一种利用海流能进行海底无线充电的装置的制作方法

本发明涉及水下无线充电技术领域，具体涉及一种利用海流能进行海底无线充电的装置。

背景技术：

海流能储量巨大，有多种开发形式，但是将其应用在水下无线充电领域未见报道。现有自治航行器主要采用高密度蓄能电池作为动力能源，大部分需要航行器回收充电后再作业，航行器容易暴露。或者利用太阳能对水下自治航行器进行充电，这种方式暴露的可能性更大。采用非接触无线自主充电的方式进行水下充电，可大幅简化自治航行器充电作业流程，并且能够增强其作业隐蔽性能和应用范围。

海底或者深海的水流速低、功率密度低、水流发电的能力低、透平效率低，不能够为自治航行器提供足够的能量供给。

现有技术中已有无线充电发明专利，但是大都在于无线充电部分，能量获取效率低下。需要发明一种无线充电装置能够解决能量获取部分与无线充电部分。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种利用海流能进行海底无线充电的装置，能够解决水下能量密度低的问题与非接触无线自主充电的问题，简单可靠。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括收缩涵道、储能模块、无线充电装置、发电机以及基于多传感器信息融合的机械手；所述收缩涵道内设有储能模块，所述储能模块与无线充电装置电连接，所述收缩涵道内设有发电机；

所述收缩涵道为纵向设置的圆环结构，收缩涵道中间为水平方向的水流通道，收缩涵道中间通道的两端为圆形开口，收缩涵道的中间通道的两端开口直径大、中间开口直径小，开口小的中间部分通过前支撑和后支撑安装有发电机，所述发电机前后分别设有前透平和后透平，所述前透平和后透平面向收缩涵道的两端设置；

所述收缩涵道内设有若干储能模块，所述储能模块之间通过电缆连接，所述收缩涵道的顶部和侧边分别设置无线充电装置，所述无线充电装置与储能模块电连接，无线充电装置具有自主识别装置；收缩涵道外侧安装有基于多传感器信息融合的、将自治航行器抓住并与收缩涵道紧密贴合的机械手，自治航行器具有与无线充电装置相对应的无线充电接收装置。

进一步的，所述无线充电装置内设有声呐模块，自治航行器内安装有对应的水声通信装置、控制装置与电池能量管理系统。

进一步的，所述收缩涵道的外侧安装有机械手，所述机械手安装在无线充电装置侧边，所述无线充电装置内部安装有感应装置以及控制系统，所述控制系统控制机械手对自治航行器的抓取，基于多传感器信息融合的机械手为角度传感器、位移传感器、应力传感器多传感器信息融合的机械手，能够保证机械手在抓取航行器时位置准确，力度合适。

采用上述结构后，本发明的优点在于：

1、收缩涵道中间的收缩水道可以将侧边的水流聚集，起到水流动能聚集的作用，将低密度的海流能变成高能量密度的水流，发电机可以利用透平吸收的水动能源源不断地为收缩涵道内部的储能模块充电，充分利用海流能进行充电；

2、自治航行器可以通过水声通信装置与无线充电装置的声呐模块进行通信，控制装置收到信号后控制无线充电接收装置进行自动对接充电，充电时，机械手可以自动抓取固定住自治航行器，使自治航行器稳定固定在收缩涵道上，不会因为水流或者其他因素与收缩涵道发生脱离或者碰撞；

3、基于多传感器信息融合的机械手能够在航行器进行充电时准确、稳固、无损地抓取固定住自治航行器，使自治航行器稳定固定在收缩涵道上，不会因为水流或者其他因素与收缩涵道发生脱离或者碰撞。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1和图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括收缩涵道1、储能模块2、无线充电装置4、发电机9以及基于多传感器信息融合的机械手13；收缩涵道1内设有储能模块2，储能模块2与无线充电装置4电连接，收缩涵道1内设有发电机9；

