缩小转化蓄能器的容量配置规格，显著降低转化蓄能器搭载重量。

附图说明

图1a-b是本发明换热器扩展布置示意图；

图2是本发明定域剖面穿梭无人平台外形图；

图3a-f是本发明定域剖面移动平台结构图；

图4是本发明换热器示意图；

图5是本发明液压油路原理图；

图6是本发明在水下潜浮示意图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。

为解决目前海洋平台产品能源形式单一、续航能力差的问题，本发明专利特提供一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，本平台可摆脱对化学电池能的依赖，显著提高平台的续航能力，且配置重量轻。为了进一步说明本发明专利的结构，结合附图详细说明书如下：

请参阅图1和图2，一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，包括主舱1。所述主舱外侧圆周均布有若干所述换热器2，所述换热器为轴线与所述主舱的轴线平行的换热管。换热管为多层棒状结构，由外层至内层同心分布，依次为金属承压管壳2a、相变材料正十六烷2b、变形软管2c、液压油介质2d。换热器2前端设计有椭圆倒流体2e，用于运动过程减阻。换热器在周向环绕布置且可布置多圈，换热器油路汇聚至下端盖内部流道并联。换热器的安装采用了模块化方式，具有数量可扩展性。本发明可根据平台的能耗需求，搭载相应数量的换热器。

所述主舱1包括上段舱3、中段舱4、下段舱5三个功能段，所述上段舱3、中段舱4、下段舱5由上至下依次连接。本实施例中所述剖面移动平台的主舱分为上、中、下三个功能段，上段舱为主控通讯功能段，中段舱为转动舵面功能段，下段舱为液压油路功能段。各段的功能作用清晰、区域划分明确，便于集成组装、联调测试、检修维护。此外，液压油路部分重量大，布置在主舱下段舱，可显著降低平台重心高度，提升平台运动稳定性。

具体的，

上段舱3为主控通讯功能段，用于实现剖面移动平台的自治控制及同岸站的远距离数据交互，包括：天线杆6、上断电穿舱插头7、天线穿舱插头8、外接调试穿舱插头9、传感器穿舱插头10、上端盖11、测深压力传感器11a、导流罩11b、主控机12、卫星通讯机13a、一转二模块13b、电路支架14、电子罗盘14a。所述上端盖11为铝合金球壳形承压零件，所述导流罩11b与上端盖11之间由螺栓紧密连接，天线杆6垂直固连在导流罩11b顶部平面上，天线杆6经天线穿舱插头8接入主舱内部并与卫星通讯机13a相连。主控机12、卫星通讯机13a、一转二模块13b、电子罗盘14a固定在电路支架14支架上，电路支架14固连在上端盖11上。

中段舱4为转动舵面功能段，包括上耐压舱15、舵面16、舵轴17、蜗轮蜗杆减速器18、驱动电机19、电机码盘20、联轴器21、舵杆外壳22、舵杆封盖23、轴承24、中段舱支架25a、减速器支架25b。所述蜗轮蜗杆减速器18、驱动电机19、电机码盘20依次连接构成驱动组件26，蜗轮蜗杆减速器18具备机械自锁功能，当驱动电机19断电阶段，可防止舵面16受迫转动。蜗轮蜗杆减速器18为单输入轴、双输出轴结构，驱动组件26经舵轴17、联轴器21可带动两片舵面16同步转动，同时驱动电机19尾部的电机码盘20检测舵面转动角度。

如图3b所示，所述定域剖面穿梭无人平台共配置四片舵面16a-d，并在周向间隔90°十字形均布，舵面呈NACA翼型。舵面16a-d由两套驱动组件26带动，可实现±20°转动。

