本發(fā)明涉及潛水器，尤其是一種利用深海洋流充能的潛水器。

背景技術：

1、深海是地球上最神秘、最未被完全了解的區(qū)域之一，研究深海潛水器能幫助科學家探索深海的地質(zhì)構造、生物多樣性以及化學環(huán)境。研究深海潛水器不僅促進科學知識的積累，還能推動技術進步，為資源利用和環(huán)境保護提供支持，具有深遠的經(jīng)濟、社會和戰(zhàn)略意義。隨著最大下潛深度的不斷突破，一個新的問題隨之而來，如何在深水待更長時間，如果要在深海搭建實驗平臺，那么這個問題無論如何也繞不開。其中，能源的持續(xù)供應是解決這個問題的其中一個阻礙。

2、在深海海域的海底，海流能較為豐富，其它可利用能源卻十分匱乏。雖然海流能儲量豐富，但深海的洋流流速普遍較低，利用洋流進行發(fā)電的水下渦輪機技術所需的洋流流速較大，因此不適用于安裝在深海載人潛水器上進行發(fā)電，現(xiàn)有潛水器中并沒有能高效利用低速的深海洋流充能的裝置。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能利用低速洋流充能的利用深海洋流充能的潛水器。

2、技術方案：本發(fā)明所述的一種利用深海洋流充能的潛水器，包括船身，所述船身上設有若干個發(fā)電裝置，發(fā)電裝置包括長條狀的振子和設置在船身上的線圈；振子上連接有移動磁鐵，移動磁鐵滑動連接在線圈內(nèi)；發(fā)電時，潛水器調(diào)整船身方向使洋流流向與振子的軸線夾角范圍為（0°,180°），洋流驅動振子振動帶動移動磁鐵在線圈內(nèi)往復移動。

3、基于上述技術方案，發(fā)電裝置包括長條狀的振子，在發(fā)電時，調(diào)節(jié)船身方向，使得洋流流向不平行于振子的軸線，這樣，洋流流經(jīng)振子表面時基于流致振動原理，振子會在垂直于其軸線和洋流流向構成的平面的方向上發(fā)生往復振動，而振子連接有滑動連接在線圈內(nèi)的移動磁鐵，振子的往復振動會帶動移動磁鐵在線圈內(nèi)往復移動，進而使得線圈被動的切割磁感線實現(xiàn)發(fā)電，而流致振動可以在低流速條件下發(fā)生，因此基于該原理設計的發(fā)電裝置能利用低速洋流實現(xiàn)發(fā)電進而對潛水器進行充能。

4、作為優(yōu)選，所述振子為圓柱狀；發(fā)電時，潛水器調(diào)整船身方向使洋流流向與振子的軸線垂直。

5、圓柱狀的振子相較于其他形狀的振子在低流速情況下能更穩(wěn)定高效的引發(fā)流致振動，所以將振子的形狀設置成圓柱狀能提高發(fā)電裝置在深海中的發(fā)電效率；洋流流向與振子軸線垂直能更有效的驅動振子振動從而提高發(fā)電效率。

6、作為優(yōu)選，所述移動磁鐵沿著線圈的軸向平移。

7、移動磁鐵沿著線圈的軸向平移，相對于沿其他方向平移可移動的距離最遠，因為其滑動連接在線圈內(nèi)，如果沿其他方向移動，移動一段距離后就會被線圈阻礙，沿此方向可移動距離最大能使線圈更有效的切割磁感線。

8、作為優(yōu)選，所述振子設有連桿，移動磁鐵安裝在連桿上。

9、作為優(yōu)選，所述振子和連桿的軸線相互垂直。

10、基于流致振動原理，振子的振動方向會垂直于其軸線，振子和連桿的軸線相互垂直，振子的振動反向就平行于連桿的軸線，這樣能更好的帶動移動磁鐵在線圈內(nèi)滑動，如果振子和連桿軸線不垂直，振子振動時，連桿除了在軸向上，其他方向上也有移動量，容受到阻礙，降低發(fā)電效率。

11、作為優(yōu)選，所述發(fā)電裝置包括用于使振子恢復初始位置的復位裝置。

12、設置復位裝置能在發(fā)電結束后使得振子恢復到初始位置，能避免移動振子移動量過大，使得磁鐵從線圈中滑脫，同時，相較于簡單的限位裝置，復位裝置還能避免移動磁鐵抵接在線圈的某一端的限位裝置上，如果這樣的話，移動磁鐵向該限位裝置的方向移動時受阻，限制了移動磁鐵的移動量，會降低發(fā)電效率。

13、作為優(yōu)選，所述發(fā)電裝置沿著發(fā)電時洋流流向前后設置多個，后一個振子的初始位置位于前一個振子的尾部渦流范圍內(nèi)，連桿長度可調(diào)節(jié)。

14、多個發(fā)電裝置沿著發(fā)電時洋流流向前后設置，并且后一個振子的初始位置位于前一個振子的尾部渦流范圍內(nèi)，這樣前一個振子的尾部渦流相較于普通洋流還能提高后一個振子的振動，多個發(fā)電裝置如此設置能提高整體的發(fā)電效率；連桿長度可調(diào)節(jié)則可以根據(jù)不同情況靈活調(diào)整振子位置確保后一個振子的初始位置位于前一個振子的尾部渦流范圍內(nèi)。

