一种机械液压双驱动的分布式波浪能漂浮电站

本发明属于波浪能发电，尤其涉及一种机械液压双驱动的分布式波浪能漂浮电站。

背景技术：

1、目前来看，随着人类社会的发展与进步，传统化石能的弊端逐渐显现，能源逐渐枯竭，化石能无法避免污染。故而新能源是人类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源。由统计数据，我们可以得知我国近海波高分布状况表现为:渤海和黄海沿岸海域平均波高较小，年平均波高0.5m；东海沿岸海域波高较大，福建北磲站年平均波高可达1.3m；南海海域波高小于东海沿岸海域，年平均波高约0.8m。波浪周期也呈现出北部海域小于南海海域。我国近海离岸20km一线的波浪能蕴藏量为1599.52x104 kw，理论年发电量1401.17x108kw-h，技术可开发装机容量为1470.59x104kw，年发电量1288.22x104kwh。而这些能源在当下被利用的极不充分，如果能把这些波浪能加以利用可以极大程度上缓解沿海能源差距。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前，对海洋波浪能主要利用的是水面波浪能，对水下涌浪能的利用较少，且国内外仅有移动通讯基站建于近海海上，用于军事通讯的信息基站还未有报道。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种机械液压双驱动的分布式波浪能漂浮电站。

2、本发明是这样实现的，一种机械液压双驱动的分布式波浪能漂浮电站，包括：

3、发电装置，包括水上发电部分和水下发电部分，水上发电部分采用波浪能—液压能/机械能—电能以及太阳能发电的转换方式，首先四个浮筒随着波浪起伏运动，经由液压杆做往复运动从而产生液压流向蓄能器，并通过换向阀换向，推动油缸带动发电机发电，机械齿轮传动带动发电机发电，将波浪能转换为液压能；水下部分采用涌浪能—机械能—电能转换方式，水下叶轮在涌浪推动下高速转动，直接带动发电机旋转发电，同时两侧的齿轮通过传动带动发电机发电，两种方式结合从而保证在低浪高条件下的充电效率；

4、蓄电装置，采用蓄电池将发电装置的电能收集起来，进行能量的储存加以导线连接作为全设备的能源供给装置，从而在其他装置需要时给信息基站和浮力调节装置提供电能，保障信息传递储存功能与子姿态调节功能的稳定运行，保证装置的正常作用；

5、信息基站信号收发装置，以信息基站信号收发装置作为全作品的信息储存传递中枢，以独特的处理体系与模式进行模拟收到无人机发送的信息，以模拟陆基软件连接gps导航定位具体位置然后进行一个信息反馈，在信息处理中形成闭合环路，从而构成一个简单有效的信息处理机制。

6、浮力调节与缓冲装置，由4个垂直螺旋桨以及步进电机、接收机、解码器、遥控箱组成，用于实现整个装置的上浮与下潜运动，通过无人机所提供的信号与指令的接收来达到调节水舱水量，下沉时，推杆推动浮筒大臂向上，使浮筒垂直于平面，减少浮力，同时通过潜浮推进器加控制器的组合，四个螺旋桨推进器向下拉平台进水下；

7、定位装置，gps模块收发至控制器显示屏，摄像头视频通过无线模块传回接受端显示器，能实时监测装置的位置信息和周边环境，并确定装置位置；

8、充电装置，用于在无人机底部按装金属件脚腿，平台面安装电磁铁通断，远程控制通断，实现无人机固定；

9、控制装置，采用无线控制箱控制，对作品功能进行整合控制，上侧依次为无人机无线充电按钮、下潜隐蔽螺旋桨按钮、姿态调整按钮、红外无线监控按钮；中间负责通过摇杆控制无线监控转动，下方为控制箱充电接口与其开关按钮。

10、进一步，发电装置还包括：舱室上部设有两块长110mm、宽60mm，两块长宽80*80mm覆盖etfe膜的pet单晶硅阳能板，利用智能稳压技术，通过四块为一组的连接方式，控制四盏led灯，形成无人机的降落平台，并且太阳能组合板用过光伏发电能为的锂电池提供6v/3.72w的稳定电压；

11、进一步，浮力调节与缓冲装置还包括：通过传感器定深控制深度，从而控制浮力大小以进行上浮与下潜，同时通过缓冲装置的调节姿态避免波浪过大导致装置损坏，减小装置晃动幅度，从而稳定装置姿态。

12、进一步，充电装置还包括：采用无线充电原理，通过在发送和接收端各安置一个线圈，发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号，接收端线圈收到电磁信号并且将电磁信号转变为电流，从而达到无线充电的目的。

13、进一步，控制装置还包括：遥控箱通过摆动手柄，将信号传送给接收机，接收机发出ppm信号至解码器，解码后输出pwm信号，从而使电机转动带动螺旋桨，实现垂直运动。

