Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии и способ управления его работой - RU2018140081A
Код документа: RU2018140081A
Формула
1. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии, содержащий:
первичный корпус, предназначенный для погружения в океанскую воду;
множество термоэлектрических модулей, каждый из которых имеет первую рабочую поверхность раздела, находящуюся в тепловом контакте с первичным корпусом;
теплопередающий элемент, находящийся в контакте со второй рабочей поверхностью раздела на указанном множестве термоэлектрических модулей; и
устройство накопления электроэнергии, соединенное с указанным множеством термоэлектрических модулей;
причем позиционирование первичного корпуса с созданием температурного градиента между первичным корпусом и теплопередающим элементом вызывает выработку электроэнергии термоэлектрическими модулями с зарядкой устройства накопления электроэнергии.
2. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 1, в котором устройство накопления электроэнергии включает в себя по меньшей мере одно из перезаряжаемой батареи и конденсатора.
3. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 2, в котором батарея является одной из следующего: литий-ионной, литий-ионной полимерной, никель-кадмиевой, никель-металлгидридной или свинцово-кислотной батареей.
4. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 2, в котором конденсатор содержит суперконденсатор на основе нанотехнологий.
5. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 1, в котором термоэлектрические модули включают в себя по меньшей мере одно из устройства на основе эффекта Пельтье с p-n-переходом и двигателя Стерлинга.
6. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 1, также содержащий:
электродвигатель, соединенный для приема энергии от устройства накопления электроэнергии;
движитель, приводимый в действие указанным электродвигателем;
плоскости управления, взаимодействующие с первичным корпусом; и
систему управления, выполненную с возможностью подачи сигналов управления на электродвигатель и плоскости управления согласно навигационному профилю.
7. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 6, в котором теплопередающий элемент содержит внутренний резервуар для хранения, выполненный с возможностью приема холодной океанской воды в первом положении и хранения холодной океанской воды во втором положении, причем навигационный профиль обеспечивает размещение первичного корпуса в горячем шлейфе гидротермального источника.
8. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 7, в котором внутренний резервуар для хранения включает в себя впускной заборник и выпускное отверстие, имеющие открытое положение для первого положения внутреннего резервуара для хранения и закрытое положение, переводящее внутренний резервуар для хранения во второе положение.
9. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 7, также содержащий балластную цистерну, выполненную с возможностью выборочного обеспечения вертикального положения первичного корпуса.
10. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 7, в котором внутренний резервуар для хранения также выполнен с возможностью приема горячей воды из горячего шлейфа гидротермального источника в первом положении, когда навигационный профиль обеспечивает размещение первичного корпуса в горячем шлейфе, и хранения горячей воды во втором положении, когда навигационный профиль обеспечивает размещение первичного корпуса в холодной воде океана, что вызывает появление обратного температурного градиента для управления работой термоэлектрических модулей с выработкой энергии для зарядки устройства накопления электроэнергии, и
трансформаторная схема выполнена с возможностью регистрации обратного тока, вырабатываемого термоэлектрическими модулями на основании обратного температурного градиента и обеспечения выпрямления для зарядки устройства накопления электроэнергии.
11. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 6, в котором теплопередающий элемент содержит теплорассеивающее устройство, установленное на верхней поверхности первичного корпуса и проходящее от нее, и
навигационный профиль вызывает по выбору всплытие первичного корпуса с открытием теплорассеивающего устройства из океанской воды.
12. Беспилотный подводный аппарат со сбором энергии по п. 6, в котором первичный корпус содержит верхнюю часть и нижнюю часть, которые разделены изолирующим барьером,
причем верхняя часть содержит теплопередающий элемент, а навигационный профиль вызывает по выбору всплытие из океанской воды первичного корпуса с открытием верхней части.
13. Способ управления работой беспилотного подводного аппарата, включающий:
захват холодной океанской воды во внутренний резервуар для хранения в первом положении;
перевод внутреннего резервуара для хранения во второе положение для хранения холодной океанской воды;
перемещение беспилотного подводного аппарата к месту расположения гидротермального источника с размещением первичного корпуса в "горячей зоне" шлейфа источника по сравнению с окружающей океанской водой; и
выработку энергии термоэлектрическими модулями на основании температурного градиента между первичным корпусом и внутренним резервуаром хранения для зарядки устройства накопления электроэнергии.
14. Способ по п. 13, также включающий наполнение ориентирующей балластной цистерны для ориентации беспилотного подводного аппарата в вертикальном положении.
15. Способ по п. 13, также включающий:
маневрирование с перемещением к открытой воде;
опорожнение внутреннего резервуара для хранения и
повторное наполнение внутреннего резервуара для хранения за счет работы впускного заборника и выпускного отверстия.
16. Способ по п. 13, также включающий управление работой беспилотного подводного аппарата согласно необходимому профилю миссии.
17. Способ по п. 16, также включающий:
повторное позиционирование в пределах шлейфа источника или перемещение к другому шлейфу источника для подзарядки устройства накопления электроэнергии.
18. Способ управления работой беспилотного подводного аппарата, включающий:
всплытие с открытием теплорассеивающего устройства воздействию открытого воздуха и
управление работой термоэлектрических модулей с обеспечением выработки электрической энергии для зарядки устройства накопления электроэнергии с использованием перепада температур между первичным корпусом, погруженным в океанскую воду, и теплорассеивающим устройством, находящимся в конвективном контакте с открытым воздухом.
19. Способ по п. 18, также включающий погружение беспилотного подводного аппарата по завершении зарядки.
20. Способ по п. 18, также включающий работу в погруженном состоянии согласно профилю миссии, определяемому системой управления.
