一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置，特別是一種可以搭載在水下無人移動平臺內(nèi)部的發(fā)電和儲能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪中蘊(yùn)含著巨大的能量，為了實(shí)現(xiàn)水下無人移動平臺具有長時(shí)間執(zhí)行任務(wù)的能力，國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)、學(xué)者對水下無人移動平臺新型能源技術(shù)異常重視，美國、俄羅斯等國已開展了多項(xiàng)圍繞適合水下無人移動平臺的新型能源技術(shù)的研宄工作，其中美國是目前世界上水下無人移動平臺技術(shù)水平最高的國家，從事水下無人移動平臺研制的組織機(jī)構(gòu)有數(shù)十家，已經(jīng)研制出幾十種各類水下無人移動機(jī)器人。主要集中在溫差能、太陽能等環(huán)境能源在水下無人移動平臺上的應(yīng)用，并取得了一定的研宄成果。如美國Webb實(shí)驗(yàn)室研制了溫差能驅(qū)動的Slocum Thermal水下滑翔機(jī)，俄羅斯研制了太陽能水下航行器。在國內(nèi)，如天津大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化所、國家海洋技術(shù)中心、西北工業(yè)大學(xué)等一些研宄所和高校也相繼開展了有關(guān)水下無人移動平臺能源技術(shù)的研宄工作。
[0003]目前對溫差能的利用，水下機(jī)器人需要穿越不同的等差層，為了達(dá)到較大的溫差需要穿越的深度比較深，且不適合定點(diǎn)監(jiān)測。太陽能的利用隨天氣變化波動較大，另外采用太陽能，為了增加吸收太陽能的面積，水下無人移動平臺的外形結(jié)構(gòu)比較特殊，同樣不適合常規(guī)結(jié)構(gòu)外形的實(shí)現(xiàn)水下無人移動平臺。
[0004]探測型水下無人移動平臺為常規(guī)外形，當(dāng)其進(jìn)人工作地點(diǎn)后，通過錨鏈系留或者懸停于近水面，并轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)進(jìn)入探測模式。其主要工作為在相關(guān)海域完成信息收集、環(huán)境監(jiān)測、情報(bào)偵查等任務(wù)。常規(guī)能源模式為電池供電，服務(wù)期多為半年。為了延長服務(wù)期，上述新型能源方式無法應(yīng)用到本探測型水下無人移動平臺上，另外水下無人移動平臺內(nèi)部空間狹小，一般的小型發(fā)電裝置無法滿足安裝要求。波浪能量及其轉(zhuǎn)換裝置的研宄由來已久，1940年Masuda開始研宄波浪能技術(shù)，1974年Salter在Nature發(fā)表波浪能文章，波浪能量轉(zhuǎn)換裝置相繼問世，主要有鴨式、振蕩水柱式、振蕩浮子式、擺式等幾種類型。其中，擺式波浪能量轉(zhuǎn)換裝置具有頻率響應(yīng)范圍寬、可靠性好、常規(guī)海況條件轉(zhuǎn)換效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。因此發(fā)明題開展了基于一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)探測型水下無人移動平臺在海洋中運(yùn)動的特點(diǎn)，發(fā)明了一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置，以解決探測型水下無人移動平臺在長期工作探測模式下的能源自給問題。此發(fā)電裝置能夠利用海洋中波浪起伏、海流擾動、潮汐等海洋動能，通過移動平臺受到海洋動能的作用，使其內(nèi)部晃動擺的慣性作用產(chǎn)生的機(jī)械能將其轉(zhuǎn)化為電能并儲存，為其內(nèi)部探測模塊電子設(shè)備提供能源補(bǔ)給。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案:一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置，它包括獲能模塊，獲能模塊的輸出軸連接行星齒輪增速機(jī)構(gòu)的輸入軸，飛輪通過安全離合器與行星齒輪增速機(jī)構(gòu)相連，永磁同步電機(jī)通過聯(lián)軸器與飛輪相連，整流模塊與永磁同步電機(jī)相連，充電蓄能模塊與整流模塊相連，工作模塊與充電蓄能模塊之間連接有逆變器。
