一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构

1.本实用新型涉及一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，属于水下机器人领域。


背景技术：

2.水下潜航器是指靠遥控或自动控制在水下航行的设备，以代替潜水员或小型载人潜艇进行深海探测、救生等水下作业。潜航器用于执行水下工程任务。目前潜航器存在深远海海底充电难的问题，因为充电系统对潮流能的利用率低，导致其充电问题出在一个瓶颈区。
3.海底观测网是由岸基站、海缆、海底主基站、海底设备适配站以及各种海底观测仪器设备构成的，用于对海洋进行观测的水下网络系统。而水下机器人作为海底观测网中的活动观测平台，通过连接到海底观测网上的充电接驳系统充电后获得电能，可实现持续观测。
4.现有海底充电接驳系统依赖海底观测网，不适用于海底观测网未建成的海域，而在海底观测网建成的海域中海底充电接驳系统的工作范围也受海底观测网中海缆长度的限制，且海底充电接驳系统完全依靠海缆的电能供应也将降低整个海底观测网的可靠性。同时现有的海底充电接驳系统多为“漏斗型”，该种接驳系统主要针对某种圆柱形水下机器人进行设计，无法适用于多种水下机器人，因此通用性较差。同时“漏斗型”接驳坞的能量来源仍为海底观测网主缆，一旦主缆发生故障，水下的机器人就无法进行及时充电，水下机器人电量耗尽后将无法继续工作。因此为了解决现有海底充电接驳系统工作范围受海底观测网中海缆长度限制以及海底充电接驳系统通用性差的问题，亟需一种可自供电的水下机器人海底无线充电接驳系统。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，可以有效解决上述问题。
6.本实用新型是这样实现的：
7.一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，包括外壳，所述外壳内置有充电电池，与发电系统连接，所述外壳上设置有充电单元；
8.所述充电单元包含充电接口和引导环以及定位结构，所述定位结构包含设置在引导环与充电接口之间的定位环，所述定位环靠近引导环端面上设置有若干个环绕充电接口中心线圆周分布的固定爪。
9.作为进一步改进的，所述定位结构还包含设置在定位环内部的齿盘，所述齿盘顶端面上设置有若干等速螺线槽，所述齿盘底端通过驱动器和电机机械连接。
10.作为进一步改进的，所述固定爪底部设置有卡齿，和若干等速螺线槽配合。
11.作为进一步改进的，在外壳底部连接锚系配重，并在所述外壳底部设置有释放器。
12.作为进一步改进的，所述引导环为漏斗状。
13.本实用新型的有益效果是：当需要充电时，外壳连同锚系配重一起沉入海底指定位置，通过发电系统发电，为定位结构和充电接口提供电源，引导水下机器人在电量耗尽后回到本设备及时进行充电，先经过引导环，引导水下机器人接驳充电接口进行充电；
14.在这个过程中，定位结构的电机工作，经过齿盘传动，引导若干个环绕充电接口中心线圆周分布的固定爪同步向中心线位置收缩，从而引导海洋设备上的充电插口向充电接口对应位置移动，实现二者的对接充电，进而解决海洋设备与外壳连接充电时，能定位至大致位置和角度，精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是本实用新型实施例提供一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构的结构示意图。
17.图2是本实用新型实施例提供一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构的定位结构结构示意图。
18.图3是本实用新型实施例提供一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构的定位结构局部剖面结构示意图。
19.图4是本实用新型实施例提供一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构的定位结构局部剖面结构示意图。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.参照图1-图4所示，本实用新型提供一种具体实施方式关于一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，包括外壳10，在实际使用过程中，在外壳10底部连接锚系配重，并在所述外壳10底部设置有释放器，这里的释放器是指海洋声学释放器是保障多种海洋仪器设
备实现布放与回收的设备。
23.当需要充电时，外壳10连同锚系配重一起沉入海底指定位置，而充电结束后，释放器启动，将锚系配重抛弃，外壳10整体上浮回收利用。
24.外壳10内置有充电电池101，与发电系统连接，所述外壳10上设置有充电单元102，这里所述的发电系统包含但不限于位于海洋内的水力发电系统和岸上的风力发电系统。
25.所述充电单元102包含充电接口1021，此处的充电接口1021为水密插件或磁充；所述外壳10内置有水下信标，起到水下定位作用，用用于向海洋设备或打捞的船只定位自身位置。
