CN113217262B - 一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋观测设备技术领域，且公开了一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，包括观测浮台、分配盘、传动连杆和驱动浮块，观测浮台的底端固定安装有传动空心管，分配盘的顶端固定安装有压力套筒，且传动空心管的底端与压力套筒的内壁之间活动套接，分配盘的内壁上活动套接有连接转盘，连接转盘的内部固定安装有传动连杆。该基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，对于分配盘和连接转盘及其上结构的设置，以便于根据连接转盘的旋转状态而接通进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ或是排气管道Ⅰ和排气管道Ⅱ，从而改变驱动浮块所受到的浮力大小及其重心位置以迫使其作上浮或下沉动作，进而为观测浮台的移动而提供有效地动力支持。

Description

一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构

技术领域

本发明涉及海洋观测设备技术领域，具体为一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构。

背景技术

海洋作为一种蕴藏极其可观且可使用资源的主体，为了在最大程度上提高人们对于海洋资源的开发和利用，需要对其进行大量的观测和探知，以增加人们对于海洋气候变化及资源分布状况的了解。

其中，波浪滑翔器作为一种利用波浪起伏为前进动力的无人自主航行器，利用滑翔翼板随波浪在上下移动过程中所产生的分力，进而驱动滑翔体向前移动，但是，该波浪滑翔器上的滑翔翼板体积较大且呈板状结构，其在水下沉浮的过程中所受到的海水的阻力较大，而且海水在月球引力的影响下会朝一个方向上发生流动现象，致使该波浪滑翔器所产生的驱动分力有相当大的一部分需要用来克服滑翔翼板所受到的海水阻力及流向的影响，进而导致其对于波浪能的驱动转换效率较为低下、航行的速度较为迟缓，极大地限制该波浪滑翔器对于海洋环境的观测、探知的范围及效率。

故，亟需一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，以有效解决上述现有波浪滑翔器中所存在的缺陷。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，具备对于海洋波浪能的驱动转换效率较高、有效地降低海水流动对该驱动机构所产生的阻力影响、提高了该移动观测平台的航行速度、增加了其对于海洋环境观测的范围及效率的优点，解决了现有的波浪滑翔器上的滑翔翼板体积较大且呈板状结构，其在水下沉浮的过程中所受到的海水的阻力较大，而且海水在月球引力的影响下会朝一个方向上发生流动现象，致使该波浪滑翔器所产生的驱动分力有相当大的一部分需要用来克服滑翔翼板所受到的海水阻力及流向的影响，进而导致其对于波浪能的驱动转换效率较为低下、航行的速度较为迟缓，致使该波浪滑翔器对于海洋环境的观测、探知的范围及效率较为低下的问题。

（二）技术方案

本发明提供如下技术方案：一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，包括观测浮台、分配盘、传动连杆和驱动浮块，所述观测浮台的底端固定安装有传动空心管，所述分配盘的顶端固定安装有压力套筒，且传动空心管的底端与压力套筒的内壁之间活动套接，所述分配盘的内壁上活动套接有连接转盘，所述连接转盘的内部固定安装有传动连杆，所述传动连杆的另一端与驱动浮块外表面的中部销接，且驱动浮块的内部中设有漂浮气囊，所述分配盘内腔的左侧分别开设有一组延伸至其外部的进气槽Ⅰ和进气槽Ⅱ，且进气槽Ⅰ的一端通过进气管道Ⅰ与压力套筒的内腔相连通，所述进气槽Ⅱ的一端通过进气管道Ⅱ与位于驱动浮块上的漂浮气囊内腔的一侧相连通，所述分配盘内腔的右侧分别开设有一组排气槽Ⅰ和排气槽Ⅱ，且排气槽Ⅰ的一端通过排气管道Ⅰ与外界相连通，所述排气槽Ⅱ的一端通过排气管道Ⅱ与位于驱动浮块上的漂浮气囊内腔的另一侧相连通，所述连接转盘外表面的一侧开设有连通环槽。

优选的，所述连通环槽的外部设为弧形结构，且其圆心角大于进气槽Ⅰ与进气槽Ⅱ所在位置的圆心角以及排气槽Ⅰ与排气槽Ⅱ所在位置的圆心角。

优选的，所述漂浮气囊外表面的底端设有配重压块，以在向漂浮气囊的内腔中填充气体或排出气体时，既增加了驱动浮块的浮力大小，同时，带动其上的配重压块发生移动以改变驱动浮块的重心，以使其发生不同方向上的倾斜动作。

优选的，所述驱动浮块内腔中的最大容积等于漂浮气囊带动驱动浮块的倾斜状态发生改变的临界值。

（三）有益效果

本发明具备以下有益效果：

1、该基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，对于驱动浮块及其上漂浮气囊的设置，通过改变驱动浮块浮力及重心位置的大小，以迫使驱动浮块在上浮或下沉的过程中呈“W”状的运行轨迹，并利用其所产生的分力来带动观测浮台发生移动，与现有的滑翔翼板技术相比，该驱动机构所受到的海水阻力及流向的影响较低，可以有效地提升该海洋移动观测平台的航行速度，进而提高了其对于海域观测及探知的范围及其工作效率。

