CN209972756U - 一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海洋观测平台，尤其是一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台。其包括水面浮体、中间缆绳和水下潜体，所述水面浮体包括无线电天线、单片机、蓄电池、螺旋桨、太阳能板、太阳能控制器、马达、WiFi模块、可拆卸盖板和吊环，所述水下潜体包括轴承盖、限位螺栓、中间连接轴、水翼、水翼销钉、尾舵、配重块、传感器和舵机，所述水面浮体通过中间缆绳与水下潜体连接，所述水面浮体与中间缆绳之间的连接处和水下潜体与中间缆绳之间的连接处均通过铰链连接。它克服了传统海洋观测平台能源有限、续航能力短、经济性差的弊端，产生了一定的有益效果。

Description

一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台

技术领域

本实用新型涉及一种海洋观测平台，尤其是一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台。

背景技术

2005年，为了跟踪鲸鱼的生活规律，Roger Hine和Joseph D.Rizzi研究出第一款波浪驱动滑翔器，并成立Liquid Robotics公司进行深入研究开发。该公司随后研发的波浪滑翔器在多次飓风和大海浪中成功试验。 2010年在夏威夷近海域Scan Wiggins等人利用波浪滑翔和HARP技术记录鲸的声音。同年，在加利福尼亚州蒙特雷湾Ryan N Smith等人利用该装置记录了海上风速和方向、以及装置滑翔速度。2011年，Liquid Robotic公司开发的小型滑翔器从旧金山出发，横渡太平洋，数月后到达夏威夷。历经一年多的航行，滑翔器于2012年12月6日最终抵达澳大利亚的赫维海湾，总计航行达9000海里，创下机器人自主航行的历史新纪录。目前，该公司两款技术成熟的产品SV2及SV3，以其极高的负载能力、极长的作业时间长和强大的数据采集和处理能力现已正式交付使用。

常规的海洋移动观测平台如科考船、无人艇等，一般采用燃油或电池作为其动力源，由于其携带的的能源有限，导致其续航能力较短，这对于长期的海洋监测来说成本高昂、经济性差，且容易产生环境污染。相较于常规的海阳移动观测平台，波浪滑翔器作为一种海洋观测平台，具有超长航时，自主，零排放、经济性等突出优点，凭借其超大续航力和极强生存能力，已在海洋科学、海洋工程甚至军事领域得到了广泛应用，波浪滑翔器技术日益成为了国内外研究热点。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台，该海洋观测平台将波浪能与太阳能相结合，以波浪能为驱动力驱动船体前进，以太阳能发电为内部设备供电，它克服了常规海洋观测平台能源有限、续航能力短、经济性差的弊端，其采用的技术方案如下：

一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台，包括水面浮体、无线电天线、单片机、蓄电池、螺旋桨、太阳能板、太阳能控制器、马达、WiFi模块、可拆卸盖板、吊环、中间缆绳、水下潜体、轴承盖、限位螺栓、中间连接轴、水翼、水翼销钉、尾舵、配重块、传感器、舵机，所述水面浮体内部通过螺栓与单片机、蓄电池、太阳能控制器连接，所述水面浮体内部尾端与马达固连，所述水面浮体尾端外部与螺旋桨固连，所述马达通过转轴与螺旋桨连接，所述马达通过控制螺旋桨转动为海洋观测平台提供辅助动力，所述水面浮体上端设有可拆卸盖板，所述水面浮体顶端通过螺栓与无线电天线连接，所述水面浮体顶端与吊环固连，所述水面浮体顶端通过若干个螺栓与四块太阳能板连接。

所述水下潜体下端与配重块固连，所述水下潜体通过轴承与中间连接轴连接，所述中间连接轴两端通过水翼销钉与水翼连接。

所述水面浮体通过中间缆绳与水下潜体连接，所述水面浮体与中间缆绳之间的连接处和水下潜体与中间缆绳之间的连接处均通过铰链连接。

本实用新型中，所述单片机、马达、传感器、舵机分别通过导线与蓄电池连接，所述马达、传感器、舵机分别通过导线与单片机连接。

本实用新型中，所述太阳能板通过导线与太阳能控制器连接，所述太阳能控制器通过导线与蓄电池连接，所述太阳能板用于将太阳能转化为电能并储存于蓄电池中，所述蓄电池用于为单片机、马达、舵机、传感器提供电能。

