一種具有發電功能的錨鏈與供電平臺的製作方法

2023-12-11 07:26:17

本發明涉及可再生能源利用技術，特別涉及波浪、湧浪能充電技術。

背景技術：

隨著機器人技術的高速發展，機器人已經越來越多的應用於高危場合的作業，以及未知世界的探索，水下機器人就是這類機器人的典型代表，其可以在水中靈活運動，探索尋常水下潛器無法到達的複雜水下地形，也可以在海難時執行水下搜救任務，保護人民的生命和財產安全。然而水下機器人的體積通常較小，受限於內部存儲空間而無法攜帶大量能源，這將對機器人的活動範圍及作業能力造成很大的影響，難以滿足人們的需求。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種具有發電功能的錨鏈與充電平臺，用於解決現有水下機器人續航能力不足的問題。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種具有發電功能的錨鏈，包括發電單元與承拉裝置，其中

發電單元包括外殼以及設於該外殼內的液壓缸、單向注液組件、液壓馬達與發電機，隨液壓缸的活塞相對液壓缸的缸體的運動，單向注液組件向液壓馬達注入液壓油以驅動液壓馬達運動，進而驅動發電機發電；

外殼上還設有一連接件，該連接件及液壓缸的活塞杆可與其它部件轉動連接，且二者的轉動方向一致；

承拉裝置用於承受錨鏈固定時的拉力。

作為上述方案的進一步改進方式， 發電單元包括高壓蓄能器與低壓蓄能器，其中

液壓缸的有杆腔及無杆腔分別通過第一通道及第二通道與高壓蓄能器連通，再由高壓蓄能器與液壓馬達的進油口連通，第一、第二通道均沿液壓缸至高壓蓄能器的方向單向導通；

液壓缸的有杆腔及無杆腔分別通過第三通道及第四通道與低壓蓄能器連通，再由低壓蓄能器與液壓馬達的回油口連通，第三、第四通道均沿低壓蓄能器至液壓缸的方向單向導通；

當有杆腔的容積減小時，液壓油由第一通道進入液壓馬達，液壓馬達的回油由第四管道回流入無杆腔內；

當有杆腔的容積增大時，液壓油由第二通道進入液壓馬達，液壓馬達的回油由第三管道回流入無杆腔內。

作為上述方案的進一步改進方式，單向注液組件還包括對應設於第一至第四管道上的第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥與第四單向閥。

作為上述方案的進一步改進方式，包括多個發電單元，相鄰發電單元之間通過活塞杆與連接件鉸接，以使發電單元可相對相鄰發電單元擺動。

作為上述方案的進一步改進方式，任意發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向與相鄰發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向錯開。

作為上述方案的進一步改進方式，意發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向與相鄰發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向相互垂直。

作為上述方案的進一步改進方式，外殼的首端伸出有活塞杆，以及作為連接件的第一連接杆，第一連接杆與活塞杆平行，並與外殼鉸接；

外殼的尾端對應活塞杆、第一連接杆並列伸出有第二連接杆，第二連接杆與外殼鉸接；

活塞杆、第一連接杆分別與對應的第二連接杆鉸接，第一連接杆相對外殼的轉動方向與第一、第二連接杆之間的轉動方向相同，並與第二連接杆相對外殼的轉動方向相反。

作為上述方案的進一步改進方式，承拉裝置包括設於外殼首端與尾端的吊環，相鄰發電單元之間的吊環相互卡接。

作為上述方案的進一步改進方式，發電單元還包括變壓器、穩壓器、恆流恆壓充電器與蓄電池，發電機產生的電能變壓、穩壓後存儲至蓄電池內。

一種供電平臺，包括浮體、設於該浮體上的平臺蓄電池以及上述的具有發電功能的錨鏈，平臺蓄電池用於接收並存儲由發電單元產生的電能。

本發明的有益效果是：

通過在錨鏈上設置波浪發電單元，既可以捕獲水的動能進行發電，也可以起到錨泊的作用，結合浮動平臺可以實現水下機器人的實時充電，減少了水下機器人回收再充電的時間，極大的提高了水下機器人執行任務的續航能力。