15、作為優(yōu)選，所述復位裝置為設置在移動磁鐵軸向兩側的兩個固定磁鐵，每側的固定磁鐵與移動磁鐵相對面的磁極相同。

16、復位裝置采用兩個固定磁鐵能通過磁力使移動磁鐵在沒有外力作用時保持在兩個固定磁鐵中間固定的位置，這種復位裝置結構簡單易設置。

17、作為優(yōu)選，所述船身上設有束流殼，發(fā)電裝置設置在束流殼內(nèi)，束流殼的出口尺寸小于入口尺寸。

18、束流殼出口尺寸小于入口尺寸，這樣流經(jīng)束流殼的洋流流速會增加，而發(fā)電裝置設置在束流殼內(nèi)，能增加振子的振動，提高發(fā)電效率。

19、作為優(yōu)選，所述船身尾部設有螺旋槳，束流殼的出口包裹螺旋槳使得螺旋槳由束流殼中吸取海水。

20、螺旋槳通過從船身前方吸取海水再向后噴出推動潛水器前進，而束流殼出口將螺旋槳包裹在內(nèi)，使得螺旋槳只能由束流殼中吸取海水，進一步加速束流殼內(nèi)海水流速，從而提高發(fā)電效率。

21、有益效果：本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，其顯著效果為：通過在船身上設置線圈，線圈內(nèi)滑動連接有移動磁鐵，移動磁鐵與長條狀振子連接，并在發(fā)電時調(diào)整船身方向，使得洋流流向不平行于振子軸線方向，基于流致振動原理，就能利用低流速洋流使振子帶動移動磁鐵在線圈內(nèi)往復移動實現(xiàn)有效發(fā)電。

技術特征：

1.一種利用深海洋流充能的潛水器，包括船身（1），其特征在于：所述船身（1）上設有若干個發(fā)電裝置（2），發(fā)電裝置（2）包括長條狀的振子（3）和設置在船身（1）上的線圈（4）；振子（3）上連接有移動磁鐵（5），移動磁鐵（5）滑動連接在線圈（4）內(nèi)；發(fā)電時，潛水器調(diào)整船身方向使洋流流向與振子（3）的軸線夾角范圍為（0°,180°），洋流驅動振子（3）振動帶動移動磁鐵（5）在線圈（4）內(nèi)往復移動。

2.根據(jù)權利要求1所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述振子（3）為圓柱狀；發(fā)電時，潛水器調(diào)整船身方向使洋流流向與振子（3）的軸線垂直。

3.根據(jù)權利要求1所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述移動磁鐵（5）沿著線圈（4）的軸向平移。

4.根據(jù)權利要求3所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述振子（3）設有連桿（6），移動磁鐵（5）安裝在連桿（6）上。

5.根據(jù)權利要求4所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述振子（3）和連桿（6）的軸線相互垂直。

6.根據(jù)權利要求4所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述發(fā)電裝置（2）包括用于使振子（3）恢復初始位置的復位裝置。

7.根據(jù)權利要求6所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述發(fā)電裝置（2）沿著發(fā)電時洋流流向前后設置多個，后一個振子（3）的初始位置位于前一個振子（3）的尾部渦流范圍內(nèi)，連桿（6）長度可調(diào)節(jié)。

8.根據(jù)權利要求6所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述復位裝置為設置在移動磁鐵（5）軸向兩側的兩個固定磁鐵（7），每側的固定磁鐵（7）與移動磁鐵（5）相對面的磁極相同。

9.根據(jù)權利要求1所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述船身（1）上設有束流殼（8），發(fā)電裝置（2）設置在束流殼（8）內(nèi)，束流殼（8）的出口尺寸小于入口尺寸。

10.根據(jù)權利要求9所述的利用深海洋流充能的潛水器，其特征在于：所述船身（1）尾部設有螺旋槳（9），束流殼（8）的出口包裹螺旋槳（9）使得螺旋槳（9）由束流殼（8）中吸取海水。

技術總結
本發(fā)明公開了一種一種利用深海洋流充能的潛水器，包括船身，所述船身上設有若干個發(fā)電裝置，發(fā)電裝置包括長條狀的振子和設置在船身上的線圈；振子上連接有移動磁鐵，移動磁鐵滑動連接在線圈內(nèi)；發(fā)電時，潛水器調(diào)整船身方向使洋流流向與振子的軸線夾角范圍為（0°,180°），洋流驅動振子振動帶動移動磁鐵在線圈內(nèi)往復移動；振子為圓柱狀，振子設有連桿，移動磁鐵安裝在連桿上，發(fā)電裝置包括用于使振子恢復初始位置的復位裝置，發(fā)電裝置沿著發(fā)電時洋流流向前后并排設置多個，后一個振子的初始位置位于前一個振子的尾部渦流范圍內(nèi)，連桿長度可調(diào)節(jié)；本裝置能利用低速洋流充能。

技術研發(fā)人員：白旭,楊振邦,雷國強,章文,栗銘鑫
受保護的技術使用者：江蘇科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24