一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，來自海洋方向的多種安全威脅日益嚴(yán)重。我國在南海問題上存在著主權(quán)被侵犯、島礁被侵占、海域被分割、資源遭掠奪、開發(fā)被阻撓、安全受威脅的嚴(yán)重局面，南海危機(jī)步步升級(jí)。為更好的對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行探測和觀察，收集海洋相關(guān)數(shù)據(jù)與資料，各類應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測的設(shè)備與裝置相繼研發(fā)成功并投入使用。
[0003]對(duì)于這些需要長期持續(xù)地在海洋中工作的監(jiān)測設(shè)備，供能成為一個(gè)難題，目前國內(nèi)外產(chǎn)品都采用鋰電池供電，雖然能夠維持設(shè)備工作3?5年，但是存在以下不足:
[0004]I)設(shè)備能夠攜帶的鋰電池?cái)?shù)量有限，設(shè)備的工作壽命有限。同時(shí)，這些電池使得設(shè)備重量和體積較大。
[0005]2)由于投放位置遠(yuǎn)，工作位置不固定，電池耗盡后海洋監(jiān)測設(shè)備就被拋棄了，然后需要重新投放監(jiān)測設(shè)備，耗資巨大。又或者是定期上浮人工補(bǔ)充能量，這樣又大大的限制了其工作深度和廣度。
[0006]3)對(duì)于拋棄的設(shè)備，鋰電池會(huì)污染海洋環(huán)境。
[0007]4)電池容易發(fā)生故障，使設(shè)備達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置，能夠利用海洋溫差為海洋監(jiān)測設(shè)備供電，同時(shí)還可以為海洋監(jiān)測設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)力，且設(shè)備簡便、可靠性高、成本低、無污染、壽命長。
[0009]本實(shí)用新型的海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)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(dá)，發(fā)電機(jī)，內(nèi)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(nèi)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(dá)連接，液壓馬達(dá)與內(nèi)部油囊、發(fā)電機(jī)連接；外部油囊通過兩位兩通閥與內(nèi)部油囊連接；
[0010]其中，單向閥II的流通方向?yàn)閮?nèi)部油囊流向相變筒；單向閥I的流通方向?yàn)橄嘧兺擦飨蛐钅芷鳎幌嘧兺脖┞对诤Ｋ?，其?nèi)部空間被活塞分為上、下兩個(gè)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(tài)密度大于固態(tài)密度，且熔點(diǎn)介于表層海水和深層海水之間；外部油囊暴露在海水中，其內(nèi)部充滿液壓油；蓄能器內(nèi)充裝液壓油和一定壓力的氮?dú)?；?nèi)部油囊裝有與發(fā)電階段蓄能器流向內(nèi)部油囊等量的液壓油。
[0011]有益效果:
[0012]本實(shí)用新型利用固液相變材料隨溫度變化而進(jìn)行相變變化的特點(diǎn)，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(shè)備上浮下潛的過程中反復(fù)地凝固與融化，將海洋溫差能轉(zhuǎn)化為體積變化，為高壓蓄能器充能。然后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(qū)動(dòng)設(shè)備豎直運(yùn)動(dòng)(加入偏心裝置可轉(zhuǎn)化為水平鋸齒形運(yùn)動(dòng))，并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為設(shè)備的控制系統(tǒng)和測量設(shè)備供電。本實(shí)用新型大大提高了海洋監(jiān)測設(shè)備的工作壽命，降低了投放成本，減少了對(duì)海洋環(huán)境的污染，提高了其的工作可靠性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)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(dá)，8-發(fā)電機(jī)，9-內(nèi)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(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]本實(shí)用新型提供了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置，所述裝置安裝在海洋檢測設(shè)備上，其結(jié)構(gòu)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(dá)7，發(fā)電機(jī)8，內(nèi)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(nèi)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(shí)還與一個(gè)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(dá)7的液體輸入端連接，液壓馬達(dá)7的液體輸出端與內(nèi)部油囊9連接，外部油囊還與一個(gè)兩位兩通閥11的輸入端連接，兩位兩通閥11的輸出端與內(nèi)部油囊9連接；液壓馬達(dá)7與發(fā)電機(jī)8連接。其中，相變筒I和外部油囊12暴露在海水中，其與設(shè)備置于耐壓殼體內(nèi)；單向閥II 10的流通方向?yàn)閮?nèi)部油囊9流向相變筒I ;單向閥I 4的流通方向?yàn)橄嘧兺睮流向蓄能器5。
[0017]其中，相變筒I的內(nèi)部空間被活塞3分為上、下兩個(gè)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(tài)密度大于固態(tài)密度，且熔點(diǎn)介于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(nèi)充裝液壓油和一定壓力的氮?dú)?，?nèi)部油囊9裝有與發(fā)電階段蓄能器5流向內(nèi)部油囊9等量的液壓油。