如图3b所示，所述舵轴17、舵杆外壳22、舵杆封盖23、轴承24a-b构成密封轴套组件27。在上耐压舱15周向均布的四个通孔内分别安装四组密封轴套组件27a-d，相应连接舱外的转动舵面16a-d与舱内的驱动组件26。所述舵轴17沿回转轴线贯穿舵杆外壳22、舵杆封盖23，舵杆外壳22、舵杆封盖23均设置由密封圈沟槽用于防水密封。每套密封轴套组件27设置一对轴承24用于支撑舵轴17。舵杆外壳22的中心孔中设置有活塞动密封圈28并实现舵轴17的转动密封。舵轴17舱外轴端与舵面16固连，舵轴17舱内轴端由联轴器21与蜗轮蜗杆减速器18输出轴连接。

如图3b所示，两套驱动组件26固连在耐压舱15内部的中段舱支架25a、减速器支架25b。、中段舱支架25a、减速器支架25b与耐压舱15内部的定位肋环接触并紧固。

本实施例中，选用具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速箱来作为航向调节的传动和增扭机构。若采用普通传动机构，需要驱动电机持续通电来保持舵翼角，而蜗轮蜗杆减速箱的自锁功能可以避免电机持续通电，仅仅在需要调整舵翼角时通电运行即可，从而达到降低运行能耗的作用。

本实施例中，具体的，所述下段舱5为液压油路功能段，包括：舱肋环29、下耐压舱30、下端盖31、内油箱32、下段舱连梁33、支撑圆盘34、油箱支架35、发电单元组件36a-d、浮力驱动电磁阀37、发电电磁阀38、回油电磁阀39、转化蓄能器组件40a-b、被动补偿蓄能器41a-b、阀块组件42、外油囊43、补偿油囊44、下端导流罩45、可充电电池46a-d、收缩单向阀47。

如图1、3c、3d所示，所述下端盖31为球形承压零件，其上安装有外油囊转接头49、补偿油路转接头50。外油囊43、补偿油囊44经下端盖31上的外油囊转接头49、补偿油路转接头50与壳体内部的转化蓄能器组件40a-b、被动补偿蓄能器41a-b连接。下端盖31在周向均布有连接换热器2的流道31a，下端盖流道31a以环形油管实现并联。

如图3a、3c和3d所示，所述舱肋环29、下耐压舱30、下端盖31、上耐压舱15、上端盖11连接构成剖面移动平台主舱1的承压壳体，并由壳体内部的下段舱连梁33、支撑圆盘34、油箱支架35、拉杆48紧固，同时由密封圈实现防水密封。承压壳体真空度设置在0.2bar至0.3bar之间，布放前，通过抽气孔31b从外部抽气实现。

如图3d和3e所示，所述内油箱32布置在下段舱5闭式液压油路功能段的顶部区域，由并下段舱连梁33、支撑圆盘34、油箱支架35作为结构支撑。内油箱32包括油箱外壳32a、橡胶隔膜32b、导向体32c、排油接口32d、回油接口32e、油压传感器32f、气阀32g、气泵32h、气路单向阀32i、油箱封盖32j、隔膜压盖32k。所述油箱外壳32a、油箱封盖32j构成了内油箱32的气密壳体，橡胶隔膜32b将内油箱32分为液压油介质空间与气体介质空间。橡胶隔膜32b在导向体32c的导向作用下，随着内油箱32内部液压油体积的变化而上下移动。气泵32h与气路单向阀32i连接并接入内油箱32气体介质空间，可为内油箱32实现增压，并由油压传感器32f检测内油箱32的压力。气阀32g开启可实现内油箱32气体介质空间与主舱1内部空间的连通以及气压平衡，进而可调控与提高相变材料正十六烷凝固收缩的液压管路压力，达到提高相变材料凝固致密性与体积变量的效果。排油接口32d、回油接口32e位于内油箱32底部，以实现液压油路析出气体积聚在内油箱32液压油介质空间的顶部，防止气体二次进入液压油路。

本发明采用内油箱布置在下段舱闭式液压油路功能段的顶部区域且油箱油口向下的布置方式，实现循环液压油渗出气体积聚在油箱内顶部，可避免渗出气体反复进入液压循环油路而导致能量转化效率衰减的问题。

