用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器及方法技术

本发明专利技术公开一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器及方法，在随同航行器入水下潜过程中，风速风向传感器由承压腔体承受海水压力作用，并通过密封圈防止密封腔体进水，使密封腔体内零部件受到保护；风速风向传感器的密封腔体外器件均为机械式零部件，在海水中浸泡无损坏。在海洋风动无人航行器出水并漂浮在海面过程中，风速风向传感器通过计算风杯带动脉冲齿轮切割光电感应组件光束的频率以实施风速测量；通过检测光电感应组件光束穿过格雷码盘夹缝时产生角度偏转以实施风向测量。

【技术实现步骤摘要】
用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器及方法
本专利技术属于气象监测仪器领域，具体涉及一种用于海洋风动无人航行器并具备千米级水深防水、耐压能力的的风速风向传感器。
技术介绍
海洋风动无人航行器是一种可利用海表风能实现航行推进的海洋无人航行器，此种借助环境风能推进的方式可显著降低航行器的能量消耗，增强航行器续航能力与自持力。海洋风动无人航行器需配备风速风向传感器，传感器在航行过程中可获取风速、风向信息并为航行器的风帆转角、水舵转角、航速设定控制提供参考数据。海洋无人航行器的航行工况环境对风速风向传感器的防水、耐压性能提出了更高要求，一方面，要求风速风向传感器在航行器处于水面航行阶段可暴露在海表环境下进行数据采集工作，另一方面，要求风速风向传感器可随航行器进行千米级深度的水下潜行。现有各型商用风速风向传感器(光电式、电磁式、皮托管式、热式、超声波式等)防水性能至多达到水下10m长时浸泡能力，其与海洋风动无人航行器的千米级深度防水、耐压要求有显著差距。因此，现有商用风速风向传感器对海洋风动无人航行器并不适用，需研制一种适用于海洋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器，其特征在于，包括水密插头(1)、底座(2)、承压外壳(3)、承压端盖(4)、浸水外壳(5)、外转轴(6)、第一轴承(7)、第二轴承(8)、外挡圈(9)、平面联轴器外磁盘(10)、平面联轴器内磁盘(11)、第三轴承(12)、第四轴承(13)、内转轴(14)、内挡圈(15)、电路板(16)、测量元件、传感器组件和光电感应组件(26)；/n所述底座(2)、承压外壳(3)、承压端盖(4)均为回转体结构，承压端盖(4)、承压外壳(3)、底座(2)沿回转轴线竖直方向由上至下依次设置并组成风速风向传感器的防水承压密封腔体；所述水密插头(1)安装在底座(2...

【技术特征摘要】
1.一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器，其特征在于，包括水密插头(1)、底座(2)、承压外壳(3)、承压端盖(4)、浸水外壳(5)、外转轴(6)、第一轴承(7)、第二轴承(8)、外挡圈(9)、平面联轴器外磁盘(10)、平面联轴器内磁盘(11)、第三轴承(12)、第四轴承(13)、内转轴(14)、内挡圈(15)、电路板(16)、测量元件、传感器组件和光电感应组件(26)；
所述底座(2)、承压外壳(3)、承压端盖(4)均为回转体结构，承压端盖(4)、承压外壳(3)、底座(2)沿回转轴线竖直方向由上至下依次设置并组成风速风向传感器的防水承压密封腔体；所述水密插头(1)安装在底座(2)底部回转轴线处的螺纹孔内；
所述浸水外壳(5)为回转体结构并沿回转轴线竖直安装在承压端盖(4)上部，浸水外壳(5)的回转轴线处设有第一圆形凹槽(501)和第二圆形凹槽(503)，第一圆形凹槽(501)和第二圆形凹槽(503)内分别安装有所述第一轴承(7)和第二轴承(8)，外转轴(6)安装在第一轴承(7)、第二轴承(8)的轴承内圈中并能够绕回转轴线360°转动，外转轴(6)通过轴肩与第一轴承(7)内圈上端面轴向接触定位，外转轴(6)通过沟槽安装有所述外挡圈(9)，并通过外挡圈(9)实现与第二轴承(8)内圈下端面的轴向接触定位；外转轴(6)底部插入平面联轴器外磁盘(10)中心孔中；外转轴(6)顶部安装有测量元件；
所述平面联轴器内磁盘(11)、第三轴承(12)、第四轴承(13)、内转轴(14)、内挡圈(15)、电路板(16)沿回转轴线竖直方向由上至下依次放置在防水承压密封腔体内；承压外壳(3)中部回转轴线处设置有第三圆形凹槽(301)和第四圆形凹槽(303)，第三圆形凹槽(301)和第四圆形凹槽(303)内分别安装有所述第三轴承(12)和第四轴承(13)，内转轴(14)安装在第三轴承(12)、第四轴承(13)的轴承内圈中并能够绕回转轴线360°转动，内转轴(14)通过轴肩与第四轴承(13)内圈下端面轴向接触定位，内转轴(14)通过沟槽安装有所述内挡圈(15)，并通过内挡圈(15)实现与第三轴承(12)内圈上端面的轴向接触定位；内转轴(14)顶部插入平面联轴器内磁盘(11)中心孔中；内转轴(14)底部安装有传感器组件；所述电路板(16)为圆形并安装在底座(2)的上端面中心处，光电感应组件(26)焊接在电路板(16)上并用于风速、风向测量；
所述平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)构成一组非接触式磁性联轴器；平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)沿轴向磁化且充磁方向相反。


2.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器，其特征在于，所述水密插头(1)与底座(2)采用轴向密封形式，底座(2)下端面中心处设置有光滑凹台面，水密插头(1)端面设置有沟槽，沟槽中嵌入有密封圈实现水密插头(1)与底座(2)间的防水密封；所述底座(2)下端面设置有周向均布的安装螺纹底孔(201)；安装螺纹底孔(201)用于同海洋风动无人航行器的水平安装面连接紧固，并保持风速风向传感器回转轴线处于竖直方向；水密插头(1)用于同海洋风动无人航行器水密电缆连接，实现为风速风向传感器24VDC供电及串口数据传输功能。


3.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器，其特征在于，承压端盖(4)下端面和底座(2)上端面均设有沟槽，沟槽中嵌入有密封圈实现承压端盖(4)与承压外壳(3)、底座(2)与承压外壳(3)间的防水密封；承压端盖(4)、底座(2)在端面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚楠，王树新，刘冰汐，刘崇义，张宏伟，王延辉，刘玉红，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12