[发明专利]一种自供能水下航行测流速与照明的装置及方法在审
申请号: | 202310381474.4 | 申请日: | 2023-04-11 |
公开(公告)号: | CN116359542A | 公开(公告)日: | 2023-06-30 |
发明(设计)人: | 朱红钧;谢宜蒲;高岳;钟家文;唐堂 | 申请(专利权)人: | 西南石油大学 |
主分类号: | G01P5/00 | 分类号: | G01P5/00;G01P1/00;H02K35/02;B63C11/52;B63B45/02;F21V33/00;F21W131/403 |
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地址: | 610500 四*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 自供 水下 航行 测流 照明 装置 方法 | ||
本发明涉及一种自供能水下航行测流速与照明的装置及方法,装置由金属框架焊接组成,金属框架中间的隔板将装置分为流致振动模块和电磁模块两部分。流致振动模块位于隔板左侧较大的区域,包含三根由弹簧支撑的串列菱形柱和一块防水的橡胶隔膜。电磁模块位于隔板右侧,当水流通过菱形柱时,在菱形柱后方会形成涡街,产生压差,使橡胶隔膜变形,带动永磁铁平移穿梭线圈,产生电能。同时,橡胶隔膜的变形程度反映了流入金属框架流速的大小,由该流速减去水下机器人自身的运行速度,即可得到海流的实际流速。
技术领域
本发明属于水下机器人与航行器测速领域,具体涉及一种自供能水下航行测流速与照明的装置及方法。
背景技术
我国海洋工程技术的发展重心已从浅海转向深海,面对深海复杂的物理环境,水下机器人与水下航行器等作业工具已成为深海开发的开拓先锋与运行卫士。它们承担了海底搜索、勘探、海底管道检查和打捞等工作,尤其在海洋油气工程领域有着广泛地应用,如勘探前需要水下机器人对海底地形进行地貌检测和排查,输运时需要水下机器人巡查海管与海洋立管、清除生物附着与监测管道的服役状态,开采时需要水下机器人开关采油时阀门。水下机器人的航行速度往往是自定义的,但所在水深处的海流流速未知;此外,水下机器人的照明需要耗能,蓄电池用完后即进入夜盲作业状态。因此,如何更为准确地测量水下机器人与航行器周围的海流速度,且不消耗额外能量实现自供能照明,是一举两得的改进方案。
发明内容
基于背景技术中提出的问题,本发明的目的在于提供一种自供能水下航行测流速与照明的装置及方法。
为了实现上述目的,本发明装置采用如下技术方案:
一种自供能水下航行测流速与照明的装置由金属框架构成,包括流致振动模块和电磁模块两部分,金属框架为长方体框架,其中间有一层隔板将金属框架分为左、右两层。
流致振动模块位于金属框架的左侧空间较大的一层。流致振动模块由三根串列布置的等边菱形柱与弹簧、橡胶隔膜组成,在每根菱形柱的跨中两侧都通过弹簧连接至金属框架的内壁,形成弹性支承系统,使菱形柱只能沿着弹簧的轴向运动。菱形柱两两之间的间距L1和L2取菱形柱边长a的1~4倍,根据实际海流环境调整间距L1和L2的大小。在三根菱形柱的侧后方的隔板上固定着一块防水橡胶隔膜,橡胶隔膜具有防腐蚀、耐热、耐介质、耐压、耐屈挠、灵敏度高的特点。当橡胶隔膜两侧存在压差时,橡胶隔膜会发生变形。
电磁模块位于金属框架右侧空间较小的一层,该层四周均由金属板封闭,不透水。电磁模块由一块永磁体和线圈组成,在橡胶隔膜的右侧固定着一块圆柱形永磁铁,在永磁铁的外侧围绕着固定在金属框架内壁的线圈,线圈的内径大于永磁铁,且线圈与永磁铁同轴。永磁铁在橡胶隔膜变形时于线圈内部穿梭。在电磁模块所在侧的金属框架两端壁外侧安有水下探照灯,线圈连接至水下探照灯。
利用所述的自供能水下航行测流速与照明的装置提供一种自供能水下航行测流速与照明的方法。在水下机器人的两侧壁固定安装本装置,在水下机器人运动时,海水流过串列的菱形柱体,产生尾涡干涉并在最后一根菱形柱后方形成涡街,诱导橡胶隔膜产生变形,橡胶隔膜的变形程度反映了流入金属框架流速的大小,由该流速减去水下机器人自身的运行速度,即可得到海流的实际流速。变形的橡胶隔膜带动永磁铁在线圈中平移穿梭运动,切割磁感应线而产生电能。产生的电能传输给水下探照灯,照亮局部的水域环境。因而,在流速测量的同时实现了自供能。
本发明由于采取以上技术方案,具有以下优点:
1.本发明充分利用海流驱动装置运转,不需要额外消耗能量,操作方便。
2.本发明原理简单且易安装,便于更换和使用。在测量流速的同时可以发电,实现海流能的同步利用。
附图说明
图1本发明装置的装配示意图
图2本发明装置的拆分示意图
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