CN206681915U - 一种海上观测平台能量自给系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种海上观测平台能量自给系统，它包括获能装置、平衡装置和工作装置。所述获能装置包括风力发电装置和波浪能发电装置。所述风力发电装置安装在主浮体的顶部，它包括叶片，所述叶片与风力发电机的主轴相连。所述波浪能发电装置安装在主浮体的内部，它包括支架，所述支架的顶部安装有蓄电池，所述蓄电池与发电机相连，所述发电机的主轴与转动轴相连，所述转动轴的末端安装有重物摆。此装置能够利用海洋中波浪起伏的海洋动能和风能，通过风力发电装置和波浪能发电装置将其转化为电能并分别储存起来，为其内部的信号观测装置、信号发射装置和螺旋桨提供能源补给。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋设备装置领域，特别涉及一种海上观测平台能量自给系统。
背景技术
随着地球陆地资源的逐渐减少，拥有丰富资源和可再生能源的海洋，在承载和促进人类社会持续发展中的主角地位日益彰显，开发高效、稳定、可靠的海洋能技术装备，针对海洋观测仪器能源供给需求，开展小型化、模块化海洋能发电装置研制，为海洋观测仪器提供长期、稳定能源供给，对海洋的探索和开发已成为国家发展的当务之急。从中世纪到近代，海洋是世界交通的重要通道，世界贸易经济和交往的发达，促进了海洋技术的发展。到了现代，海洋的战略地位更加提高，已经成为决定各国政治、军事、经济、外交的重要因素，成为社会和经济发展的战略空间。因此，进行实时海洋观测是有必要的。目前，美国、日本等国已开展了多项围绕海洋观测的研究技术，其中美国是目前世界上海洋观测技术水平最高的国家，已经研制出几十种各类海洋观测装置。如美国伍兹•霍尔海洋研究所研制成自主式无缆无人潜航器AUV“探索者”，日本制造的 AUV-EX1。在国内，如同济大学、中国科学院南海海洋研究所、中国海洋技术中心等一些研究所和高校也相继开展了有关海洋观测装置的研究工作。
目前的海洋观测装置均为化学电池供能，装置的使用寿命不长，对海洋观测装置的寿命有很大的影响。针对海洋观测仪器能源供给需求，开展小型化、模块化海洋能发电装置研制，为海洋观测仪器提供长期、稳定能源供给。
实用新型内容
本实用新型所需要解决的技术问题是针对上述现有技术问题的不足，提供了一种海上观测平台能量自给系统，解决长航时海洋观测装置的续航问题。此装置能够利用海洋中波浪起伏的海洋动能和风能，通过风力发电装置和波浪能发电装置将其转化为电能并分别储存起来，为其内部的信号观测装置、信号发射装置和螺旋桨提供能源补给。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种海上观测平台能量自给系统，它包括获能装置、平衡装置和工作装置。
所述获能装置包括风力发电装置和波浪能发电装置。
所述风力发电装置安装在主浮体的顶部，它包括叶片，所述叶片与风力发电机的主轴相连。
所述波浪能发电装置安装在主浮体的内部，它包括支架，所述支架的顶部安装有蓄电池，所述蓄电池与发电机相连，所述发电机的主轴与转动轴相连，所述转动轴的末端安装有重物摆。
所述工作装置包括信号观测装置、螺旋桨和信号发射装置，所述信号观测装置安装于主浮体的下侧，所述信号发射装置安装与平衡装置的平衡浮体的顶部，所述螺旋桨安放于主浮体的末端。
所述平衡装置包括主浮体和平衡浮体，所述主浮体采用V字型结构，所述主浮体的侧壁上连接有两个平衡浮体，所述平衡浮体的下部为水箱，所述水箱的底部连接有导向叶片。
所述导向叶片的一端宽度大于另一端的宽度。
所述叶片垂直于地面并弯曲。
所述信号发射装置与北斗卫星连接，既能够为整个装置进行定位，也能够实时传递观测信息。
本实用新型的有益效果：
1、该装置的外形酷似水鸟，在海洋中漂流时能够大大的减少阻力；水鸟式的外形结构，利用仿生学的原理，提高该装置的生存性。
2、该装置结合风波多种能源进行发电，能够同时进行风力发电和波浪能发电，增加多种能源获取途径，提高能源获取效率，延长整体装置使用时间。