本發明的優選實施例屬於多自由度能量俘獲裝置，可以實現三維、六自由度運動（縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫搖、俯仰和艏艉搖），相比於單自由度裝置（僅僅吸收浮體在波浪中垂蕩運動的能量，其他自由度運動的能量被忽略）而言其能量轉化率更高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明發錨鏈一個實施例的立體示意圖；

圖2是本發明兩個發電單元連接的立體示意圖；

圖3是本發明兩個發電單元連接的正視圖；

圖4是本發明三個發電單元連接的立體示意圖；

圖5是本發明發電單元內部模組的組成示意圖；

圖6是本發明供電平臺與錨鏈連接後的立體示意圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發明的目的、方案和效果。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當某一特徵被稱為「固定」、「連接」在另一個特徵，它可以直接固定、連接在另一個特徵上，也可以間接地固定、連接在另一個特徵上。此外，本發明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對於附圖中本發明各組成部分的相互位置關係來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與本技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例，而不是為了限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的組合。

參照圖1，示出了本發明發錨鏈一個實施例的立體示意圖，其包括發電單元100與承拉裝置200，其中發電單元100用於俘獲波浪、湧浪中蘊含的動能，並將該動能轉化為電能，承拉裝置200用於在錨鏈固定時承受拉力，本發明將發電單元與錨鏈集成為一體，既具有普通錨鏈的錨泊功能，還可以在固定的過程中隨波浪、湧浪的擺動進行發電。

本發明中優選由多個發電單元串聯而成，發電單元的數量可根據需求調整，最少可為一個。

參照圖2、圖3，分別示出了本發明兩個發電單元連接的立體示意圖與正視圖，如圖可知，本實施例中的發電單元為圓筒型結構，其一端設有活塞杆101、第一連接杆102與吊環201，另一端設有吊環202以及第二連接杆103，其中吊環201與吊環202的圓弧部分相互卡接以形成上述的承拉裝置，其可以使錨鏈承受較大的拉力，實現錨鏈的錨泊功能，同時通過圓弧部的相對滑動也不會對發電單元的轉動造成阻礙，此外，吊環還可以保護活塞杆101，防止其過度拉伸。

優選的，吊環202固結在連接杆103之間。

發電單元之間通過活塞杆101、第一連接杆102與第二連接杆103直接連接，具體的，外殼104的首端伸出有活塞杆101，以及作為權利要求中所述連接件的第一連接杆102，第一連接杆102與活塞杆101平行；外殼104的尾端對應活塞杆101、第一連接杆102並列伸出有兩個第二連接杆103，活塞杆101、第一連接杆102分別與相鄰外殼104上對應的第二連接杆103鉸接，如此便可以實現發電單元之間的相對轉動，同時隨著發電單元的轉動還可以推動活塞杆101往復移動，從而提取波浪、湧浪中的動能。

優選的，第一連接杆102與發電單元的外殼鉸接，且第一連接杆102相對外殼的轉動方向與第一、第二連接杆之間的轉動方向相同，如此連接杆不承受拉力，只用於發電單元之間的轉動連接，從而在不影響吊環201、吊環202之間承拉功能的前提下實現發電單元之間的轉動。

為了最大化的利用波浪能，任意發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向與相鄰發電單元上的活塞杆與連接件的轉動方向錯開，參照圖4，示出了三個發電單元連接的立體示意圖，本實施例中錯開的角度為90°，即相互垂直，基於此，第二連接杆103同樣與外殼鉸接，且第二連接杆103相對外殼104的轉動方向與第一連接杆102相對外殼的轉動方向相反，保證錨鏈可以通過兩個方向上的擺動進行發電。