如图3c和3d所示，所述转化蓄能器组件40a-b包含有贮油蓄能器40a与扩展气瓶40b两部分，贮油蓄能器40a、被动补偿蓄能器41a-b排阵固连在下段舱连梁33上，其中贮油蓄能器40a布置在主舱1回转线位置，被动补偿蓄能器41a-b位于贮油蓄能器40a两侧。贮油蓄能器40a、被动补偿蓄能器41a-b均采用活塞式蓄能器，其具有占用空间小、外形尺寸规则、便于容积扩展等优势。

如图1和3c所示，所述外油囊43为蝶形橡胶柔性油囊，并布置在下段舱5底部的下端导流罩45内部，补偿油囊44为管状皮囊并通过长螺栓安装固定在主舱1之上。下端导流罩45为透水结构，外油囊43、补偿油囊44可浸泡在海水中，随着外油囊43、补偿油囊44体积变化，剖面移动平台的总排水量与浮力可产生变化。下端导流罩45尾部安装有应急抛载组件52，由抛载托盘52a、抛载重块52b、导引体52c、铁丝52d、支撑板52e组成，导引体52c通过抛载穿舱件53连接到壳体内部的主控机12，通过应急抛载组件52可以保证装置在水下突发情况时顺利浮出水面。

如图3c所示，可充电电池46a-d采用36并4串方式，由四组方形外包络电池包串联而成，总电压为12VDC，用于剖面移动平台的交替供电与充电功能。可充电电池46a-d分别布置在转化蓄能器组件40a、被动补偿蓄能器41a-b排阵的两侧空间。

如图3d所示，发电单元组件36包括液压马达36a、马达联轴器36b、马达支架36c、发电机36d。液压马达36a与发电机36d固连在马达支架36c上，并在旋转轴上由马达联轴器36b固连。在发电阶段，液压马达36a带动发电机36d旋转工作，发电机36d输出电能。

如图3f所示，阀块组件42包括有阀体42a、蓄能压力传感器42b、蓄能单向阀42c。蓄能压力传感器42b用于检测转化蓄能器组件40的贮油压力。蓄能单向阀42c用于防止转化蓄能器组件40贮存液压油反向流动至换热器2。蓄能压力传感器42b、蓄能单向阀42c安装在阀体42a内部的螺孔中，阀体42a根据如图5所示的液压部件连通关系构建对应流道。

如图1b和3c所示，换热器2与主舱1间在下端盖流道31a由油管连接，实现液压管路连通。换热器2与主舱1布置之间设置有环形紧固衬垫51用于实现两者间的固连。

如图3c、3d和5所示，内油箱32、排油接口32d、收缩单向阀47、下端盖流道31a、换热器2依次由油管连接构成收缩液压油路；换热器2、下端盖流道31a、阀块组件42、转化蓄能器组件40依次由油管连接构成蓄能液压油路；转化蓄能器组件40、阀块组件42、发电电磁阀38、发电单元组件36、回油接口32e、内油箱32依次由油管连接构成发电液压油路；转化蓄能器组件40、阀块组件42、浮力驱动电磁阀37、外油囊43依次由油管连接构成浮力驱动液压油路；外油囊43、回油电磁阀39、回油接口32e、内油箱32依次由油管连接构成下潜液压油路；壳体内被动补偿蓄能器41与壳体外补偿油囊44连接构成补偿液压油路。

本发明通过配置模块化换热管8根，一个剖面可发电3.25Wh，提供浮力驱动量450ml，驱动压力15MPa。同时本发明，采用自锁电磁阀、精简电控构架、增设浮力补偿单元，显著降低平台功耗水平，补偿单元采用了活塞式蓄能器与橡胶管式补偿油囊的被动补偿方案。补偿蓄能器初始预充特定压力，在达到相应深度后，橡胶管内的补偿液压油在内外压力差作用下被压入蓄能器，浮标的整体体积也随之减小，通过被动调整自身的体积来抵消因海水密度变化对自身浮力的影响，典型900米单剖面的能耗缩减至3.11Wh。因此，本发明实现了完全依靠海洋温差能满足平台沉浮剖面运动与功能运行的所有能耗需求。

