一種海洋監測設備的供電、驅動裝置製造方法
2023-05-02 06:21:26 3
專利名稱:一種海洋監測設備的供電、驅動裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海洋監測設備的供電、驅動裝置。使用本實用新型能夠為海洋監測設備供電，同時還可以為海洋監測設備提供驅動力，且設備簡便、可靠性高、成本低、無汙染、壽命長。本實用新型利用固液相變材料隨溫度變化而進行相變變化的特點，將裝有固液相變材料的相變筒與海水直接接觸，使得其在設備上浮下潛的過程中反覆地凝固與融化，將海洋溫差能轉化為體積變化，為蓄能器充能，然後通過一系列管道與閥門，控制蓄能器釋放能量改變外部油囊的體積來驅動設備豎直運動，並驅動液壓馬達轉動來帶動發電機發電，為設備的控制系統和測量設備供電。
【專利說明】一種海洋監測設備的供電、驅動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及海洋環境監測【技術領域】，具體涉及一種海洋監測設備的供電、驅動裝置。
【背景技術】
[0002]當前，來自海洋方向的多種安全威脅日益嚴重。我國在南海問題上存在著主權被侵犯、島礁被侵佔、海域被分割、資源遭掠奪、開發被阻撓、安全受威脅的嚴重局面，南海危機步步升級。為更好的對海洋環境進行探測和觀察，收集海洋相關數據與資料，各類應用於海洋環境監測的設備與裝置相繼研發成功並投入使用。
[0003]對於這些需要長期持續地在海洋中工作的監測設備，供能成為一個難題，目前國內外產品都採用鋰電池供電，雖然能夠維持設備工作3?5年，但是存在以下不足:
[0004]I)設備能夠攜帶的鋰電池數量有限，設備的工作壽命有限。同時，這些電池使得設備重量和體積較大。
[0005]2)由於投放位置遠，工作位置不固定，電池耗盡後海洋監測設備就被拋棄了，然後需要重新投放監測設備，耗資巨大。又或者是定期上浮人工補充能量，這樣又大大的限制了其工作深度和廣度。
[0006]3)對於拋棄的設備，鋰電池會汙染海洋環境。
[0007]4)電池容易發生故障，使設備達不到設計壽命。
實用新型內容
[0008]有鑑於此，本實用新型提供了一種海洋監測設備的供電、驅動裝置，能夠利用海洋溫差為海洋監測設備供電，同時還可以為海洋監測設備提供驅動力，且設備簡便、可靠性高、成本低、無汙染、壽命長。
[0009]本實用新型的海洋監測設備的供電、驅動裝置，包括:相變筒，活塞，單向閥I，蓄能器，三位三通閥，液壓馬達，發電機，內部油囊，單向閥II，兩位兩通閥和外部油囊；其中，相變筒通過單向閥II與內部油囊連接，蓄能器通過單向閥I與相變筒連接；蓄能器通過三位三通閥分別與外部油囊和液壓馬達連接，液壓馬達與內部油囊、發電機連接；外部油囊通過兩位兩通閥與內部油囊連接；
[0010]其中，單向閥II的流通方向為內部油囊流向相變筒；單向閥I的流通方向為相變筒流向蓄能器；相變筒暴露在海水中，其內部空間被活塞分為上、下兩個部分，相變筒上部空間充裝固液相變材料，所述固液相變材料的液態密度大於固態密度，且熔點介於表層海水和深層海水之間；外部油囊暴露在海水中，其內部充滿液壓油；蓄能器內充裝液壓油和一定壓力的氮氣；內部油囊裝有與發電階段蓄能器流向內部油囊等量的液壓油。
[0011]有益效果:
[0012]本實用新型利用固液相變材料隨溫度變化而進行相變變化的特點，將裝有固液相變材料的相變筒與海水直接接觸，感受海水的溫度變化，使得相變筒中的固液相變材料在設備上浮下潛的過程中反覆地凝固與融化，將海洋溫差能轉化為體積變化，為高壓蓄能器充能。然後通過一系列管道與閥門，控制蓄能器釋放能量改變外部油囊的體積來驅動設備豎直運動(加入偏心裝置可轉化為水平鋸齒形運動)，並驅動液壓馬達轉動來帶動發電機發電，為設備的控制系統和測量設備供電。本實用新型大大提高了海洋監測設備的工作壽命，降低了投放成本，減少了對海洋環境的汙染，提高了其的工作可靠性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型裝置結構示意圖。
[0014]其中，1-相變筒，2-固液相變材料，3-活塞，4-單向閥1，5_蓄能器，6-三位三通閥，7-液壓馬達，8-發電機，9-內部油囊，10-單向閥II，11-兩位兩通閥，12-外部油囊，13-液壓油。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖並舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。