14、本发明提供了一种操作分布式波浪能漂浮电站的方法，包括以下步骤：

15、利用发电装置的水上发电部分将波浪能转换为液压能/机械能，进而转换为电能，同时集成太阳能发电方式；

16、利用发电装置的水下发电部分将涌浪能转换为机械能，进而转换为电能；

17、通过蓄电装置收集并储存上述电能，为电站的其他装置提供能源保障；

18、利用信息基站信号收发装置模拟接收无人机发送的信息，并进行信息处理与反馈；

19、通过浮力调节与缓冲装置接收无人机信号与指令，调节水舱水量，实现电站的上浮与下潜；

20、利用定位装置实时监测电站的位置信息和周边环境；

21、通过充电装置采用电磁铁远程控制通断，实现无人机的固定与充电；

22、使用控制装置整合控制各功能部件，包括无人机的充电、电站的浮沉、姿态调整以及无线监控的转动等操作。

23、本发明提供了一种控制分布式波浪能漂浮电站中无人机无线充电的方法，包括以下步骤：

24、在充电装置中安置发送端线圈，并在无人机上安置接收端线圈；

25、当无人机需要充电时，通过控制装置中的无人机无线充电按钮，启动无线充电功能；

26、发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号；

27、无人机上的接收端线圈接收到电磁信号，并将其转换为电流，为无人机充电；

28、在充电过程中，通过控制装置监控充电状态，确保充电安全和效率。

29、本发明提供了一种利用分布式波浪能漂浮电站进行位置监测与调整的方法，包括以下步骤：

30、利用定位装置中的gps模块实时监测电站的位置信息；

31、通过定位装置中的摄像头拍摄电站周边环境的图像；

32、将位置信息和图像数据发送至信息基站信号收发装置进行储存和传递；

33、根据需要，通过控制装置中的姿态调整按钮，调整电站的姿态，以适应不同的波浪条件；

34、若需要调整电站的位置，通过控制装置中的摇杆操作，控制电站的移动方向和速度；

35、在电站移动过程中，持续利用定位装置进行位置监测，确保电站到达预定位置。

36、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

37、第一，本作品聚焦海上无人机信息化作战，形成蓄电池-无人机-信号基站体系，推广后，可以在大洋上利用波浪能、涌浪能以及太阳能对装置和无人机供电，减轻了后期维护更换电池的压力，做到循环供电与绿色发电，助力绿色低碳转型与可持续性发展。通过自姿态与浮力控制保证隐蔽性和稳定性，同时对无人机海洋勘测提供信息存储传递功能，可为无人机海上信息侦察与海上反潜作出贡献。

38、本作品利用波浪能、涌浪能以及太阳能发电，能以较高效率为无人机作战提供后勤基础，为扩大无人作战体系半径做出贡献,符合我国提出的碳达峰与碳中和观念，有助于我国绿色能源发展与利用，同时21世纪是海洋世纪，人类向大海索取资源已成为必然趋势。然而远离大陆开发海洋，人们最需要的是拥有足够的电能和淡水。而利用海洋波浪能发电这一新技术的出现，为深入开发海洋资源提供了途径，而本作品作为复合型发电装置，建造本设备时难度和成本比其它波能装置低，而抗台风能力又比其它漂浮式和固定式波能装置高，目前我国已将这类波能装置发展成为独立的发电与制淡(水)先进系统。故而本作品未来前景广阔。

39、第二，本发明的主要创新体现在以下几点：

40、(1)设计了上水下互补发电，利用了海面上的波浪能，太阳能和海面下的涌浪能，提高了供电效能，实现了电能的生产、存储、利用一体化设计。

41、(2)设计了具有水中自姿态控制功能的系统，设置浮力调节装置，满足平时潜水隐蔽，战时上浮工作，提高了装置的安全性与寿命。

42、(3)实现了发电储能和信息通信的结合，为无人机提供信息交互支持。通过信息通信模块的集成，实现了与陆地基地、空中无人机群的实时定位与远程通信。

43、(4)实现无线充电功能，无人机降落平台采用磁吸固定，预埋无线充电模块。

44、第三，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

45、本发明样机的最大蓄电量为6000毫安时，其配套实验无人机，电池容量为2453毫安时，一次约能飞行30分钟，本作品充满电一次性可为两架半无人机充满电，或者相当于为一架无人机提供约1.225小时飞行的电量。

46、本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：本发明的技术方案采用水上波浪能太阳能复合发电，在海上通过磁吸固定，为无人机实现了无人平台的无线充电，填补了国内外业内的技术空白。

47、第四，本发明提供的机械液压双驱动的分布式波浪能漂浮电站展现了一种创新的海洋能源利用方案，旨在有效收集和转换波浪能以及太阳能，以提供持续的能源供给。它通过以下几个关键组成部分解决了现有技术面临的一些问题：

48、1.发电装置的创新设计：结合了水上与水下的发电技术，不仅提高了发电效率，还能够保证在各种海浪条件下，包括低浪高条件下的有效发电。这一设计解决了传统波浪能发电效率不稳定和应用范围有限的问题。

49、2.蓄电装置的应用：通过蓄电池收集并储存电能，确保了能源供给的连续性和稳定性。这对于提高系统的能源利用率和满足远离陆地设施的能源需求尤为重要，解决了能源储存和供给的问题。

50、3.信息基站信号收发装置：这个组成部分使得装置能够有效地进行信息储存和传递，确保了海上设备之间的通信以及与陆基控制中心的联系。这解决了远程控制和实时监控在海洋能源设备中的挑战。

51、4.浮力调节与缓冲装置：通过精密控制设备的浮力，可以实现装置的上浮与下潜，适应不同的海洋环境。这不仅提高了装置的适应性和稳定性，还解决了在恶劣海况下维持操作的难题。

52、5.定位和监控系统的整合：集成了gps定位和视频监控功能，能够实时监测装置的位置和周边环境，这对于确保设备安全运行和有效监控环境状况至关重要。

53、6.充电装置的设计：为无人机等设备提供了充电平台，通过电磁铁实现远程控制通断，解决了无人机等设备在海洋环境中能源补给的问题。

54、7.控制装置的无线控制：使得操作者能够远程整合控制装置的多项功能，提高了操作的便利性和装置的灵活性。

55、本发明提供的分布式波浪能漂浮电站通过其独特的设计和技术集成，解决了传统波浪能发电效率低下、能源存储和供给不稳定、远程监控和控制困难等技术难题，为海洋能源的开发和利用提供了新的思路和解决方案。