本实施例中，选用高压零泄露自锁式电磁阀来作为执行器件。与传统电磁阀相比，该电磁阀可以保证在高压条件下具有更加良好的密封性，防止出现液压油泄露，影响系统工作状态的情况；同时该电磁阀还具有自锁功能，仅需要利用短暂的脉冲电流即可切换电磁阀的通断状态，并依赖自锁功能维持通断状态不变，可以极大地降低液压系统的运行能耗。

海洋温差能供给全部能量的定域剖面移动平台包括：水面等待、下潜切换、剖面下潜、上浮切换、剖面上浮5个阶段。在水面等待阶段，发电液压油路工作；在下潜切换阶段，下潜液压油路工作；在上浮切换阶段，浮力驱动液压油路工作；剖面下潜与剖面上浮阶段，补偿液压油路工作。当海水温度高于相变材料正十六烷2b融点时，蓄能液压油路工作；当海水温度低于相变材料正十六烷2b融点时，收缩液压油路工作；具体地，本发明海洋温差能供给全部能量的定域剖面移动平台工作过程为：

移动剖面平台初始为正浮力状态，天线杆6伸出水面，卫星通讯机13a与岸站实施双向通信，同时完成平台所处海区位置定位。

在下潜切换阶段，回油电磁阀39、气阀32g通电开启，下潜液压油路工作，因海平面大气压为1bar，承压壳体真空度在0.2bar至0.3bar之间，外油囊43中的液压油在气压差作用下依次经下潜液压油路流入至内油箱组件32，此阶段外油囊43体积逐渐减小，移动剖面平台由正浮力变为负浮力状态并进入到在剖面下潜阶段。

在剖面下潜阶段，油压传感器32f检测油压，保持油箱组件32油压在1.5bar至2bar区间，当油压低于区间值，气泵32h启动进行增压动作。海水温度随着下潜深度的增加逐渐降低，当海水温度低于换热器2中相变材料正十六烷2b融点后，相变材料正十六烷2b开始凝固收缩，收缩液压油路工作，液压油自内油箱组件32补充进入换热器2。同时此阶段，补偿液压油路工作，在海水压力增大，壳体外补偿油囊44的液压油流入壳体内被动补偿蓄能器41中，以补偿因海水随深度密度增加而导致的平台驱动浮力损失。下潜过程中，移动剖面平台主控机12根据定位的入水位置与预设定域剖面观测点位计算出舵面16a-c与舵面16b-d的转角方向与转角大小，并控制驱动组件26a-b，实施平台航向的微量调节。

当测深压力传感器11a检测达到设定下潜深度时，进入上浮切换阶段，浮力驱动液压油路工作，浮力驱动电磁阀37开启，液压油自转化蓄能器组件40完全释放流入外油囊43，此阶段外油囊43体积逐渐增大，移动剖面平台由负浮力变为正浮力状态并进入到在剖面上浮阶段。

在剖面上浮阶段，油压传感器32f检测油压，保持油箱组件32油压在1.5bar至2bar区间，当油压低于区间值，气泵32h启动进行增压动作。海水温度随着深度减小逐渐回升，当海水温度高于相变材料正十六烷2b融点后，蓄能液压油路工作，相变材料正十六烷2b逐渐融化膨胀并推动液压油介质2d自换热器2充入转化蓄能器组件40贮存。同时此阶段，补偿液压油路工作，随着海水压力减小，壳体内被动补偿蓄能器41的液压油流入壳体外补偿油囊44中，以补偿因海水随深度密度减小而导致的平台驱动浮力损失。上浮过程中，移动剖面平台主控机12根据定位的入水位置与预设定域观测点位计算出舵面16a-c与舵面16b-d的转角方向与转角大小，并控制驱动组件26a-b，实施平台航向的微量调节。