[0016]本實用新型提供了一種海洋監測設備的供電、驅動裝置，所述裝置安裝在海洋檢測設備上，其結構示意如圖1所示，包括相變筒1，活塞3，單向閥I 4，蓄能器5，三位三通閥6，液壓馬達7，發電機8，內部油囊9，單向閥II 10，兩位兩通閥11和外部油囊12 ;其中，相變筒I通過單向閥II 10與內部油囊9連接，蓄能器5通過單向閥I 4與相變筒I連接，蓄能器5同時還與一個三位三通閥6的輸入端連接，三位三通閥的輸出端分別與外部油囊12和液壓馬達7的液體輸入端連接，液壓馬達7的液體輸出端與內部油囊9連接，外部油囊還與一個兩位兩通閥11的輸入端連接，兩位兩通閥11的輸出端與內部油囊9連接；液壓馬達7與發電機8連接。其中，相變筒I和外部油囊12暴露在海水中，其與設備置於耐壓殼體內；單向閥II 10的流通方向為內部油囊9流向相變筒I ;單向閥I 4的流通方向為相變筒I流向蓄能器5。
[0017]其中，相變筒I的內部空間被活塞3分為上、下兩個部分，相變筒I上部空間充裝固液相變材料2，其中，固液相變材料2的液態密度大於固態密度，且熔點介於表層海水和深層海水之間；外部油囊12充滿液壓油13，蓄能器5內充裝液壓油和一定壓力的氮氣，內部油囊9裝有與發電階段蓄能器5流向內部油囊9等量的液壓油。
[0018]初始時，本實用新型裝置隨海洋檢測設備懸浮在海水表面，海洋檢測設備的重力等於浮力，相變筒I和外部油囊12暴露在海水中，單向閥I 4、單向閥1110、三位三通閥6和兩位兩通閥11均處於非導通狀態。當設備需要下潛時，兩位兩通閥11置左位，外部油囊12與內部油囊9導通。外部油囊12內的液壓油海水壓力的作用下，流向內部油囊9，設備體積減小，浮力減小，在重力的作用下設備下潛。隨著深度的增加，海水密度增大，設備所受的浮力逐漸增大，當設備受到的浮力等於重力時，設備在預定深度保持懸浮狀態。兩位兩通閥11回右位，外部油囊12與內部油囊9處於非導通狀態；同時，隨著設備的下潛，海水溫度降低直至固液相變材料2熔點以下，固液相變材料2凝固，體積減小，相變筒內的壓力減小。當相變筒內的壓力小於內部油囊9的壓力時，單向閥10導通。內部油囊9內的液壓油13流向相變筒I，直至固液相變材料2體積不再變化。
[0019]當設備需要上浮時，三位三通閥6置左位，蓄能器5與外部油囊12之間處於導通狀態，此時蓄能器5中氮氣壓力大於外部油囊12外海水壓力，液壓油13由蓄能器5流向外部油囊12，設備體積增大，浮力大於重力，開始上浮。外部油囊12充滿後，三位三通閥6回中位，處於非導通狀態。設備到達水面時其浮力等於重力，設備保持懸浮狀態；同時，隨著設備的上浮，海水溫度升高直至超過固液相變材料2融點，固液相變材料2融化，體積增大，壓力增大，直至大於蓄能器5中壓力，單向閥I 4導通，液壓油13由相變筒I流向蓄能器5，直至固液相變材料2體積不再變化。
[0020]當設備上浮到海面時，三位三通閥6置右位，蓄能器5與液壓馬達7之間處於導通狀態，由於蓄能器5中壓力高於內部油囊9壓力，液壓油13由蓄能器5流向內部油囊9，驅動液壓馬達7轉動，液壓馬達7帶動發電機8發電。當蓄能器5壓力下降到初始值時，三位三通閥6回中位，處於非導通狀態，發電完成。此時設備回到初始狀態，完成了一個工作循環。
[0021 ] 其中，液壓馬達也可以是其他葉輪機。
[0022]也可以通過加入固定翼板及偏心裝置(通過相應機械機構來改變設備內部部件的位置從而改變整個設備重心位置的裝置)，或者可自動調節攻角的翼板改變設備運動姿態，使得設備的上浮下潛垂直運動轉化為水平鋸齒形運動。
[0023]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種海洋監測設備的供電、驅動裝置，其特徵在於，包括:相變筒(1)，活塞(3)，單向閥1(4)，蓄能器(5)，三位三通閥(6)，液壓馬達(7)，發電機(8)，內部油囊(9)，單向閥II (10)，兩位兩通閥(11)和外部油囊(12);其中，相變筒⑴通過單向閥II(1)與內部油囊(9)連接，蓄能器(5)通過單向閥1(4)與相變筒⑴連接；蓄能器(5)通過三位三通閥(6)分別與外部油囊(12)和液壓馬達(7)連接，液壓馬達(7)與內部油囊(9)、發電機(8)連接；外部油囊(12)通過兩位兩通閥(11)與內部油囊(9)連接； 其中，單向閥II(1)的流通方向為內部油囊(9)流向相變筒⑴；單向閥1(4)的流通方向為相變筒(I)流向蓄能器(5);相變筒(I)暴露在海水中，其內部空間被活塞(3)分為上、下兩個部分，相變筒(I)上部空間充裝固液相變材料(2)，所述固液相變材料(2)的液態密度大於固態密度，且熔點介於表層海水和深層海水之間；外部油囊(12)暴露在海水中，其內充滿液壓油(13)，蓄能器(5)內充裝液壓油和一定壓力的氮氣，內部油囊(9)裝有與發電階段蓄能器(5)流向內部油囊(9)等量的液壓油。
【文檔編號】F03G7-05GK204267240SQ201420723979
【發明者】田振華, 趙治平, 周友援, 楊小輝, 孫暢, 江思哲 [申請人]中國船舶重工集團公司第七一〇研究所