[0018]初始時(shí)，本實(shí)用新型裝置隨海洋檢測設(shè)備懸浮在海水表面，海洋檢測設(shè)備的重力等于浮力，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均處于非導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備需要下潛時(shí)，兩位兩通閥11置左位，外部油囊12與內(nèi)部油囊9導(dǎo)通。外部油囊12內(nèi)的液壓油海水壓力的作用下，流向內(nèi)部油囊9，設(shè)備體積減小，浮力減小，在重力的作用下設(shè)備下潛。隨著深度的增加，海水密度增大，設(shè)備所受的浮力逐漸增大，當(dāng)設(shè)備受到的浮力等于重力時(shí)，設(shè)備在預(yù)定深度保持懸浮狀態(tài)。兩位兩通閥11回右位，外部油囊12與內(nèi)部油囊9處于非導(dǎo)通狀態(tài)；同時(shí)，隨著設(shè)備的下潛，海水溫度降低直至固液相變材料2熔點(diǎn)以下，固液相變材料2凝固，體積減小，相變筒內(nèi)的壓力減小。當(dāng)相變筒內(nèi)的壓力小于內(nèi)部油囊9的壓力時(shí)，單向閥10導(dǎo)通。內(nèi)部油囊9內(nèi)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(dāng)設(shè)備需要上浮時(shí)，三位三通閥6置左位，蓄能器5與外部油囊12之間處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)蓄能器5中氮?dú)鈮毫Υ笥谕獠坑湍?2外海水壓力，液壓油13由蓄能器5流向外部油囊12，設(shè)備體積增大，浮力大于重力，開始上浮。外部油囊12充滿后，三位三通閥6回中位，處于非導(dǎo)通狀態(tài)。設(shè)備到達(dá)水面時(shí)其浮力等于重力，設(shè)備保持懸浮狀態(tài)；同時(shí)，隨著設(shè)備的上浮，海水溫度升高直至超過固液相變材料2融點(diǎn)，固液相變材料2融化，體積增大，壓力增大，直至大于蓄能器5中壓力，單向閥I 4導(dǎo)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(dāng)設(shè)備上浮到海面時(shí)，三位三通閥6置右位，蓄能器5與液壓馬達(dá)7之間處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于蓄能器5中壓力高于內(nèi)部油囊9壓力，液壓油13由蓄能器5流向內(nèi)部油囊9，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)7轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)7帶動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電。當(dāng)蓄能器5壓力下降到初始值時(shí)，三位三通閥6回中位，處于非導(dǎo)通狀態(tài)，發(fā)電完成。此時(shí)設(shè)備回到初始狀態(tài)，完成了一個(gè)工作循環(huán)。
[0021 ] 其中，液壓馬達(dá)也可以是其他葉輪機(jī)。
[0022]也可以通過加入固定翼板及偏心裝置(通過相應(yīng)機(jī)械機(jī)構(gòu)來改變?cè)O(shè)備內(nèi)部部件的位置從而改變整個(gè)設(shè)備重心位置的裝置)，或者可自動(dòng)調(diào)節(jié)攻角的翼板改變?cè)O(shè)備運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，使得設(shè)備的上浮下潛垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平鋸齒形運(yùn)動(dòng)。
[0023]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，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(dá)(7)，發(fā)電機(jī)(8)，內(nèi)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(nèi)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(dá)(7)連接，液壓馬達(dá)(7)與內(nèi)部油囊(9)、發(fā)電機(jī)(8)連接；外部油囊(12)通過兩位兩通閥(11)與內(nèi)部油囊(9)連接； 其中，單向閥II(1)的流通方向?yàn)閮?nèi)部油囊(9)流向相變筒⑴；單向閥1(4)的流通方向?yàn)橄嘧兺?I)流向蓄能器(5);相變筒(I)暴露在海水中，其內(nèi)部空間被活塞(3)分為上、下兩個(gè)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(tài)密度大于固態(tài)密度，且熔點(diǎn)介于表層海水和深層海水之間；外部油囊(12)暴露在海水中，其內(nèi)充滿液壓油(13)，蓄能器(5)內(nèi)充裝液壓油和一定壓力的氮?dú)?，?nèi)部油囊(9)裝有與發(fā)電階段蓄能器(5)流向內(nèi)部油囊(9)等量的液壓油。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電、驅(qū)動(dòng)裝置。使用本實(shí)用新型能夠?yàn)楹Ｑ蟊O(jiān)測設(shè)備供電，同時(shí)還可以為海洋監(jiān)測設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)力，且設(shè)備簡便、可靠性高、成本低、無污染、壽命長。本實(shí)用新型利用固液相變材料隨溫度變化而進(jìn)行相變變化的特點(diǎn)，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(shè)備上浮下潛的過程中反復(fù)地凝固與融化，將海洋溫差能轉(zhuǎn)化為體積變化，為蓄能器充能，然后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(qū)動(dòng)設(shè)備豎直運(yùn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為設(shè)備的控制系統(tǒng)和測量設(shè)備供電。
【IPC分類】F03G7-05
【公開號(hào)】CN204267240
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420723979
【發(fā)明人】田振華, 趙治平, 周友援, 楊小輝, 孫暢, 江思哲
【申請(qǐng)人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日