[发明专利]一种基于反转差速水轮机的海底供电系统

说明书

一种基于反转差速水轮机的海底供电系统，包括水下航行器、无线充电及接驳装置、支架、重力基座、数据传输模块、组合反转式水轮机、行星齿轮机构、磁传动装置、静密封腔体和发电模块；本发明利用太阳轮与齿圈的转速差及行星轮的扭矩合成，实现了低转速高自启动性能的多叶片水轮机与高转速高效率的H型水轮机的组合，使得该装置同时具备低流速启动特性及高效发电特性。

技术领域

本发明属于海底供电技术领域，特别涉及一种基于反转差速水轮机的海底供电系统。

背景技术

海洋尤其是深海的探索开发，依赖于海洋科学技术的发展。而任何海洋科学观点的产生、海洋学科的发展，都必须以可靠的观测数据为基础。水下自主航行器是新型的海洋环境移动观测设备，它拥有自主的动力和导航系统，可以装载各种传感器，对海洋环境进行动态、立体的观测。但是受到电池容量的限制，水下自主航行器的运行范围和工作时间很有限，需要船基回收站进行能量的补充，这大大限制了水下自主航行器的观测的范围，也极大的增加的观测成本。海洋浮标潜标也是一种重要的海洋观测设备，同样是由于电池容量的限制，其运行周期小于60天，不能长时间观测海洋数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反转差速水轮机的海底供电系统，以解决海底观测设备不能连续长时间工作，限制了水下自主航行器的观测的范围，也极大的增加的观测成本的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于反转差速水轮机的海底供电系统，包括水下航行器、无线充电及接驳装置、支架、重力基座、数据传输模块、组合反转式水轮机、行星齿轮机构、磁传动装置、静密封腔体和发电模块；静密封腔体设置在重力基座上，发电模块设置在静密封腔体内部；支架的一端设置在静密封腔体的侧面，组合反转式水轮机的顶部连接支架的另一端，组合反转式水轮机的底部通过磁传动装置连接发电模块，行星齿轮机构设置在组合反转式水轮机的内部，用于力矩合成与传输；无线充电及接驳装置设置在支架上，且与发电模块连接，用于给水下航行器供电；数据传输模块连接支架，用于水下航行器的数据传输。

进一步的，组合反转式水轮机包括三叶片H型水轮机、阻力型多叶片水轮机和两叶片水轮机；三叶片H型水轮机位于阻力型多叶片水轮机的上方，两叶片水轮机设置在三叶片H型水轮机的内侧，两叶片水轮机和三叶片H型水轮机通过行星齿轮机构连接阻力型多叶片水轮机。

进一步的，三叶片H型水轮机通过上下两个端板固定，两个端板中心点之间设置有中心轴，两叶片水轮机设置在三叶片H型水轮机内侧的端板之间，两叶片水轮机的叶片为半圆叶片；两叶片水轮机的直径是三叶片H型水轮机的一半；阻力型多叶片水轮机通过上下两个端板固定，两个端板中心点之间设置有中心轴。

进一步的，行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、外齿圈、齿轮传动杆和中心齿轮；太阳轮与三叶片H型水轮机的中心轴连接，外齿圈设置在三叶片H型水轮机的下端板中心处，外齿圈与阻力型多叶片水轮机的圆柱空腔连接，圆柱空腔连接阻力型多叶水轮机的上下两个端板，太阳轮和外齿圈之间设置有若干行星轮，其中一个行星轮通过齿轮传动杆和中心齿轮啮合；中心齿轮位于阻力型多叶片水轮机下端板中心处。

进一步的，磁传动装置包括上磁传动装置和下磁传动装置，上磁传动装置和下磁传动装置均包括若干中心对称安装的永磁体，永磁体的充磁方式为厚度方向充磁，相邻永磁体的磁极安装方式相反；中心齿轮与上磁传动部件连接，上磁传动装置安装于组合反转式水轮机的下底面，下磁传动装置安装在静密封腔体内部，与发电模块连接。