一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置，特別是一種可以搭載在水下無人移動平臺內部的發電和儲能裝置。
【背景技術】
[0002]海浪中蘊含著巨大的能量，為了實現水下無人移動平臺具有長時間執行任務的能力，國內外相關機構、學者對水下無人移動平臺新型能源技術異常重視，美國、俄羅斯等國已開展了多項圍繞適合水下無人移動平臺的新型能源技術的研宄工作，其中美國是目前世界上水下無人移動平臺技術水平最高的國家，從事水下無人移動平臺研制的組織機構有數十家，已經研制出幾十種各類水下無人移動機器人。主要集中在溫差能、太陽能等環境能源在水下無人移動平臺上的應用，并取得了一定的研宄成果。如美國Webb實驗室研制了溫差能驅動的Slocum Thermal水下滑翔機，俄羅斯研制了太陽能水下航行器。在國內，如天津大學、中國科學院沈陽自動化所、國家海洋技術中心、西北工業大學等一些研宄所和高校也相繼開展了有關水下無人移動平臺能源技術的研宄工作。
[0003]目前對溫差能的利用，水下機器人需要穿越不同的等差層，為了達到較大的溫差需要穿越的深度比較深，且不適合定點監測。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構比較特殊，同樣不適合常規結構外形的實現水下無人移動平臺。
[0004]探測型水下無人移動平臺為常規外形，當其進人工作地點后，通過錨鏈系留或者懸停于近水面，并轉換工作狀態進入探測模式。其主要工作為在相關海域完成信息收集、環境監測、情報偵查等任務。常規能源模式為電池供電，服務期多為半年。為了延長服務期，上述新型能源方式無法應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部空間狹小，一般的小型發電裝置無法滿足安裝要求。波浪能量及其轉換裝置的研宄由來已久，1940年Masuda開始研宄波浪能技術，1974年Salter在Nature發表波浪能文章，波浪能量轉換裝置相繼問世，主要有鴨式、振蕩水柱式、振蕩浮子式、擺式等幾種類型。其中，擺式波浪能量轉換裝置具有頻率響應范圍寬、可靠性好、常規海況條件轉換效率高、成本較低等優點。因此發明題開展了基于一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置的研宄。

【發明內容】

[0005]根據探測型水下無人移動平臺在海洋中運動的特點，發明了一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置，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，使其內部晃動擺的慣性作用產生的機械能將其轉化為電能并儲存，為其內部探測模塊電子設備提供能源補給。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案:一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置，它包括獲能模塊，獲能模塊的輸出軸連接行星齒輪增速機構的輸入軸，飛輪通過安全離合器與行星齒輪增速機構相連，永磁同步電機通過聯軸器與飛輪相連，整流模塊與永磁同步電機相連，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構，由一對擺球與相應的擺臂相連，擺臂再與轉軸相連。
[0008]所述行星齒輪增速機構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定系統的波動。
[0010]本實用新型有如下有益效果:
[0011]本實用新型提供的一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置，重點部分是如何實現波浪能到電能的轉換，其整個過程為:系統安裝在水下無人移動平臺內部，通過其平臺潛在海洋中受到海洋動能的作用力而產生振動，使其內部的獲能模塊通過對稱擺產生一定角度擺動，破壞了獲能機構的動態平衡，來俘獲波浪能，再通過行星齒輪增速機構提高轉速，輸出給飛輪儲能，以獲得穩定機械能，再通過飛輪高速旋轉帶動永磁同步發電機轉軸旋轉切割磁感線發電，接著經過整流器模塊獲得穩定的電流為蓄電池模塊充電，獲取電能，并加以儲存，為后續工作模塊提供動力。最終保證水下無人移動平臺在水下具有長時間續航能力。各個機構在具體實施實例中予以說明。
[0012]上述獲能模塊，為安裝在水下無人移動平臺內部與海水隔離的一種轉換與發電裝置。
[0013]上述雙擺獲能機構，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，并與轉軸連接。
[0014]上述行星齒輪增速機構，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，為一種具有較大轉動慣量和質量的飛輪，能夠進行蓄能，并減少機械運轉過程的速度波動。
[0016]上述永磁同步電機，為發電裝置，通過聯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，進行整流、濾波、穩壓處理，轉化為合適的電流。
[0018]上述充電蓄能模塊，由控制器控制，經過控制器的整流、濾波、穩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，在蓄電池和機械工作模塊之間連接逆變器，將直流轉換為交流，為耗能器件供電。
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0021]圖1為本實用新型的一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置整體結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置的獲能模塊結構示意簡圖。
[0023]圖中:獲能模塊1、行星齒輪增速機構2、安全離合器3、飛輪4、聯軸器5、永磁同步電機6、整流模塊7、充電蓄能模塊8、逆變器9、工作模塊10。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0025]如圖1-2所示，一種新型搭載式海洋動能轉換與發電裝置，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構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對稱擺放的單擺，繞中心軸旋轉一定角度來獲取機械能。由于對稱式雙擺的振動周期T與自身的