2、该基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，对于分配盘和连接转盘及其上结构的设置，以便于根据连接转盘的旋转状态而接通进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ或是排气管道Ⅰ和排气管道Ⅱ，进而通过观测浮台利用波浪的上升而将压力套筒内腔中的气体压缩填充到漂浮气囊中，或是将漂浮气囊中所填充的气体排出，从而改变驱动浮块所受到的浮力大小及其重心位置以迫使其作上浮或下沉动作，进而为观测浮台的移动而提供有效地动力支持。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明分配盘的内部结构剖视图；

图3为本发明结构驱动浮块上浮时的受力简图；

图4为本发明结构驱动浮块下沉时分配盘内的气体流动示意图；

图5为本发明结构驱动浮块下沉时的受力简图；

图6为本发明结构驱动浮块上浮时分配盘内的气体流动示意图。

图中：1、观测浮台；2、传动空心管；3、压力套筒；4、分配盘；5、连接转盘；6、配重浮块；7、进气管道Ⅰ；8、排气管道Ⅰ；9、进气管道Ⅱ；10、排气管道Ⅱ；11、传动连杆；12、驱动浮块；13、漂浮气囊；14、进气槽Ⅰ；15、进气槽Ⅱ；16、排气槽Ⅰ；17、排气槽Ⅱ；18、连通环槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，包括观测浮台1、分配盘4、传动连杆11和驱动浮块12，观测浮台1的底端固定安装有传动空心管2，分配盘4的顶端固定安装有压力套筒3，且传动空心管2的底端与压力套筒3的内壁之间活动套接，分配盘4的内壁上活动套接有连接转盘5，连接转盘5的内部固定安装有传动连杆11，传动连杆11的另一端与驱动浮块12外表面的中部销接，且驱动浮块12的内部中设有漂浮气囊13，分配盘4内腔的左侧分别开设有一组延伸至其外部的进气槽Ⅰ14和进气槽Ⅱ15，且进气槽Ⅰ14的一端通过进气管道Ⅰ7与压力套筒3的内腔相连通，进气槽Ⅱ15的一端通过进气管道Ⅱ9与位于驱动浮块12上的漂浮气囊13内腔的一侧相连通，分配盘4内腔的右侧分别开设有一组排气槽Ⅰ16和排气槽Ⅱ17，且排气槽Ⅰ16的一端通过排气管道Ⅰ8与外界相连通，排气槽Ⅱ17的一端通过排气管道Ⅱ10与位于驱动浮块12上的漂浮气囊13内腔的另一侧相连通，连接转盘5外表面的一侧开设有连通环槽18。

其中，对于压力套筒3的设置，使其可以在自身的弹性作用下，可以通过传动空心管2而向其内腔中储存一定量的气体，以便于在需要的使用将其挤压输送到漂浮气囊13的内腔之中。

其中，在分配盘4外表面的底端可根据该海域洋流的特性选择性的适配相应大小质量的配重浮块6，以确保观测浮台1在海水浮力以及配重浮块6的重力作用下保持相对平衡的状态，并在波浪上下起伏的作用下而通过传动空心管2挤压压力套筒3的内腔中气体，以将其输送到位于驱动浮块12的漂浮气囊13中。

其中，在排气管道Ⅰ8的另一端上设有单向排气阀，以便于在排送漂浮气囊13内腔中的气体时，或是在该移动观测平台驱动机构正常运行时，不会出现海水经由排气管道Ⅰ8而倒灌入该机构上的现象。

本技术方案中，连通环槽18的外部设为弧形结构，且其圆心角大于进气槽Ⅰ14与进气槽Ⅱ15所在位置的圆心角以及排气槽Ⅰ16与排气槽Ⅱ17所在位置的圆心角。

其中，对于连通环槽18两端之间夹角的设置，以便于其在转动到极限位置上时，可以及时有效地连通进气槽Ⅰ14和进气槽Ⅱ15以在波浪上升时通过传动空心管2和压力套筒3向漂浮气囊13的内腔挤压输送气体以改变驱动浮块12的倾斜状态，或是及时有效地连通排气槽Ⅰ16和排气槽Ⅱ17，以将漂浮气囊13内腔中的气体排出。

本技术方案中，漂浮气囊13外表面的底端设有配重压块，以在向漂浮气囊13的内腔中填充气体或排出气体时，既增加了驱动浮块12的浮力大小，同时，带动其上的配重压块发生移动以改变驱动浮块12的重心，以使其发生不同方向上的倾斜动作。

其中，对于驱动浮块12上漂浮气囊13及其上配重压块的设置，并在传动连杆11的传动连接以及分配盘4和连接转盘5的作用下，通过不断的改变驱动浮块12的倾斜状态，使其在海面以下呈“W”状的运动轨迹以拖动观测浮台1向前移动。

