CN206719484U - 一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，包括海上监测装置、中心轴、上支架、多个浮筒、下支架、套筒、以及马格努斯发电装置，所述套筒两端分别与上支架和下支架相连组成固定支架，所述中心轴通过轴承安装套筒内，海上监测装置设于中心轴顶部，所述浮筒对称分布于套筒四周，浮筒上下两端分别与上支架和下支架固定相连，所述中心轴为空心轴，中心轴内设有水下监测装置，所述马格努斯发电装置固定在套筒上，所述马格努斯发电装置为海上监测装置和水下监测装置提供电力。本装置利用海流能发电实现监测浮标的自供电，其结构简单，无需额外能源，为海洋研究提供了可靠的监测设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及海洋环境监测技术领域，涉及一种海洋监测设备，具体涉及一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标。
背景技术
海洋观测浮标是指利用具有一定浮力的载体，装备相应观测仪器和设备，能够进行长期、定点、定时、连续观测的海洋环境监测系统。浮标所处的海上环境一般都较为恶劣，在海风和洋流等的冲击下容易四处飘动，当受到较大的负载冲击时容易使浮标发生大幅度的摆动，影响观测的效果，甚至造成浮标脱锚，失去定点监测的作用。如何保持浮标的稳定状态，并使得海洋观测浮标能够在即使较为恶劣的环境中也能够稳定在较小区域以实现定点监测，是海洋观测浮标领域没有解决的一个重要课题。
传统的浮标是通过锚链与浮标之间的连接来固定浮标在某一区域中，浮标所受负载由锚链与浮标之间的拉力加以平衡，摆动不易控制，且浮标在水中所受水流冲击的截面为随机情况，不能很好的起到减轻浮标所受冲击力的效果，不利于海洋观测浮标的长期使用和定点监测目的。
目前锚系浮标监测装置的设计与使用正在逐步运用太阳能发电和波浪能等，如硅光电池板，结合蓄电池可以保证浮标相关监测装置在连续阴雨天十天内正常工作，但此方式会受到光照不足等因素的影响导致的发电能力不够，波浪能发电也有发电不稳定，品质较差的缺点，需要设计一种更好的较为稳定的发电装置以提供充足的电能。
因此，亟需设计一种能够较好的实现浮标的自我稳定，且能够使得浮标在使用过程中受到较小的负载冲击，以延长其使用寿命的，可以较好的满足自我供电的新型海洋观测浮标。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，以解决背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：包括海上监测装置、中心轴、上支架、多个浮筒、下支架、套筒、以及马格努斯发电装置，所述套筒两端分别与上支架和下支架相连组成固定支架，所述中心轴通过轴承安装套筒内，海上监测装置设于中心轴顶部，所述浮筒对称分布于套筒四周，浮筒上下两端分别与上支架和下支架固定相连，所述中心轴为空心轴，中心轴内设有水下监测装置，所述马格努斯发电装置固定在套筒上，所述马格努斯发电装置为海上监测装置和水下监测装置提供电力。
作为改进，所述水下监测装置与中心轴滑动相连，具体连接方式为，中心轴内设有滑道，滑道上设有可自由上下滑动的滑动块，水下监测装置与滑动块固定相连，中心轴顶部设有伺服电机，中心轴内上下两端分别设有固定环，所述滑动块通过连接链穿过中心轴上下两端的固定环与伺服电机的输出轴串联成环形。
作为改进，所述上支架和下支架为边数相同的多边形支架，多边形支架的边数为3-6个，所述浮筒与多边形支架的边数相同，浮筒分布于上支架和下支架的多边形顶点处。
作为改进，所述浮筒由位于顶部的浮力部分和位于底部的配重部分组成。
作为改进，所述马格努斯发电装置包括发电箱体、圆柱形发电叶轮、轮毂、中心转轴、以及发电机，所述中心转轴通过轴承安装在发电箱体内，中心转轴的一端通过变速箱与发电机相连，中心转轴的另一端伸出发电箱体与轮毂固定相连，圆柱形发电叶轮安装在轮毂上，所述圆柱形发电叶轮末端设有螺旋形且可旋转的驱动叶片。