收缩涵道1为纵向设置的圆环结构，收缩涵道1中间为水平方向的水流通道，收缩涵道1中间通道的两端为圆形开口，收缩涵道1的中间通道的两端开口直径大、中间开口直径小，开口小的中间部分通过前支撑5和后支撑6安装有发电机9，发电机9前后分别设有前透平7和后透平8，前透平7和后透平8面向收缩涵道1的两端设置，收缩涵道1中间的收缩水道起到水流动能聚集的作用，将低密度的海流能变成高能量密度的水流，发电机9可以利用透平吸收的水动能源源不断地为收缩涵道1内部的高密度储能模块2充电。

收缩涵道1内设有若干储能模块2，储能模块2之间通过电缆3连接，收缩涵道1的顶部和侧边分别设置无线充电装置4，无线充电装置4与储能模块2电连接，无线充电装置4具有自主识别装置；收缩涵道1外侧安装有基于多传感器信息融合的、将自治航行器12抓住并与收缩涵道1紧密贴合的机械手13，自治航行器12具有与无线充电装置相对应的无线充电接收装置。

无线充电装置4内设有声呐模块，自治航行器12内安装有对应的水声通信装置、控制装置与电池能量管理系统，自治航行器12靠近无线充电装置4以后，接收无线充电装置4内的声呐模块发出的水声信号，通过水声通信装置能够自动与无线充电装置4对接并进行无线充电，具体的控制装置与电池能量管理系统、如何对接为现有技术，跟现有技术中的扫地机器人自动对接充电的原理相同，不再阐述。

收缩涵道1的外侧安装有机械手13，机械手13安装在无线充电装置4侧边，无线充电装置4内部安装有感应装置以及控制系统，控制系统控制机械手13对自治航行器12的抓取，基于多传感器信息融合的机械手13为角度传感器、位移传感器、应力传感器多传感器信息融合的机械手13，能够保证机械手13在抓取航行器时位置准确，力度合适。收缩涵道1通过海底桩10与海底固定，也可以不固定采用漂浮式，通过锚链与海底连接，机械手13能够将自治航行器12牢牢固定在无线充电装置4周围，稳定、高效完成无线充电，充电完成以后，通过控制系统的控制功能停止无线充电装置4的能量供应，提高自治航行器12水下续航时间，降低自治航行器12暴露风险。

工作原理：收缩涵道1中间是圆形水道，收缩涵道1两端开口较大、中间小，水流流经收缩涵道1在中间最窄部位水流速最快，收缩涵道1内部长方体是储能模块2，储能模块2做水密与耐压设计，能够承受海底水压而不出现渗水与漏水，储能模块2之间通过电缆3与水密接插件连接，前透平7和后透平8、发电机9吸收水流动能并将动能转化为电能输送到储能模块2，无线充电装置4固定于收缩涵道1的顶部与侧面，自治航行器12壳体有无线充电接收装置11；当自治航行器12巡航至收缩涵道1附近时，会通过水声通信装置与无线充电装置4的声呐模块进行通信，并自动寻找无线充电模块4进行无线充电，更容易实现自治航行器12的水下充电，当无线充电装置4与无线充电接收装置11接触以后，无线充电装置4内部安装的感应装置可以感应到充电的进行，控制系统控制机械手13对自治航行器12进行自动固定抓取，使自治航行器12稳定固定在收缩涵道1上，不会因为水流或者其他因素与收缩涵道1发生脱离或者碰撞，具体的感应装置与控制系统的结构和原理为成熟的现有技术，不再阐述。

本具体实施方式收缩涵道中间的收缩水道可以将侧边的水流聚集，起到水流动能聚集的作用，将低密度的海流能变成高能量密度的水流，发电机可以利用透平吸收的水动能源源不断地为收缩涵道内部的储能模块充电，充分利用海流能进行充电；自治航行器可以通过水声通信装置与无线充电装置的声呐模块进行通信，控制装置收到信号后控制无线充电接收装置进行自动对接充电，充电时，机械手可以自动抓取固定住自治航行器，使自治航行器稳定固定在收缩涵道上，不会因为水流或者其他因素与收缩涵道发生脱离或者碰撞。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。