CN209553441U - 一种基于波浪能的argo浮标 - Google Patents

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任翀
朱小龙
赵晓
孙伟城
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Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Development Center
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Qingdao Marine Equipment Research Institute (qingdao Marine Equipment Engineering Center 71st Institute Of China Shipbuilding Heavy Industry Corporation)
Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Development Center
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Abstract

本实用新型公开了一种基于波浪能的ARGO浮标，包括上端盖、圆柱形承压壳体和下端盖，上端盖上方设有传感器模块和通讯天线。圆柱形承压壳体内部自上而下分别为波浪能发电模块、控制模块、通讯模块、浮力调节模块和电池模块。本实用新型提出了一种可采用波浪能为电池充电的ARGO浮标，当浮标在海面漂浮时，可将波浪引起的浮标动能转变为电能，并为电池充电，特别是在电量不足时，可自动延长水面漂浮时间，获得足够电量后再进入下一个剖面测量周期。

Description

一种基于波浪能的ARGO浮标
技术领域
本实用新型涉及ARGO浮标领域，特别是一种基于波浪能的ARGO浮标。
背景技术
ARGO计划是一个国际性的海洋观测试验项目，自启动以来已有数千计浮标投入全球各个海域，从而构成了一个全球性的ARGO实时海洋观测网，在全球海洋水文要素观测、全球气候变化等领域发挥着举足轻重的作用。
随着浮标数量的增加，如何提高ARGO浮标的稳定性和延长其寿命的问题显得越来越重要。当前已投入使用的ARGO浮标使用寿命一般为2-5年，在不出故障的前提下，均由于电池电量耗尽而停止作业。ARGO浮标设计中，为了延长使用寿命，往往增加电池量，从而造成自重、体积偏大，进而影响设备选型并造成成本上升。若利用海洋能进行自动充电则可大大提高浮标使用寿命并降低制作成本。
实用新型内容
为了解决上述ARGO浮标电池不能重复使用并由此引发的寿命短和成本高的问题，本实用新型提供一种基于波浪能的ARGO浮标，在常规的ARGO浮标上集成波浪能发电模块，当浮标在海面漂浮时，可将波浪引起的浮标动能转变为电能，为电池充电，并在水面漂浮期间增大水线面，从而提高发电效率。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于波浪能的ARGO浮标，包括上端盖、圆柱形承压壳体和下端盖，所述上端盖上方设有传感器模块和通讯天线，所述圆柱形承压壳体上部设有波浪能发电模块，所述波浪能发电模块包括定子和动子，所述波浪能发电模块下方设有控制模块和通讯模块，所述控制模块和通讯模块下方设有浮力调节模块，所述圆柱形承压壳体下方设有电池模块，所述电池模块和通讯模块通过导线与所述波浪能发电模块连接。
进一步地，所述波浪能发电模块为圆柱形，直径略小于圆柱形承压壳体。
进一步地，所述波浪能发电模块与圆柱形承压壳体之间的空腔设有1～2个支撑肋板，所述支撑肋板上设有1～2个通线孔，导线穿过所述通线孔连接所述波浪能发电模块与电池模块、通讯模块。
进一步地，所述浮力调节模块包括液压泵、气压泵、油囊和气囊，所述气压泵位于控制模块和通讯模块侧面，所述液压泵位于所述气压泵下方，所述气囊设于圆柱形承压壳体外侧，所述气囊的上端位于上端盖下边缘，所述油囊位于下端盖下方。
进一步地，所述传感器模块和通讯天线与上端盖上方连接之处进行密封处理。
与现有技术相比，本实用新型有益效果：
1、采用了波浪能发电模块，大幅增加了ARGO浮标的使用寿命，降低ARGO浮标对电池总电量的需求从而降低造价；
2、波浪能发电模块集成于ARGO浮标内部，避免了由于海水引起的腐蚀和海生物附着等问题，从而保证发电的稳定性；
3、通过设置气囊的位置与尺寸，使浮标水面漂浮时保持最大水线面，可以使发电效率最大化。
附图说明
图1是本实用新型ARGO浮标的外部结构示意图。
图2是本实用新型ARGO浮标的内部结构示意图。
图3是本实用新型波浪发电模块的结构示意图。
图4是本实用新型图3中A-A截面示意图。
