一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置及方法。使用本發(fā)明能夠為海洋監(jiān)測設(shè)備供電，且設(shè)備簡便、可靠性高、成本低、無污染、壽命長。本發(fā)明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，控制高壓蓄能器釋放能量驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)動來帶動發(fā)電機發(fā)電，為設(shè)備的控制系統(tǒng)和測量設(shè)備供電。
【專利說明】一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋環(huán)境監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[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(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、安全受威脅的嚴重局面，南海危機步步升級。為更好地對海洋環(huán)境進行探測和觀察，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。對于這些需要長期持續(xù)地在海洋中工作的監(jiān)測設(shè)備，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:
[0003]I)設(shè)備能夠攜帶的鋰電池數(shù)量有限，設(shè)備的工作壽命有限。同時，這些電池使得設(shè)備重量和體積較大。
[0004]2)由于投放位置遠，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，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充能量，這樣又大大的限制了其工作深度和廣度。
[0005]3)對于拋棄的設(shè)備，鋰電池會污染海洋環(huán)境。
[0006]4)電池容易發(fā)生故障，使設(shè)備達不到設(shè)計壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置，能夠利用海洋溫差為海洋監(jiān)測設(shè)備供電，且設(shè)備簡便、可靠性高、成本低、無污染、壽命長。
[0008]本發(fā)明的海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置，包括相變筒、活塞、單向閥1、高壓蓄能器、液壓馬達、發(fā)電機、閥門、低壓蓄能器和單向閥II;其中，高壓蓄能器位于低壓蓄能器的重力場上方，相變筒通過單向閥II與低壓蓄能器連接，高壓蓄能器通過單向閥I與相變筒連接，高壓蓄能器通過閥門與低壓蓄能器連接；液壓馬達位于高壓蓄能器與閥門之間的管路上，并與發(fā)電機連接；
[0009]其中，相變筒暴露在海水中，其內(nèi)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(tài)密度大于固態(tài)密度，且熔點介于表層海水和深層海水之間；低壓蓄能器中充裝惰性氣體和液壓油，高壓蓄能器中充裝惰性氣體；單向閥II的流通方向為低壓蓄能器流向相變筒；單向閥I的流通方向為相變筒流向高壓蓄能器。
[0010]本發(fā)明的海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置的供電方法，包括如下步驟:
[0011]步驟1，初始狀態(tài)時，所述供電裝置安裝在海洋監(jiān)測設(shè)備上，所述相變筒暴露在海水中，閥門、單向閥I和單向閥II均處于非導通狀態(tài)；
[0012]步驟2，供電裝置隨海洋監(jiān)測設(shè)備下潛、上浮，完成一個工作循環(huán)，供電裝置進行蓄電；
[0013]步驟3，當需要供電時，打開閥門，液壓馬達在液壓油的沖擊下轉(zhuǎn)動，并帶動發(fā)電機發(fā)電；當蓄能器壓力下降到初始值時，關(guān)閉閥門，發(fā)電完成，供電裝置回到初始狀態(tài)。
[0014]有益效果:
[0015]本發(fā)明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(shè)備上浮下潛的過程中反復地凝固與融化，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，控制高壓蓄能器釋放能量驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)動來帶動發(fā)電機發(fā)電，為設(shè)備的控制系統(tǒng)和測量設(shè)備供電。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，減少了對海洋環(huán)境的污染，提高了其工作可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，1-相變筒，2-固液相變材料，3-活塞，4-單向閥I，5-高壓蓄能器，6_液壓馬達，7-發(fā)電機，8-閥門，9-低壓蓄能器，10-單向閥II，11-液壓油。