當然，相鄰發電單元上活塞杆與連接件的轉動方向的錯開角度可以根據需要調整，如錯開60°等。

參照圖5，示出了本發明發電單元內部模組的組成示意圖，如圖所示，發電單元包括外殼以及設於該外殼內的液壓缸105、單向注液組件106、液壓馬達107與發電機108。當活塞杆101隨發電單元的擺動而往復運動時，液壓缸可驅動單向注液組件106向液壓馬達107注入液壓油以驅動液壓馬達107運動，進而驅動發電機108發電，本實施例中的發電單元還設有儲電裝置，具體包括變壓器109、穩壓器110、恆流恆壓充電器111與蓄電池112，發電機108產生的電能經變壓、穩壓後存儲至蓄電池112內，當然錨鏈上也可以不設置蓄電池，各發電單元所產生的電能直接送入一蓄電池（設置在浮動平臺或者船隻上）中統一存儲。

本發明的單向注液組件106可以在液壓缸的拉伸與壓縮的過程中均向液壓馬達注入液壓油，其包括高壓蓄能器、低壓蓄能器與若干的單向閥，具體如圖5所示，液壓缸105的有杆腔1051及無杆腔1052分別通過第一通道a及第二通道b與高壓蓄能器1061連通，再由高壓蓄能器1061與液壓馬達107的進油口連通，第一通道a上設有第一單向閥1063，第二通道b上設有第二單向閥1064，第一、第二通道通過單向閥沿液壓缸105至高壓蓄能器1061的方向單向導通。

液壓缸105的有杆腔1051及無杆腔1052分別通過第三通道c及第四通道d與低壓蓄能器1062連通，再由低壓蓄能器1062與液壓馬達107的回油口連通，第三通道c上設有第三單向閥1065，第四通道d上設有第四單向閥1066，第三、第四通道通過單向閥沿低壓蓄能器1062至液壓缸105的方向單向導通。

當活塞杆101帶動活塞上升時，有杆腔的容積減少，有杆腔內正壓，無杆腔內負壓，第一單向閥1063導通，第三單向閥1065關閉，液壓油由第一通道a進入液壓馬達108；第二單向閥1064關閉，第四單向閥1066導通，液壓馬達107的回油由第四管道d回流入無杆腔內。

反之，當活塞杆101帶動活塞下降時，有杆腔內負壓，無杆腔內正壓，第一單向閥1063關閉，第三單向閥1065導通，液壓油由第二通道b進入液壓馬達108；第二單向閥1064導通，第四單向閥1066關閉，液壓馬達107的回油由第三管道c回流入無杆腔內。

為保證發電單元的正常工作，發電單元應該採用密封結構，以本實施為例，上述與液壓相關的元件以及與發電、儲電相關的元件均包敷在兩個外殼104所形成的密封結構之內，外殼104優選為一端開口的圓筒狀結構，兩個外殼104的開口端相互連接並通過若個螺釘鎖緊，連接處通過未示出的密封圈進行密封。

本發明還公開一種供電平臺，參照圖6，示出了本發明供電平臺與錨鏈連接後的立體示意圖，圖中隱藏了承拉裝置。如圖所示，供電平臺包括浮體301以及設於浮體301下方的充電平臺302與配重塊303，浮體301內還設有未示出的平臺蓄電池。供電平臺的使用方式為：供電平臺漂浮在海面上，錨鏈的一端固定在海底，隨著供電平臺的上下浮動與海平面下湧浪的推動，錨鏈的發電單元發生擺動，通過活塞杆帶動發電機發電，產生的電能由平臺蓄電池接收並存儲，水下機器人可以在充電平臺302處進行充電。

優選的，本發明的供電平臺還設有錨鏈回收裝置，具體是在浮體301上設置一回收艙，回收艙內設置有一轉輪，錨鏈的一端固定在轉輪之上，如此隨著轉輪的轉動便可以回收/釋放錨鏈。

以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。