作为改进，所述浮筒为流线型，多个浮筒的流线型方向一致，所述马格努斯发电装置与浮筒流线型方向相同设置。
作为改进，所述海上监测装置为风力监测装置、风向监测装置、以及湿度监测装置的一种或几种组合，所述水下监测装置为温度、盐度、硝酸盐、浊度、叶绿素、以及溶解氧监测装置的一种或几种组合。
本实用新型有益效果是：设计科学，结构简单，便于制造和使用。通过巧妙的设计使得浮标的自我稳定可以通过浮筒提供的力矩来实现，浮筒流线型的设计使得浮标能够自动对向，减少浮标所受的水流冲击力，使得浮标能够稳定在较小的漂浮范围内，并延长浮标的使用寿命，采用马格努斯效应利用海流能进行发电，实现了监测装置的自供电。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图。
图2是本实用新型整体结构俯视图。
图3是本实用新型整体结构剖视图。
图4是中心轴部分剖视图。
为了便于截图表示，图4中心轴中间截去了结构相同的一段。
图5是马格努斯发电装置结构示意图。
图6是马格努斯发电装置剖视图。
图中，1-海上监测装置，2-中心轴，3-上支架，4-浮筒，5-下支架，6-浮力部分，7-配重部分，8-马格努斯发电装置，9-滑道，10-滑动块，11-连接链，12-水下监测装置，13-发电箱体，14-圆柱形发电叶轮，15-驱动叶片，16-中心转轴，17-第一支撑轴座，18-第一轴承，19-第二支撑轴座，20-第二轴承，21-变速箱，22-发电机，23-伺服电机，24-固定环，25-轮毂，26-套筒。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本实用新型的具体实现方式和结构。
如图1和图2所示，一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，包括海上监测装置1，中心轴2，上支架3，浮筒4、套筒26、下支架5、以及马格努斯发电装置8，所述监测装置1固定设于中心轴2顶部，所述套筒26两端分别与上支架3和下支架5相连组成固定支架，所述中心轴2通过轴承安装套筒26内，所述马格努斯发电装置8固定在套筒26上，所述上支架3和下支架5为边数相同的多边形支架（考虑到稳定性和结构复杂性，本实施例为最佳的三角形），所述浮筒4与上支架3和下支架5的多边形顶点处固接，浮筒4个数与上支架3和下支架5的顶点数相等。
如图3和图4所示，所述中心轴2为空心轴，中心轴2内设有滑道9和滑动块10，滑动块10可在滑道9内自由的上下滑动，水下监测装置12固定在滑动块10上，伺服电机23固定在中心轴2顶部；所述固定环24有四个，分别安装在中心轴2上下两端，用于固定连接链11的相对位置；通过连接链11穿过两个固定环24将伺服电机23的输出轴和滑动块10串联，当伺服电机23转动时，能通过连接链11带动滑动块10上下运动，从而带动水下监测装置12上下运动，以便适应不同海水深度监测需要，所述连接链11的上升下降运动通过伺服电机23进行控制，所述伺服电机23的控制信号由其他外部监测装置提供，所述伺服电机23的能量由马格努斯发电装置8提供。
如图5和图6所示，所述马格努斯发电装置8由发电箱体13、圆柱形发电叶轮14、轮毂25、中心转轴16、第一支撑轴座17、第二支撑轴座19、第一轴承18、第二轴承20、变速箱21和发电机22组成，所述中心转轴16通过第一支撑轴座17、第二支撑轴座19、第一轴承18、第二轴承20安装在发电箱体13内，所述第一轴承18和第二轴承20分别安装在第一支撑轴座17和第二支撑轴座19上，中心转轴16的一端通过变速箱21与发电机22相连，中心转轴16的另一端伸出发电箱体13与轮毂25固定相连；所述圆柱形发电叶轮14有多个，且对称的安装在轮毂25上，为了增大圆柱形发电叶轮14转动效果，所述圆柱形发电叶轮14末端设有螺旋形且可旋转的驱动叶片15。