本技术方案中，驱动浮块12内腔中的最大容积等于漂浮气囊13带动驱动浮块12的倾斜状态发生改变的临界值。

其中，对于驱动浮块12以及漂浮气囊13的设置，可以有效地降低其在海面以下时所受到的海水阻力及其流向的影响，并通过海水中的波浪能及其上的漂浮气囊13而改变驱动浮块12的倾斜方向以为观测浮台1的移动而提供动力，致使该驱动机构对于波浪能的驱动转化效率较高、航行的速度较快，进而有效地提高了该海洋移动观测平台观测、探知的范围及效率。

本实施例的使用方法和工作原理：

请参阅图3-4，当驱动浮块12处于斜向上的状态时，因受到海水的浮力影响，使其不断的向斜上方移动，在其斜上方分力的作用下而带动该海洋移动观测平台向前移动，并在传动连杆11的传动作用下而带动连接转盘5发生旋转动作，直至其上的连通环槽18连通排气管道Ⅰ8和排气管道Ⅱ10，进而使得漂浮气囊13中所填充气体通过排气管道Ⅱ10和排气管道Ⅰ8而排出，以迫使配重压块向一侧移动以改变驱动浮块12的重心位置，同时改变了驱动浮块12的浮力大小，使其发生向下倾斜的动作并下沉；

请参阅图5-6，当驱动浮块12发生向下倾斜的动作并下沉时，在其斜下方分力的作用下而带动该海洋移动观测平台向前移动，并在传动连杆11的传动作用下而带动连接转盘5发生旋转动作，直至其上的连通环槽18连通进气管道Ⅰ7和进气管道Ⅱ9，并在海浪上升的过程中在观测浮台1的作用下而带动传动空心管2向上移动以压缩压力套筒3内腔中的气体，使其通过进气管道Ⅰ7和进气管道Ⅱ9而输送到漂浮气囊13的内腔中，使其发生膨胀并带动其上的配重压块向另一侧移动以改变驱动浮块12的重心位置，并增加驱动浮块12所受到的浮力大小，使其发生向上倾斜并上浮；

进而使得该海洋移动观测平台上的驱动浮块12在波浪以及分配盘4和连接转盘5及其上结构的作用下，通过改变驱动浮块12的浮力及其重心的位置以迫使其呈现出“W”状的运动轨迹，并不断的带动观测浮台1向前移动，以完成对海洋区域范围内的观测及探知动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，包括观测浮台（1）、分配盘（4）、传动连杆（11）和驱动浮块（12），所述观测浮台（1）的底端固定安装有传动空心管（2），所述分配盘（4）的顶端固定安装有压力套筒（3），且传动空心管（2）的底端与压力套筒（3）的内壁之间活动套接；

其特征在于：所述分配盘（4）的内壁上活动套接有连接转盘（5），所述连接转盘（5）的内部固定安装在传动连杆（11）的一端，并带动连接转盘（5）随之发生旋转动作，所述传动连杆（11）的另一端与驱动浮块（12）外表面的中部销接，且驱动浮块（12）的内部中设有漂浮气囊（13），所述漂浮气囊（13）外表面的底端设有配重压块，在向漂浮气囊（13）的内腔中填充气体或排出气体的过程中，既增加了驱动浮块（12）的浮力大小，同时，可带动其上的配重压块发生移动以改变驱动浮块（12）的重心，进而使得该驱动浮块（12）发生不同方向上的倾斜动作；

所述分配盘（4）内腔的左侧分别开设有一组延伸至其外部的进气槽Ⅰ（14）和进气槽Ⅱ（15），且进气槽Ⅰ（14）的一端通过进气管道Ⅰ（7）与压力套筒（3）的内腔相连通，所述进气槽Ⅱ（15）的一端通过进气管道Ⅱ（9）与位于驱动浮块（12）上的漂浮气囊（13）内腔的一侧相连通，所述分配盘（4）内腔的右侧分别开设有一组排气槽Ⅰ（16）和排气槽Ⅱ（17），且排气槽Ⅰ（16）的一端通过排气管道Ⅰ（8）与外界相连通，所述排气槽Ⅱ（17）的一端通过排气管道Ⅱ（10）与位于驱动浮块（12）上的漂浮气囊（13）内腔的另一侧相连通，所述连接转盘（5）外表面的一侧开设有连通环槽（18），并在连通进气槽Ⅰ（14）和进气槽Ⅱ（15）时，使得驱动浮块（12）向一方倾斜并上浮，而在连通排气槽Ⅰ（16）和排气槽Ⅱ（17）时，使得驱动浮块（12）向另一方倾斜并下沉，并在上浮和下沉的过程中使得波浪对于驱动浮块（12）水平分力的方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，其特征在于：所述连通环槽（18）的外部设为弧形结构，且其圆心角大于进气槽Ⅰ（14）与进气槽Ⅱ（15）所在位置的圆心角以及排气槽Ⅰ（16）与排气槽Ⅱ（17）所在位置的圆心角。

3.根据权利要求2所述的一种基于波浪能的海洋移动观测平台驱动机构，其特征在于：所述驱动浮块（12）内腔中的最大容积等于漂浮气囊（13）带动驱动浮块（12）的倾斜状态发生改变的临界值。

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