本实用新型中，所述单片机通过导线与WiFi模块连接，所述WiFi模块通过导线与无线电天线连接，所述无线电天线用于同陆上设备通讯。

本实用新型中，所述中间缆绳与水下潜体内部均为中空的结构，所述水下潜体尾部安装有传感器，所述水面浮体内部的导线可通过中间缆绳内部连接到水下潜体尾端安装的传感器。

本实用新型中，所述轴承盖通过限位螺栓与水下潜体连接，用于限制轴承及中间连接轴水平方向的运动，所述限位螺栓用于限制水翼旋转角度，防止水翼旋转角度过大。

本实用新型中，所述水下潜体尾端与舵机固连，所述舵机通过转轴与尾舵相连接，所述尾舵用于控制整个海洋观测平台的运动方向，防止平台运动方向偏离预定方向。

本实用新型具有如下优点：将太阳能与波浪能结合，以波浪能为驱动力驱动平台前进，以太阳能为内部设备供电，航时长、经济性好、零排放、不易对环境造成污染。

附图说明

图1：本实用新型的立体结构示意图。

图2：本实用新型的水上浮体的俯视结构剖视示意图。

图3：本实用新型的水下潜体的局部结构示意图。

图4：本实用新型的水下潜体的装配体爆炸图。

图5：本实用新型的运动过程图。

符号说明

1.水面浮体，2.无线电天线，3.单片机，4.蓄电池，5.螺旋桨， 6.太阳能板，7.太阳能控制器，8.马达，9.WiFi模块，10.可拆卸盖板，11.吊环，12.中间缆绳，13.水下潜体，14.轴承盖，15.限位螺栓，16.中间连接轴，17.水翼，18.水翼销钉，19.尾舵，20.配重块， 21.传感器，22.舵机。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示的一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台，包括水面浮体1、中间缆绳12、水下潜体13。所述水面浮体1通过中间缆绳12与水下潜体13连接，所述水面浮体1与中间缆绳12之间的连接处和水下潜体13 与中间缆绳12之间的连接处均通过铰链连接，所述中间缆绳12和水下潜体13内部均为中空结构，用于存放导线和设备。

如图1和图2所示，所述水面浮体1包括无线电天线2、单片机3、蓄电池4、螺旋桨5、太阳能板6、太阳能控制器7、马达8、WiFi模块9、可拆卸盖板10和吊环11，所述水面浮体1内部通过螺栓与单片机3、蓄电池 4、太阳能控制器7连接，所述水面浮体1内部尾端与马达8固连，所述水面浮体1尾端外部与螺旋桨5固连，所述马达8通过转轴与螺旋桨5连接，所述马达8通过控制螺旋桨5转动为海洋观测平台提供辅助动力，所述水面浮体1上端设有可拆卸盖板10，所述水面浮体1顶端通过螺栓与无线电天线2连接，所述水面浮体1顶端与吊环11固连，所述水面浮体1顶端通过若干个螺栓与四块太阳能板6连接。

如图3和图4所示，所述水下潜体13包括轴承盖14、限位螺栓15、中间连接轴16、水翼17、水翼销钉18、尾舵19、配重块20、传感器21和舵机22，所述水下潜体13下端与配重块20固连，所述水下潜体13通过轴承与中间连接轴16连接，所述中间连接轴16两端通过水翼销钉18与水翼 17连接，所述水下潜体13尾部安装有传感器21。

如图3所示，所述轴承盖14通过限位螺栓15与水下潜体13连接，用于限制轴承及中间连接轴16水平方向的运动，所述限位螺栓15用于限制水翼17旋转角度，防止水翼17旋转角度过大。

如图4所示，所述水下潜体13尾端与舵机22固连，所述舵机22通过转轴与尾舵19相连接，所述尾舵19用于控制整个海洋观测平台的运动方向，防止平台运动方向偏离预定方向。

如图1、图2和图4所示，所述单片机3、马达8、传感器21、舵机22 分别通过导线与蓄电池4连接，所述马达8、传感器21、舵机22分别通过导线与单片机3连接，所述蓄电池4用于为单片机3、马达8、舵机22、传感器21提供电能，所述单片机3通过导线控制马达8、传感器21和舵机 22。