26.所述充电单元102还包含引导环1022，为漏斗状，用于引导水下机器人在电量耗尽后回到本设备及时进行充电先经过引导环1022，引导水下机器人接驳充电接口1021进行充电，而本实用新型本身自带发电系统，不收海缆范围限制，也可以使用海缆进行充电。
27.在引导环1022与充电接口1021之间还设有机械的定位结构1023，在图1未显示，在海洋设备连接时，通过机械定位的结构将海洋设备充电位置摆正并连接充电，解决海洋设备与外壳10连接充电时，能定位至大致位置和角度，精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。
28.更进一步，所述定位结构1023包含设置在引导环1022与充电接口1021之间的定位环3-1，所述定位环3-1靠近引导环1022端面上设置有若干个环绕充电接口1021中心线圆周分布的固定爪3-2，若干个固定爪3-2能够同步向中心线位置收缩，从而引导海洋设备上的充电插口向充电接口对应位置移动，实现二者的对接充电。
29.所述固定爪3-2靠近定位环3-1中间的内侧面上镌刻有若干凹槽，增大与水下机器人的摩擦力，固定水下机器人等海洋设备并不费力。
30.进一步，所述定位结构1023还包含设置在定位环3-1内部的齿盘3-3，所述齿盘3-3顶端面上设置有若干等速螺线槽3-4，所述齿盘3-3底端通过驱动器和电机3-5机械连接，所述电机3-5和本设备的发电系统接驳，实现运作。
31.更进一步，所述固定爪3-2底部设置有卡齿，和若干等速螺线槽3-4配合，让等速螺线槽3-4带动固定爪3-2向中心位置移动，来实现若干个固定爪3-2能够同步向中心线位置收缩或者扩张。
32.本实用新型的基本运行原理：
33.当需要充电时，外壳10连同锚系配重一起沉入海底指定位置，通过发电系统发电，为定位结构1023和充电接口1021提供电源，引导水下机器人在电量耗尽后回到本设备及时进行充电先经过引导环1022，引导水下机器人接驳充电接口1021进行充电；
34.在这个过程中，定位结构1023的电机3-5工作，经过齿盘3-3传动，引导若干个环绕充电接口1021中心线圆周分布的固定爪3-2同步向中心线位置收缩，从而引导海洋设备上的充电插口向充电接口对应位置移动，实现二者的对接充电，进而解决海洋设备与外壳10连接充电时，能定位至大致位置和角度，精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。
35.而充电结束后，固定爪3-2反向扩充，释放器启动，将锚系配重抛弃，外壳10整体上浮回收利用。
36.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原
则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，其特征在于，包括外壳(10)，所述外壳(10)内置有充电电池(101)，与发电系统连接，所述外壳(10)上设置有充电单元(102)；所述充电单元(102)包含充电接口(1021)和引导环(1022)以及定位结构(1023)，所述定位结构(1023)包含设置在引导环(1022)与充电接口(1021)之间的定位环(3-1)，所述定位环(3-1)靠近引导环(1022)端面上设置有若干个环绕充电接口(1021)中心线圆周分布的固定爪(3-2)。2.如权利要求1所述的一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，其特征在于，所述定位结构(1023)还包含设置在定位环(3-1)内部的齿盘(3-3)，所述齿盘(3-3)顶端面上设置有若干等速螺线槽(3-4)，所述齿盘(3-3)底端通过驱动器和电机(3-5)机械连接。3.如权利要求1所述的一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，其特征在于，所述固定爪(3-2)底部设置有卡齿，和若干等速螺线槽(3-4)配合。4.如权利要求1所述的一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，其特征在于，在外壳(10)底部连接锚系配重，并在所述外壳(10)底部设置有释放器。5.如权利要求1所述的一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，其特征在于，所述引导环(1022)为漏斗状。

技术总结
本实用新型提供了一种海洋设备充电燃料电池及其对接结构，包括外壳，外壳上设置有充电单元；充电单元包含充电接口和引导环以及定位结构，定位结构包含设置在引导环与充电接口之间的定位环，定位环靠近引导环端面上设置有若干个环绕充电接口中心线圆周分布的固定爪，当需要充电时，外壳连同锚系配重一起沉入海底指定位置，通过发电系统发电，为定位结构和充电接口提供电源，水下机器人在电量耗尽后回到本设备，若干个环绕充电接口中心线圆周分布的固定爪同步向中心线位置收缩，引导海洋设备上的充电插口向充电接口对应位置移动，实现二者的对接充电，解决海洋设备与外壳连接充电时，精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。精确定位连接进行充电的困难程度较高的问题。


技术研发人员：吴学文 叶成淼 王鹏 陈堃
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/5/9