[发明专利]一种温差能驱动的海洋剖面探测浮标及其工作方法

说明书

本发明涉及一种温差能驱动的海洋剖面探测浮标及其工作方法，属于海洋探测技术领域，包括换热管和外壳，换热管内盛有相变材料，并通过管路与能量转换箱连接，能量转换内也为相变材料，其内设有换热皮囊；蓄能器与能量转换箱经单向阀A相连接，蓄能器还分别与电磁换向阀A和电磁换向阀B连接，电磁换向阀A与液压马达相连接，电磁换向阀B与液压缸B连接，同时通过节流口和电磁换向阀C与液压缸A连接，液压缸B与液压缸A相连接，且其管路上设置有单向阀B和齿轮泵，齿轮泵连接有步进电机；所述液压缸A通过单向阀C与换热皮囊相连接。本发明由温差发电驱动，并且能够实现浮力的精准控制，进而完成不同情况下的海洋探测。

技术领域

本发明涉及一种温差能驱动的海洋剖面探测浮标及其工作方法，具体为一种集成温差能相变储热发电并能够实现固定深度探测的海洋探测浮标，属于海洋探测技术领域。

背景技术

海洋探测浮标是各国进行海洋资源探测、开发的重要设备，其通过调节浮力大小来实现在海水中上下循环的剖面运动，并且在运动过程中持续监测海洋参数。

目前，已经投入使用的浮标多采用锂电池供能，为了延长浮标的使用寿命，各机构纷纷把目光投向海水中蕴含的各种能源。表层海水和深层海水之间以温度差形式储存着丰富的热能，而浮标的运动形式恰好是在表层海水与深层海水中往返，因此采用温差能供电的新型浮标成为大家研究的重点。新型浮标利用表层海水与深层海水的温度差以及浮标上下剖面运动的工作特性，完成传热工质的相变，工质发生体积变化进而将海水的温差能转化为液压能并进行发电以给装置提供能源。

随着海洋探测的需求增加，单纯的上下运动过程已经不能满足探测需要，亟需一种利用温差能驱动并且可以实现定深悬浮控制的海洋探测浮标，同时现有的面向海洋仪器供电的温差能发电方案换热结构复杂且效率较低，本发明也给予了改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种温差能驱动的海洋剖面探测浮标及其工作方法，由温差发电驱动，并且能够实现浮力的精准控制，进而完成不同情况下的海洋探测。

本发明采用以下技术方案：

一种温差能驱动的海洋剖面探测浮标，包括换热管和外壳，所述外壳由壳体和两端的浮力材料组成，所述壳体内设置有能量转换箱、蓄能器、电磁换向阀A、电磁换向阀B、电磁换向阀C、液压马达、发电机、齿轮泵、液压缸A和液压缸B；

所述换热管内盛有相变材料，并通过管路与能量转换箱连接，所述能量转换箱为一圆柱形结构，其内也为相变材料，所述能量转换箱内设有换热皮囊，是温差能转换液压能的重要结构，换热皮囊内为液压油，与相变材料互不接触；

所述蓄能器与能量转换箱经单向阀A相连接，以储存转化出的液压能，单向阀A可以防止蓄能器释能时油液反向流动，所述蓄能器还分别与电磁换向阀A和电磁换向阀B连接，分别控制发电回路与浮力控制回路，电磁换向阀A与液压马达相连接，液压马达还连接有发电机和储能模块，共同组成发电回路，电磁换向阀B与液压缸B连接，同时通过节流口和电磁换向阀C与液压缸A连接，液压缸B与液压缸A相连接，且其管路上设置有单向阀B和齿轮泵，所述齿轮泵连接有步进电机；所述液压缸A通过单向阀C与换热皮囊相连接，形成回油路；所述蓄能器、液压缸B和液压缸A分别连接有压力计A、压力计B和压力计C，分别用于测量蓄能器、液压缸B和液压缸A的压力；

所述液压缸B连接有一外皮囊，所述外皮囊位于底部的浮力材料中，所述底部的浮力材料上设有开孔，通过开孔将外皮囊暴露在海水中。

本发明的整个装置分为三大部分，分别为换热部分、发电部分、浮力调节部分，换热部分由换热管、能量转换箱、换热皮囊、蓄能器组成；发电部分由蓄能器、电磁换向阀、液压马达、发电机、整流电路以及蓄电池组成；浮力调节部分由电磁换向阀、液压缸A、液压缸B、外皮囊、齿轮泵、步进电机组成，本发明通过对液压原理的设计，对几个功能进行了分区，让系统互不干扰，运行的更加稳定。