[0007]所述獲能模塊為對稱式雙擺獲能機(jī)構(gòu)，由一對擺球與相應(yīng)的擺臂相連，擺臂再與轉(zhuǎn)軸相連。
[0008]所述行星齒輪增速機(jī)構(gòu)為兩級行星齒輪增速器，其增速器的傳動比i多30。
[0009]所述飛輪能夠蓄能和穩(wěn)定系統(tǒng)的波動。
[0010]本實(shí)用新型有如下有益效果:
[0011]本實(shí)用新型提供的一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置，重點(diǎn)部分是如何實(shí)現(xiàn)波浪能到電能的轉(zhuǎn)換，其整個過程為:系統(tǒng)安裝在水下無人移動平臺內(nèi)部，通過其平臺潛在海洋中受到海洋動能的作用力而產(chǎn)生振動，使其內(nèi)部的獲能模塊通過對稱擺產(chǎn)生一定角度擺動，破壞了獲能機(jī)構(gòu)的動態(tài)平衡，來俘獲波浪能，再通過行星齒輪增速機(jī)構(gòu)提高轉(zhuǎn)速，輸出給飛輪儲能，以獲得穩(wěn)定機(jī)械能，再通過飛輪高速旋轉(zhuǎn)帶動永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)切割磁感線發(fā)電，接著經(jīng)過整流器模塊獲得穩(wěn)定的電流為蓄電池模塊充電，獲取電能，并加以儲存，為后續(xù)工作模塊提供動力。最終保證水下無人移動平臺在水下具有長時(shí)間續(xù)航能力。各個機(jī)構(gòu)在具體實(shí)施實(shí)例中予以說明。
[0012]上述獲能模塊，為安裝在水下無人移動平臺內(nèi)部與海水隔離的一種轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置。
[0013]上述雙擺獲能機(jī)構(gòu)，為獲取海洋動能俘獲能量模塊，包括一對擺球、一對擺臂按照一定銳度對稱安裝，并與轉(zhuǎn)軸連接。
[0014]上述行星齒輪增速機(jī)構(gòu)，為兩級行星齒輪增速器，通過傳動軸與對稱式雙擺連接。
[0015]上述飛輪，為一種具有較大轉(zhuǎn)動慣量和質(zhì)量的飛輪，能夠進(jìn)行蓄能，并減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的速度波動。
[0016]上述永磁同步電機(jī)，為發(fā)電裝置，通過聯(lián)軸器連接飛輪的輸出軸。
[0017]上述整流模塊，即控制器，連接永磁同步電機(jī)，進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓處理，轉(zhuǎn)化為合適的電流。
[0018]上述充電蓄能模塊，由控制器控制，經(jīng)過控制器的整流、濾波、穩(wěn)壓處理后為電池充電儲能。
[0019]上述工作模塊，為水下無人移動平臺內(nèi)部各種工作的耗能器件，若需要直流電，可由蓄電池直接提供，若需交流電，在蓄電池和機(jī)械工作模塊之間連接逆變器，將直流轉(zhuǎn)換為交流，為耗能器件供電。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為本實(shí)用新型的一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置的獲能模塊結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0023]圖中:獲能模塊1、行星齒輪增速機(jī)構(gòu)2、安全離合器3、飛輪4、聯(lián)軸器5、永磁同步電機(jī)6、整流模塊7、充電蓄能模塊8、逆變器9、工作模塊10。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0025]如圖1-2所示，一種新型搭載式海洋動能轉(zhuǎn)換與發(fā)電裝置，主要包括獲能模塊1，通過輸入傳動軸連接行星齒輪增速機(jī)構(gòu)2，此處的獲能模塊I由擺球和擺臂組成，一對成一定角度沿豎直方向?qū)ΨQ擺放的單擺，繞中心軸旋轉(zhuǎn)一定角度來獲取機(jī)械能。由于對稱式雙擺的振動周期T與自身的