[发明专利]基于阻力型螺旋叶片水轮机集群的单电机海底供电站

说明书

基于阻力型螺旋叶片水轮机集群的单电机海底供电站，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、阻力型螺旋叶片水轮机发电阵列、行星齿轮机构、磁传动装置、静密封腔体和发电模块；本发明利用行星齿轮系统将三个同型号的阻力型螺旋叶片水轮机组成一个发电阵列，并将三个轮机的功率通过太阳轮与外齿圈及磁传动装置将功率传递给双转子电机，进而给储能电池蓄能。

技术领域

本发明属于海底供电技术领域，特别涉及基于阻力型螺旋叶片水轮机集群的单电机海底供电站。

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基于阻力型螺旋叶片水轮机集群的单电机海底供电站，以解决现有技术观测范围有限，观测成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于阻力型螺旋叶片水轮机集群的单电机海底供电站，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、阻力型螺旋叶片水轮机发电阵列、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，阻力型螺旋叶片水轮机发电阵列设置在两个平行的行星齿轮机构之间，下方的行星齿轮机构通过磁传动装置连接发电模块；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，行星齿轮机构包括太阳轮、外齿圈、行星轮和连接轴；连接轴的两端分别设置有太阳轮，太阳轮外部设置外齿圈，外齿圈和太阳轮之间设置有三个行星轮，三个行星轮的中心通过行星架连接。

进一步的，阻力型螺旋叶片水轮机发电阵列包括三个阻力型螺旋叶片水轮机，三个阻力型螺旋叶片水轮机设置在连接轴两端的行星轮之间；每个三个阻力型螺旋叶片水轮机的上下均有圆形端板，通过圆形端板连接行星轮。

进一步的，阻力型螺旋叶片水轮机的高径比在2～3之间，相邻两个水轮机的间距是1.2～2倍水轮机直径距离，相邻两个水轮机的相位差是90度，三个阻力型螺旋叶片水轮机呈正三角形布置。

进一步的，发电模块包括双转子发电机和充电电池；双转子发电机连接充电电池，双转子发电机包括内转子和外转子。

进一步的，磁传动装置包括第一磁传动装置、第二磁传动装置、第三磁传动装置和第四磁传动装置；第一磁传动装置上方设置有安装圈，第一磁传动装置上方的安装圈和外齿圈连接，第三磁传动装置中心的主轴与太阳轮连接，第二磁传动装置下方设置有安装圈，第二磁传动装置下方的安装圈与双转子发电机的外转子连接，第四磁传动装置下方的中心轴与双转子发电机的内转子连接；第一磁传动装置、第二磁传动装置、第三磁传动装置和第四磁传动装置均由两组若干中心对称安装的永磁体组成，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，永磁体的磁极安装方向和相邻的永磁体安装方向相反。