其中，1-上端盖；2-圆柱形承压壳体；21-支撑肋板；211-通线孔；3-下端盖；4-传感器模块；5-波浪能发电模块；51-定子；52-动子；6-控制模块；7-通讯模块；71-通讯天线；8-浮力调节模块；81-液压泵；82-气压泵；83-油囊；84-气囊；9-电池模块。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实例进行详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型一种基于波浪能的ARGO浮标，包括上端盖1、圆柱形承压壳体2和下端盖3，上端盖1上方设有传感器模块4和通讯天线71。圆柱形承压壳体2内部自上而下分别为波浪能发电模块5、控制模块6、通讯模块7、浮力调节模块8和电池模块9。
波浪能发电模块5采用密封的方式集成于ARGO浮标的圆柱形承压壳体2内，位于圆柱形承压壳体2上部，以避免干扰浮标其它模块的安装，波浪能发电模块5包括定子51和动子52，动子52两端通过弹簧固定于波浪能发电模块5上，波浪能发电模块5为圆柱形，直径略小于圆柱形承压壳体，波浪能发电模块5与圆柱形承压壳体2之间的空腔设有1～2个支撑肋板21，所述支撑肋板21上设有1～2个通线孔211，导线穿过通线孔211连接波浪能发电模块5和电池模块9。
控制模块6和通讯模块7设置于波浪能发电模块5下方，二者安装于同一个固定基座上。
控制模块6和通讯模块7下方设有浮力调节模块8，浮力调节模块8包括液压泵81、气压泵82、油囊83和气囊84，气压泵82位于控制模块6和通讯模块7侧面，液压泵81位于气压泵82下方，气囊84设于圆柱形承压壳体2外侧，气囊84的上端位于上端盖1下边缘，油囊84位于下端盖下方。
圆柱形承压壳体2下方设有电池模块9，电池模块9通过导线与波浪能发电模块5连接。
所有结构之间，即外部构件与结构相连的部位均进行密封处理。
本实用新型公开的ARGO浮标投放使用后，将按照设定的作业模式进行正常的下潜、水下漂流、上浮、测量、水面漂浮及通讯传输作业。其中除了水面漂浮以外，其它作业方式与流程均同其它ARGO浮标相同。
本实用新型波浪能发电模块5发电主要基于惯性式发电原理，当ARGO浮标上浮至水面时，气压泵82将浮标内部空气泵入气囊84，从而增大浮标浮力与水线面，波浪的上下起伏使得浮标上下直线运动，波浪能发电模块5内部的动子52在惯性作用下上下振荡，使得动子52相对于与定子51做相对的上下直线往复运动，从而切割线圈绕组进行发电，通过导线将电能输送至圆柱形承压壳体2内的电池模块9储存。
通过浮性计算与试验手段，调整气囊84的体积与位置，使ARGO浮标水面漂浮期间水线位于气囊84的中部，使发电效率最大化。
通过控制模块6对电池剩余电量进行实时监测，在经过若干个剖面测量周期后，若电池电量少于特定比例，特别是无法完成下一个剖面测量周期时，浮标控制模块6将自动暂时取消下潜作业，使浮标保持水面漂浮状态并为电池充电，待电量达到一定比例，再进入下一个测量周期。
当电池模块9达到充放电次数，无法供电时，可由波浪能发电模块5直接为通讯模块7供电，持续发送位置与状态信息，以便于浮标的回收重利用。
显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于波浪能的ARGO浮标，其特征在于，包括上端盖、圆柱形承压壳体和下端盖，所述上端盖上方设有传感器模块和通讯天线，所述圆柱形承压壳体上部设有波浪能发电模块，所述波浪能发电模块包括定子和动子，所述波浪能发电模块下方设有控制模块和通讯模块，所述控制模块和通讯模块下方设有浮力调节模块，所述圆柱形承压壳体下方设有电池模块，所述电池模块和通讯模块通过导线与所述波浪能发电模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于波浪能的ARGO浮标，其特征在于，所述波浪能发电模块为圆柱形，直径略小于圆柱形承压壳体。
3.根据权利要求2所述的基于波浪能的ARGO浮标，其特征在于，所述波浪能发电模块与圆柱形承压壳体之间的空腔设有1～2个支撑肋板，所述支撑肋板上设有1～2个通线孔，导线穿过所述通线孔连接所述波浪能发电模块与电池模块、通讯模块。
4.根据权利要求1所述的基于波浪能的ARGO浮标，其特征在于，所述浮力调节模块包括液压泵、气压泵、油囊和气囊，所述气压泵位于控制模块和通讯模块侧面，所述液压泵位于所述气压泵下方，所述气囊设于圆柱形承压壳体外侧，所述气囊的上端位于上端盖下边缘，所述油囊位于下端盖下方。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于波浪能的ARGO浮标，其特征在于，所述传感器模块和通讯天线与上端盖上方连接之处进行密封处理。
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