所述太阳能板6通过导线与太阳能控制器7连接，所述太阳能控制器7 通过导线与蓄电池4连接，所述太阳能板6用于将太阳能转化为电能并储存于蓄电池4中。

所述单片机3通过导线与WiFi模块9连接，所述WiFi模块9通过导线与无线电天线2连接，所述无线电天线2用于同陆上通信设备通讯。

如图5所示，海洋观测平台在航行时，当水面浮体1遇到一个波峰，水面浮体1被波浪抬起并通过中间缆绳12拉动水下潜体13向上运动，水流作用于水翼17上方，产生一个斜向下的作用力，水平方向的分力推动平台前行。当水面浮体1遇到一个波谷时，所述水面浮体1和水下潜体13在重力作用下向下运动，水流作用于水翼17下方，产生一个斜向上的作用力，水平方向的分力推动平台前行。在限位螺栓15的作用下，所述水翼17偏转角度不超过50°。在航行过程中，无需外部设备为海洋观测平台提供动力，只需依靠机械结构将波浪能转化为驱动力驱动平台前行。当动力不满足所需条件时，所述单片机3通过控制马达8带动螺旋桨5转动，为海洋观测平台提供辅助动力。

上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于波浪能和太阳能的海洋观测平台，其特征在于：包括水面浮体(1)、无线电天线(2)、单片机(3)、蓄电池(4)、螺旋桨(5)、太阳能板(6)、太阳能控制器(7)、马达(8)、WiFi模块(9)、可拆卸盖板(10)、吊环(11)、中间缆绳(12)、水下潜体(13)、轴承盖(14)、限位螺栓(15)、中间连接轴(16)、水翼(17)、水翼销钉(18)、尾舵(19)、配重块(20)、传感器(21)、舵机(22)，所述水面浮体(1)内部通过螺栓与单片机(3)、蓄电池(4)、太阳能控制器(7)连接，所述水面浮体(1)内部尾端与马达(8)固连，所述水面浮体(1)尾端外部与螺旋桨(5)固连，所述马达(8)通过转轴与螺旋桨(5)连接，所述水面浮体(1)上端设有可拆卸盖板(10)，所述水面浮体(1)顶端通过螺栓与无线电天线(2)连接，所述水面浮体(1)顶端与吊环(11)固连，所述水面浮体(1)顶端通过若干个螺栓与四块太阳能板(6)连接，所述水下潜体(13)下端与配重块(20)固连，所述水下潜体(13)通过轴承与中间连接轴(16)连接，所述中间连接轴(16)两端通过水翼销钉(18)与水翼(17)连接，所述水面浮体(1)通过中间缆绳(12)与水下潜体(13)连接，所述水面浮体(1)与中间缆绳(12)之间的连接处和水下潜体(13)与中间缆绳(12)之间的连接处均通过铰链连接。

2.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述单片机(3)、马达(8)、传感器(21)、舵机(22)分别通过导线与蓄电池(4)连接，所述马达(8)、传感器(21)、舵机(22)分别通过导线与单片机(3)连接。

3.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述太阳能板(6)通过导线与太阳能控制器(7)连接，所述太阳能控制器(7)通过导线与蓄电池(4)连接，所述太阳能板(6)用于将太阳能转化为电能并储存于蓄电池(4)中，所述蓄电池(4)用于为单片机(3)、马达(8)、传感器(21)、舵机(22)提供电能。

4.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述单片机(3)通过导线与WiFi模块(9)连接，所述WiFi模块(9)通过导线与无线电天线(2)连接，所述无线电天线(2)用于同陆上通信设备通讯。

5.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述中间缆绳(12)与水下潜体(13)内部均为中空的结构，所述水下潜体(13)尾部安装有传感器(21)，所述水面浮体(1)内部的导线可通过中间缆绳(12)内部连接到水下潜体(13)尾端安装的传感器(21)。

6.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述轴承盖(14)通过限位螺栓(15)与水下潜体(13)连接，用于限制轴承及中间连接轴(16)水平方向的运动，所述限位螺栓(15)用于限制水翼(17)旋转角度，防止水翼(17)旋转角度过大。

7.根据权利要求1所述的海洋观测平台，其特征在于：所述水下潜体(13)尾端与舵机(22)固连，所述舵机(22)通过转轴与尾舵(19)相连接，所述尾舵(19)用于控制整个海洋观测平台的运动方向，防止平台运动方向偏离预定方向。

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