一种波浪能发电式水下机器人 |
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| 申请号 | CN201710250529.2 | 申请日 | 2017-04-17 | 公开(公告)号 | CN106887895A | 公开(公告)日 | 2017-06-23 |
| 申请人 | 武建国; | 发明人 | 武建国; 王晓鸣; 张敏革; 孙秀军; 斯白露; 林兴华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 波浪能 发电式 水 下 机器人 ，属于水下 机器人技术 领域，包括母船和潜器，母船上设有 太阳能 板、 蓄 电池 和发 电机 ，太阳能板和发电机产生的 电能 存储在 蓄电池 内，其中发电机的 转子 通过 联轴器 与缠绕有 电缆 的 线轴 相连接，线轴的下方设有张 力 传感器 ，缠绕在线轴上的电缆穿过 张力 传感器后与潜器相连。本发明的有益效果为：结构合理，性能稳定，采用特殊传动结构，能够有效的将波浪能转换成电能供水下潜器使用，同时配合太阳能发电，不仅节能环保，还能就地取材，大大的延长了水下潜器的工作时间，同时采用水下和水面双重探测装置，具有水下机器人和无人船的多重功能，适用范围大，性能稳定，便于推广使用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种波浪能发电式水下机器人，包括母船(1)和潜器(2)，所述的母船(1)通过电缆(13)与潜器(2)相连，其特征在于，还包括太阳能板(5)、蓄电池(10)、发电机(9)、联轴器(6)和张紧装置(3)，所述的母船(1)的顶部设有太阳能板(5)，太阳能板(5)与母船(1)内部的蓄电池(10)的充电口一(24)相连，所述的发电机(7)的输出端通过逆变器一(8)与蓄电池(10)的充电口二(25)相连，蓄电池(10)的放电口(26)通过逆变器二(9)与发电机(7)输入端相连，所述的发电机(7)转子端设有联轴器(6)，联轴器(6)包括中心轴(15)、内磁节(20)和外磁节(11)，其中内磁节(20)与发电机(7)的转子相连接，外磁节(11)与线轴(14)相连接，内磁节(20)与外磁节(11)的相对面的端面上均设有凹槽，凹槽内分别设有内磁节轴承(18)和外磁节轴承(16)，所述的线轴(14)的下方设有张力传感器(22)，缠绕在线轴(14)上的电缆(13)穿过张力传感器(22)后与潜器(2)相连，所述的张力传感器(22)与控制器(23)、蓄电池(10)和发电机(7)形成闭合反馈回路。 |
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| 说明书全文 | 一种波浪能发电式水下机器人技术领域背景技术[0002] 随着经济的不断发展，人类对海洋资源的探索越来越多，其中所使用的工具主要为水下航行器，如自主水下机器人、水下滑翔器等等，由于岸基或甲板离水面距离较远，在长期监测活动中能源供给很短缺，现在所使用的办法多是内置电池或者利用太阳能、潮汐能来转化成电能，这些形式的装置受海洋天气变化影响很大，转化效率不稳定，导致实际工作时的能量供应难以保证，使用效果不佳。 发明内容[0003] 本发明提供了一种波浪能发电式水下机器人，结构合理，性能稳定，采用特殊传动结构，能够有效的将波浪能转换成电能供水下潜器使用，同时配合太阳能发电，不仅节能环保，还能就地取材，大大的延长了水下潜器的工作时间，同时采用水下和水面双重探测装置，具有水下机器人和无人船的多重功能，适用范围大，性能稳定，便于推广使用。 [0004] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种波浪能发电式水下机器人，包括母船和潜器，所述的母船通过电缆与潜器相连，其特征在于，还包括太阳能板、蓄电池、发电机、联轴器和张紧装置，所述的母船的顶部设有太阳能板，太阳能板与母船内部的蓄电池的充电口一相连，所述的发电机的输出端通过逆变器一与蓄电池的充电口二相连，蓄电池的放电口通过逆变器二与发电机输入端相连，所述的发电机转子端设有联轴器，联轴器包括中心轴、内磁节和外磁节，其中内磁节与发电机的转子相连接，外磁节与线轴相连接，内磁节与外磁节的相对面的端面上均设有凹槽，凹槽内分别设有内磁节轴承和外磁节轴承，所述的线轴的下方设有张力传感器，缠绕在线轴上的电缆穿过张力传感器后与潜器相连，所述的张力传感器与控制器、蓄电池和发电机形成闭合反馈回路。 [0005] 作为本方案的优选实施例，所述的中心轴材质为聚苯硫醚，其中部为环形平台，位于内磁节和外磁节的中间，中心轴的两端为与内磁节轴承和外磁节轴承相匹配的圆轴。 [0006] 作为本方案的优选实施例，所述的外磁节和内磁节的端面上设有相等数量的偶数个圆形盲孔，每个盲孔中装有一个磁钢，相同磁节上的磁钢朝向外侧的磁极为N极和S极交替分布，外磁节和内磁节相同位置处的磁钢朝向外侧的磁极相反，盲孔外分别设有外磁节压盖和内磁节压盖。 [0007] 作为本方案的优选实施例，所述的电缆分为包裹层和线芯，其中包裹层的材质为丁腈弹性体材料，线芯为铜丝缠绞而成。 [0008] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点： [0009] 结构合理，性能稳定，采用特殊传动结构，能够有效的将波浪能转换成电能供水下潜器使用，同时配合太阳能发电，不仅节能环保，还能就地取材，大大的延长了水下潜器的工作时间，同时采用水下和水面双重探测装置，具有水下机器人和无人船的多重功能，适用范围大，性能稳定，便于推广使用。附图说明 [0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0011] 图1是本申请实施例的水下机器人整体结构示意图； [0012] 图2是本申请实施例的母船内部结构剖视图； [0013] 图3是本申请实施例的联轴器结构剖视图； [0014] 图4是本申请实施例的中心轴结构示意图； [0015] 图5是本申请实施例的张紧装置结构示意图； [0016] 图6是本申请实施例的蓄电池接线示意图； [0017] 图7是本申请实施例的张紧原理示意图。 [0018] 图1-图7中：1、母船，2、潜器，3、张紧装置，4、母船推进器，5、太阳能板，6、联轴器，7、发电机，8、逆变器一，9、逆变器二，10、蓄电池，11、外磁节，12、磁钢，13、电缆，14、线轴， 15、中心轴，16、外磁节轴承，17、外磁节压盖，18、内磁节压盖，19、内磁节轴承，20、内磁节， 21、丁腈橡胶密封圈，22、张力传感器，23、控制器，24、充电口一，25、充电口二，26、放电口。 具体实施方式[0019] 本发明提供了一种波浪能发电式水下机器人，结构合理，性能稳定，采用特殊传动结构，能够有效的将波浪能转换成电能供水下潜器使用，同时配合太阳能发电，不仅节能环保，还能就地取材，大大的延长了水下潜器的工作时间，同时采用水下和水面双重探测装置，具有水下机器人和无人船的多重功能，适用范围大，性能稳定，便于推广使用。 [0021] 如图1-图7示，一种波浪能发电式水下机器人，包括母船1和潜器2，所述的母船1通过电缆13与潜器2相连，还包括太阳能板5、蓄电池10、发电机9、联轴器8和张紧装置3，所述的母船1的顶部设有太阳能板5，太阳能板5与母船1内部的蓄电池10的充电口一24相连，所述的发电机7的输出端通过逆变器一8与蓄电池10的充电口二25相连，蓄电池10的放电口26通过逆变器二9与发电机7输入端相连，所述的发电机7转子端设有联轴器6，联轴器6包括中心轴15、内磁节20和外磁节11，其中内磁节20与发电机7的转子相连接，外磁节11与线轴14相连接，内磁节20与外磁节11的相对面的端面上均设有凹槽，凹槽内分别设有内磁节轴承18和外磁节轴承16，所述的线轴14的下方设有张力传感器22，缠绕在线轴14上的电缆13穿过张力传感器22后与潜器2相连，所述的张力传感器22与控制器23、蓄电池10和发电机7形成闭合反馈回路。 [0022] 其中，在实际应用中，所述的中心轴15材质为聚苯硫醚，其中部为环形平台，位于内磁节20和外磁节11的中间，中心轴的两端为与内磁节轴承19和外磁节轴承16相匹配的圆轴，采用聚苯硫醚这种非导磁材质的材料，不仅耐腐性能高，且不会产生涡流，减少能量损失。 [0023] 其中，在实际应用中，所述的外磁节11和内磁节20的端面上设有相等数量的偶数个圆形盲孔，每个盲孔中装有一个磁钢12，相同磁节上的磁钢12朝向外侧的磁极为N极和S极交替分布，外磁节11和内磁节20相同位置处的磁钢12朝向外侧的磁极相反，盲孔外分别设有外磁节压盖17和内磁节压盖18，其中所述的磁钢12为钕铁硼材质的强磁铁，通过磁铁之间的吸引力，进行扭矩的传递，密封效果好，且不容易被磨坏，机械损耗低，性能稳定。 [0024] 其中，在实际应用中，所述的电缆13分为包裹层和线芯，其中包裹层的材质为丁腈弹性体材料，线芯为铜丝缠绞而成，电缆13的包裹层起到浮体材料的作用，使得整体结构在水中的浮力等于其重力，避免因电缆13的收放长度对潜器2的工作影响。 [0025] 工作原理：使用时，母船1航行在水面上，以太阳能板5发电，产生的电能存储于蓄电池10中；潜器2在水下沿固定深度航行进行探测，母船1受水面波浪影响会上下波动，从而带动发电机7的转子进行往复转动，切割磁感线感生出电流，产生的电能经过逆变器一8转换为直流电存储于蓄电池10中，通过电缆13传输到潜器2上进行供电，当电缆13处于松弛状态时，张力传感器22会检测到电缆13未张紧，并将该信号反馈到控制器23内进行处理，控制器23发出动作信号控制发电机7短时间反向通电，转换为电动机进行使用，带动线轴14对电缆13进行缠绕，使其始终处于张紧状态；在潜器2回收以及调节潜器2下潜深度时，蓄电池10的输出线输送电能至逆变器二9，将直流电转化为交流电，再将交流电输送到发电机7的输入端，使得发电机7做电动机使用，带动联轴器6，改变电缆13的释放长度，从而使得潜器2下潜深度改变。 [0026] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。。 |
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