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0019]本發(fā)明提供了一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置，所述供電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、高壓蓄能器5、液壓馬達6、發(fā)電機7、閥門8、低壓蓄能器9和單向閥II 10，其中，高壓蓄能器5位于低壓蓄能器9的重力場上方，相變筒I通過單向閥II 10與低壓蓄能器9連接，高壓蓄能器5通過單向閥I 4與相變筒I連接，高壓蓄能器5通過閥門8與低壓蓄能器9連接，液壓馬達位于高壓蓄能器5與閥門8之間的管路上，并與發(fā)電機連接。其中，相變筒I暴露在海水中；單向閥II 10的流通方向為低壓蓄能器9流向相變筒I ;單向閥I 4的流通方向為相變筒I流向高壓蓄能器5o
[0020]其中，相變筒I的內(nèi)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(tài)密度大于固態(tài)密度，且熔點介于表層海水和深層海水之間；低壓蓄能器9中充裝氮氣和液壓油11，高壓蓄能器5中充裝氮氣。相變筒I的下部和高壓蓄能器5中也可以充裝一定的液壓油。
[0021]初始時，供電裝置隨海洋檢測設(shè)備懸浮在海水表面，相變筒I暴露在海水中，相變筒I內(nèi)的固液相變材料2呈液態(tài)，閥門8、單向閥I 4和單向閥II 10均處于非導通狀態(tài)。當海洋監(jiān)測設(shè)備下潛測量海洋參數(shù)時，海水溫度隨下潛深度增加逐步降低，當海水溫度降至固液相變材料2的融點以下時，固液相變材料2凝固，體積減小，壓力減小，單向閥10打開，低壓蓄能器中的液壓油11在氮氣的壓力下流向相變筒1，直至固液相變材料2體積不再變化；當設(shè)備重新上浮至海水表面時，隨著海水溫度的升高，大于相變材料熔點，相變筒I內(nèi)的固液相變材料2融化，體積增大，壓力增大，單向閥4導通，從低壓蓄能器9流入的液壓油11由相變筒I流向高壓蓄能器5，直至固液相變材料2的體積不再變化；當固液相變材料2的相變完成后，需要供電時，開啟閥門8，高壓蓄能器5中壓力高于低壓蓄能器9壓力，液壓油11由高壓蓄能器5流向低壓蓄能器9，從而驅(qū)動液壓馬達6轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機7發(fā)電。當高壓蓄能器5壓力下降到初始值時，關(guān)閉閥門8，發(fā)電完成。此時供電裝置回到初始狀態(tài)，完成了一個工作循環(huán)。
[0022]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置，其特征在于，包括相變筒(1)、活塞(3)、單向閥I (4)、高壓蓄能器(5)、液壓馬達(6)、發(fā)電機(7)、閥門(8)、低壓蓄能器(9)和單向閥II(1);其中，高壓蓄能器(5)位于低壓蓄能器(9)的重力場上方，相變筒⑴通過單向閥II(1)與低壓蓄能器(9)連接，高壓蓄能器(5)通過單向閥1(4)與相變筒⑴連接，高壓蓄能器(5)通過閥門(8)與低壓蓄能器(9)連接；液壓馬達(6)位于高壓蓄能器(5)與閥門⑶之間的管路上，并與發(fā)電機(7)連接； 其中，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，且熔點介于表層海水和深層海水之間；低壓蓄能器(9)中充裝惰性氣體和液壓油(11)，高壓蓄能器(5)中充裝惰性氣體；單向閥II (10)的流通方向為低壓蓄能器(9)流向相變筒⑴；單向閥1(4)的流通方向為相變筒(I)流向高壓蓄能器(5)。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述的海洋監(jiān)測設(shè)備的供電裝置的供電方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，初始狀態(tài)時，所述供電裝置安裝在海洋監(jiān)測設(shè)備上，所述相變筒(I)暴露在海水中，閥門(8)、單向閥1(4)和單向閥II(1)均處于非導通狀態(tài)； 步驟2，供電裝置隨海洋監(jiān)測設(shè)備下潛、上浮，完成一個工作循環(huán)，供電裝置進行蓄電； 步驟3，當需要供電時，打開閥門(8)，液壓馬達(6)在液壓油(11)的沖擊下轉(zhuǎn)動，并帶動發(fā)電機(7)發(fā)電；當蓄能器(5)壓力下降到初始值時，關(guān)閉閥門(8)，發(fā)電完成，供電裝置回到初始狀態(tài)。
【文檔編號】F03G7/05GK104481828SQ201410697390
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】田振華, 趙治平, 袁曉宇, 張輝, 周友援 申請人:中國船舶重工集團公司第七一〇研究所