当剖面移动平台返回至海面时，进入水面等待阶段。随着相变材料正十六烷2b融化膨胀，转化蓄能器组件40贮存液压油逐渐增多，蓄能压力传感器42b检测到的蓄能压力值逐渐上升。当蓄能压力升高至20MPa时，发电液压油路工作，发电电磁阀38开启，贮存的液压油自转化蓄能器组件40流入并驱动液压马达36a高速转动，发电机36d被液压马达36a带动旋转并产生电能，产生的电能为可充电电池46a-d充电。发电过程中，转化蓄能器组件40压力逐渐降低，当压力降低至15MPa时，发电电磁阀38关闭，停止发电，随后等待转化蓄能器组件40压力再次升高后开启。转化蓄能器组件40经过多次的充能与释放过程，平台完成在水面的发电过程，获取了单剖面运动供给电器件运转所需的充足电能，转化蓄能器组件40内部贮存的剩余液压油用于后续剖面的水下浮力驱动。同时，天线杆6重新伸出水面，卫星通讯机13a与岸站实施双向通信，开展平台所处海区位置定位，并等待岸站下达后续剖面运动指令。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，包括主舱(1)、外油囊(43)、内油箱(32)和回油电磁阀(39)，所述外油囊(43)、内油箱(32)和回油电磁阀(39)通过油管依次串联构成下潜液压油路，其特征在于：包括布置于所述主舱(1)外侧的换热器(2)，所述主舱内设置：

转化蓄能器(40)、发电单元组件(36)、浮力驱动电磁阀(37)、发电电磁阀(38)、收缩单向阀(47)、蓄能单向阀、蓄能压力传感器、蓄电池(46a-d)、油箱油压传感器(32f)、气阀(32g)、气泵(32h)、气路单向阀(32i)；

所述内油箱(32)、收缩单向阀(47)和换热器(2)通过油管依次串联构成收缩液压油路；

所述换热器(2)、蓄能单向阀、转化蓄能器(40)依次串联构成蓄能液压油路；

所述转化蓄能器(40)、发电电磁阀(38)、发电单元组件(36)、内油箱(32)依次串联构成发电液压油路，所述发电电磁阀(38)用于控制发电液压油路的通断；

所述转化蓄能器(40)、浮力驱动电磁阀(37)、外油囊(43)依次串联构成驱动液压油路，所述浮力驱动电磁阀(37)用于控制驱动液压油路的通断；

所述发电单元组件(36)与所述蓄电池(46a-d)连接，所述发电单元组件(36)的作用是为蓄电池(46a-d)充电；

所述蓄能压力传感器与所述转化蓄能器(40)连接，所述蓄能压力传感器用于检测所述转化蓄能器(40)的油压；

所述气泵(32h)与内油箱(32)的气腔接通，所述气阀(32g)、气路单向阀(32i)通过气管串联于所述气泵(32h)与所述内油箱(32)之间；

所述油箱油压传感器(32f)与所述内油箱(32)的液压油介质空间连通，所述油箱油压传感器(32f)用于检测所述内油箱(32)的液压油介质空间压力。

2.根据权利要求1所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述主舱(1)外侧圆周均布有若干所述换热器(2)，所述换热器(2)为轴线与所述主舱(1)的轴线平行的换热管。

3.根据权利要求2所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述发电单元组件(36)包括液压马达(36a)和发电机(36d)；所述转化蓄能器(40)、发电电磁阀(38)、液压马达(36a)、内油箱(32)依次串联构成发电液压油路，所述发电机(36d)的输入轴与所述压马达(36a)的输出轴连接，所述发电机(36d)与所述蓄电池(46a-d)连接。

4.根据权利要求3所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述主舱包括上段舱(3)；

所述上段舱(3)包括天线杆(6)、天线穿舱插头(8)、上端盖(11)、导流罩(11b)、主控机(12)、卫星通讯机(13a)；

所述导流罩(11b)与上端盖(11)连接，所述天线杆(6)安装在所述导流罩(11b)上，所述天线杆(6)经所述天线穿舱插头(8)接入主舱内部并与所述卫星通讯机(13)相连，所述主控机(12)、卫星通讯机(13a)固定在所述上端盖(11)上。