为了提高马格努斯发电装置8发电效率，所述浮筒4为椭圆形的流线型，多个浮筒4的流线型方向一致，所述马格努斯发电装置8与浮筒4流线型方向相同设置。
实际使用时，将该自对流锚系海洋监测浮标放入预定监测海域，通过锚链与下支架5底部连接进行固定。
当浮标受到倾覆力矩时，另一侧的浮筒4将会提供抵抗力矩避免倾覆。
为了增强浮标抗倾覆能力效果，所述浮筒4由浮力部分6和配重部分7组成，所述配重部分7位于浮筒4的底部，所述浮力部分6位于浮筒4的上部，将会提供更大的抵抗力矩避免浮标的倾覆。
当浮标受到水流或者风力冲击时，作为优选，流线型的浮筒4将会带动固定支架进行自动的对向，使得浮标受到的冲击最小，延长浮标使用寿命，减小浮标飘动的距离，更好的实现定点监测的作用。
因为浮筒4的流线型设计，流线型的浮筒4将会带动上支架3和下支架5组成的固定支架进行自动的对向，由于马格努斯发电装置8与浮筒4的流线型方向相同，因此所述马格努斯发电装置8在浮标稳定后将自由对正海流方向。当水流冲击马格努斯发电装置8时，驱动叶片15在海流冲击下会产生相对于圆柱形发电叶轮14中心轴的转动，圆柱形发电叶轮14两侧流体流速分布不同产生压力差形成升力，推动圆柱形发电叶轮14绕中心转轴16转动，在变速箱21传动下，带动发电机22发电。
本实用新型未涉及部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：包括海上监测装置、中心轴、上支架、多个浮筒、下支架、套筒、以及马格努斯发电装置，所述套筒两端分别与上支架和下支架相连组成固定支架，所述中心轴通过轴承安装套筒内，海上监测装置设于中心轴顶部，所述浮筒对称分布于套筒四周，浮筒上下两端分别与上支架和下支架固定相连，所述中心轴为空心轴，中心轴内设有水下监测装置，所述马格努斯发电装置固定在套筒上，所述马格努斯发电装置为海上监测装置和水下监测装置提供电力。
2.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述水下监测装置与中心轴滑动相连，具体连接方式为，中心轴内设有滑道，滑道上设有可自由上下滑动的滑动块，水下监测装置与滑动块固定相连，中心轴顶部设有伺服电机，中心轴内上下两端分别设有固定环，所述滑动块通过连接链穿过中心轴上下两端的固定环与伺服电机的输出轴串联成环形。
3.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述上支架和下支架为边数相同的多边形支架，多边形支架的边数为3-6个，所述浮筒与多边形支架的边数相同，浮筒分布于上支架和下支架的多边形顶点处。
4.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述浮筒由位于顶部的浮力部分和位于底部的配重部分组成。
5.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述马格努斯发电装置包括发电箱体、圆柱形发电叶轮、轮毂、中心转轴、以及发电机，所述中心转轴通过轴承安装在发电箱体内，中心转轴的一端通过变速箱与发电机相连，中心转轴的另一端伸出发电箱体与轮毂固定相连，圆柱形发电叶轮安装在轮毂上，所述圆柱形发电叶轮末端设有螺旋形且可旋转的驱动叶片。
6.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述浮筒为流线型，多个浮筒的流线型方向一致，所述马格努斯发电装置与浮筒流线型方向相同设置。
7.根据权利要求1所述一种基于马格努斯效应供电的自对流锚系海洋监测浮标，其特征在于：所述海上监测装置为风力监测装置、风向监测装置、以及湿度监测装置的一种或几种组合，所述水下监测装置为温度、盐度、硝酸盐、浊度、叶绿素、以及溶解氧监测装置的一种或几种组合。
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