3、该装置中的风力发电装置，叶片垂直于地面并弯曲，这种独特的形状可以在捕捉风力的同时不会旋转过快，提高装置的强度，在低风速时也能最大限度的捕捉风力发电。
4、该装置中的波浪能发电装置，发电系统结构简单，安装在主浮体的内部，使其与海水隔离，免受腐蚀、密封、生物附着等影响，这将大大降低其防护与维修成本。
5、该装置用途广泛，不仅可以民用，也可以军用。底部的信号观测装置能够探测复杂的海床结构和海域环境，既能够为海洋探索提供帮助，也能够观测海域情况；顶部的信号发射装置与北斗卫星连接，既能够为整个装置进行定位，也能够实时传递观测信息。
6、目前海洋观测设备和传感器均采用自身携带的化学电池能源供电，受电池能量密度及携带数量的限制，电池难以长时间的工作。对于部署在远程海域的浮标和传感器系统，经常的电池更换给使用和维护带来极大的不便且成本很高，有些观测设备不得已在电池寿命终止后即被废弃。而采用水鸟式观测平台能量自给系统不仅能够实时观测海域情况，而且能够通过风力发电装置和摆式发电装置持续发电，源源不断的提供电能，提高设备的使用效率，降低成本，便于维护，能够进行长航供电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的整体结构图。
图2为本实用新型的局部结构剖视图。
图3为本实用新型的摆式发电装置结构示意图。
图4为本实用新型的系统结构示意图。
图中：信号观测装置1、主浮体2、风力发电机3、叶片4、螺旋桨5、信号发射装置6、平衡浮体7、水箱8、导向叶片9、支架10、蓄电池11、发电机12、重物摆13、转动轴14。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
如图1-4，一种海上观测平台能量自给系统，它包括获能装置、平衡装置和工作装置。所述获能装置包括风力发电装置和波浪能发电装置。
进一步的，所述风力发电装置安装在主浮体2的顶部，它包括叶片4，所述叶片4与风力发电机3的主轴相连。能够利用风力转动叶片4，带动底部的风力发电机3发电并储存在蓄电池中。
进一步的，所述波浪能发电装置安装在主浮体2的内部，它包括支架10，所述支架10的顶部安装有蓄电池11，所述蓄电池11与发电机12相连，所述发电机12的主轴与转动轴14相连，所述转动轴14的末端安装有重物摆13。通过两个对称放置的重物摆13俘获波浪能带动转动轴14转动，带动后面的发电机12发电并储存在蓄电池11中，两部分产生稳定的电流都储存在蓄电池中，为工作模块供能。
进一步的，所述工作装置包括信号观测装置1、螺旋桨5和信号发射装置6，所述信号观测装置1安装于主浮体2的下侧，所述信号发射装置6安装与平衡装置的平衡浮体7的顶部，所述螺旋桨5安放于主浮体2的末端。主浮体2主要是保证整个装置的生存性，主浮体2呈V字形设计，连接两个平衡浮体，增强装置的稳定性。通过水箱8来平衡整体装置，平衡浮体主要是保证整个装置的平稳性。平衡浮体下部的导向叶片9，可根据水流方向自动调整方向。
进一步的，所述平衡装置包括主浮体2和平衡浮体7，所述主浮体2采用V字型结构，所述主浮体2的侧壁上连接有两个平衡浮体7，所述平衡浮体7的下部为水箱8，所述水箱8的底部连接有导向叶片9。
进一步的，所述导向叶片9的一端宽度大于另一端的宽度。
进一步的，所述叶片4垂直于地面并弯曲。
进一步的，所述信号发射装置6与北斗卫星连接，既能够为整个装置进行定位，也能够实时传递观测信息。
进一步的，所述工作模块为信号观测装置1、螺旋桨5和信号发射装置6，信号观测装置1安放于主浮体2的下侧，方便观测海底的情况；信号发射装置6安放于平衡浮体7的顶部，方便发射信号；螺旋桨5安放于主浮体的末端，驱动整体装置运动。通过获能模块传递的电能，可以使工作模块长时间的进行工作。
本实用新型的工作过程和工作原理：