5.根据权利要求3所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述主舱包括中段舱(4)；

所述中段舱(4)包括上耐压舱(15)、舵面(16)、舵轴(17)、蜗轮蜗杆减速器(18)、驱动电机(19)、电机码盘(20)、联轴器(21)、舵杆外壳(22)、舵杆封盖(23)、轴承(24)、中段舱支架(25a)、减速器支架(25b)；

所述蜗轮蜗杆减速器(18)、驱动电机(19)、电机码盘(20)依次连接构成舵面(16)的驱动组件(26)；

所述舵轴(17)、舵杆外壳(22)、舵杆封盖(23)、轴承(24a-b)构成密封轴套组件(27a-d)，密封轴套组件(27a-d)用于连接转动舵面(16a-d)与驱动组件(26)；

在所述上耐压舱(15)周向均布的四个通孔内分别安装四组所述密封轴套组件(27a-d)；

所述舵轴(17)沿回转轴线贯穿所述舵杆外壳(22)、舵杆封盖(23)。

6.根据权利要求3所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述主舱包括下段舱(5)；

所述下段舱(5)包括下耐压舱(30)、下端盖(31)、内油箱(32)、发电单元组件(36)、浮力驱动电磁阀(37)、发电电磁阀(38)、回油电磁阀(39)、转化蓄能器组件(40)、被动补偿蓄能器(41)、阀块组件(42)、外油囊(43)、补偿油囊(44)、下端导流罩(45)、蓄电池(46a-d)、收缩单向阀(47)、外油囊转接头(49)、补偿油路转接头(50)；

所述下端盖(31)为球形部件，所述下端盖(31)上安装有所述外油囊转接头(49)和所述补偿油路转接头(50)；

所述外油囊(43)经所述下端盖(31)上的外油囊转接头(49)与壳体内部的转化蓄能器组件(40)连接；

所述补偿油囊(44)经所述下端盖(31)上的补偿油路转接头(50)与壳体内部的被动补偿蓄能器(41)连接；

所述阀块组件(42)包括阀体，所述阀体安装有所述蓄能压力传感器和蓄能单向阀；

所述外油囊(43)为蝶形橡胶柔性油囊，所述外油囊(43)布置在所述下端导流罩(45)内部；

所述补偿油囊(44)为管状皮囊，所述补偿油囊(44)安装固定在主舱(1)外部。

7.根据权利要求6所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述蓄电池由四组方形外包络电池包串联构成，所述蓄电池分别布置在转化蓄能器组件(40)、被动补偿蓄能器(41a-b)排阵的两侧空间。

8.根据权利要求6所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述内油箱(32)包括油箱外壳(32a)、橡胶隔膜(32b)、导向体(32c)、排油接口(32d)、回油接口(32e)、油箱封盖(32j)、隔膜压盖(32k)；

所述油箱外壳(32a)、油箱封盖(32j)构成内油箱(32)的气密壳体，所述橡胶隔膜(32b)将气密壳体内侧分为液压油介质空间与气体介质空间，所述橡胶隔膜(32b)在导向体(32c)的导向作用下，随着内油箱(32)内部液压油体积的变化而上下移动；所述排油接口(32d)、回油接口(32e)位于内所述油箱(32)的底部。

9.根据权利要求7所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述下端导流罩(45)尾部安装有应急抛载组件(52)；

所述应急抛载组件(52)由抛载托盘(52a)、抛载重块(52b)、导引体(52c)、铁丝(52d)、支撑板(52e)组成；

所述导引体(52c)通过抛载穿舱件(53)连接到壳体内部的主控机(12)。

10.根据权利要求5所述的海洋温差供蓄能定域剖面穿梭无人平台，其特征在于：所述舵面(16)呈NACA翼型。