一种海上观测平台能量自给系统，系统通过风力发电装置和波浪能发电装置这两部分获能模块分别利用风、波进行发电，其中，风力发电装置包括叶片和底部的风力发电机，能够利用风力转动叶片，带动底部的风力发电机发电并储存在蓄电池中；波浪能发电装置安置于主浮体的内部，通过转动轴下部连接的重物摆的惯性作用俘获波浪能，重物摆的摆动带动转动轴做圆周运动，通过两个对称放置的重物摆俘获波浪能带动后面的发电机发电并储存在蓄电池中。两部分产生稳定的电流都储存在蓄电池中。获能装置为工作装置提供电能，最终保证漂浮观测平台具有长时间观测能力。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (5)
1.一种海上观测平台能量自给系统，其特征在于：它包括获能装置、平衡装置和工作装置；
所述获能装置包括风力发电装置和波浪能发电装置；
所述风力发电装置安装在主浮体（2）的顶部，它包括叶片（4），所述叶片（4）与风力发电机（3）的主轴相连；
所述波浪能发电装置安装在主浮体（2）的内部，它包括支架（10），所述支架（10）的顶部安装有蓄电池（11），所述蓄电池（11）与发电机（12）相连，所述发电机（12）的主轴与转动轴（14）相连，所述转动轴（14）的末端安装有重物摆（13）；
所述工作装置包括信号观测装置（1）、螺旋桨（5）和信号发射装置（6），所述信号观测装置（1）安装于主浮体（2）的下侧，所述信号发射装置（6）安装与平衡装置的平衡浮体（7）的顶部，所述螺旋桨（5）安放于主浮体（2）的末端。
2.根据权利要求1所述的一种海上观测平台能量自给系统，其特征在于：所述平衡装置包括主浮体（2）和平衡浮体（7），所述主浮体（2）采用V字型结构，所述主浮体（2）的侧壁上连接有两个平衡浮体（7），所述平衡浮体（7）的下部为水箱（8），所述水箱（8）的底部连接有导向叶片（9）。
3.根据权利要求2所述的一种海上观测平台能量自给系统，其特征在于：所述导向叶片（9）的一端宽度大于另一端的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种海上观测平台能量自给系统，其特征在于：所述叶片（4）垂直于地面并弯曲。
5.根据权利要求1所述的一种海上观测平台能量自给系统，其特征在于：所述信号发射装置（6）与北斗卫星连接，既能够为整个装置进行定位，也能够实时传递观测信息。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107956645A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-24 | 南京信息工程大学 | 一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标 |
| CN108444499A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-08-24 | 国家海洋技术中心 | 一种用于海洋仪器的防生物附着装置 |
| CN109751191A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-14 | 大连理工大学 | 单摆挂式翼型风力发电机 |
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| CN108444499B (zh) * | 2018-04-03 | 2024-02-13 | 国家海洋技术中心 | 一种用于海洋仪器的防生物附着装置 |
| CN109751191A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-14 | 大连理工大学 | 单摆挂式翼型风力发电机 |
| CN109751191B (zh) * | 2019-03-12 | 2023-11-21 | 大连理工大学 | 单摆挂式翼型风力发电机 |
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