一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器。本發(fā)明包括A潛體和B潛體，A潛體通過系纜與B潛體相連接。本發(fā)明所提供的一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器續(xù)航能力強(qiáng)，噪聲低，推進(jìn)系統(tǒng)冗余度高。當(dāng)運(yùn)載器航行于有波浪存在的海域時(shí)，由波浪能提供推進(jìn)動(dòng)力；當(dāng)運(yùn)載器航行于無波浪存在、寬闊平靜的海域時(shí)，由太陽能提供推進(jìn)動(dòng)力。該運(yùn)載器的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可以使運(yùn)載器在多種海域航行，擴(kuò)大了其運(yùn)行范圍。
【專利說明】一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種無人海洋運(yùn)載器，特別是一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]由于沒有工作母船及臍帶電纜，自主式水下運(yùn)載器的能源供應(yīng)成為最重要的問題之一?，F(xiàn)有的自主式水下運(yùn)載器主要由一次電池或二次電池提供動(dòng)力，續(xù)航能力有限；并且采用常規(guī)的螺旋槳推進(jìn)，噪聲大，隱蔽性差?，F(xiàn)有的太陽能驅(qū)動(dòng)的自主式水下運(yùn)載器利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，為運(yùn)載器提供推進(jìn)動(dòng)力及通信、導(dǎo)航、控制等輔助動(dòng)力，在一定程度上增強(qiáng)了太陽能驅(qū)動(dòng)的自主式水下運(yùn)載器的續(xù)航能力。但是，可利用的太陽能在時(shí)間和空間上是分布不均的，導(dǎo)致現(xiàn)有的太陽能驅(qū)動(dòng)的自主式水下運(yùn)載器運(yùn)行范圍狹窄。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器。其能夠具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，噪聲低，推進(jìn)系統(tǒng)冗余度高；能夠在多種海域航行，擴(kuò)大運(yùn)行范圍。
[0007]本發(fā)明的構(gòu)思:可利用的太陽能在時(shí)間上夏季多而冬季少；在空間上，可利用的太陽能低緯度多而高緯度少。而可利用的波浪能在時(shí)間上冬季多而夏季少；在空間上，可利用的波浪能高緯度多而低緯度少。單一利用海洋波浪能作為運(yùn)載器的推進(jìn)動(dòng)力，則同樣存在運(yùn)載器運(yùn)行范圍太局限的問題。從太陽能和海洋波浪能在時(shí)間和空間上的分布規(guī)律可以得出，這兩者無論在時(shí)間上的分布還是在空間上的分布，都具有非常好的互補(bǔ)性。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器，包括A潛體和B潛體兩部分，A潛體通過系纜與B潛體相連接。
[0009]所述的B潛體包括B潛體機(jī)身、六片B潛體機(jī)翼、舵、高度計(jì)。B潛體機(jī)身呈魚形狀，B潛體機(jī)身兩側(cè)分別與六片B潛體機(jī)翼連接，B潛體機(jī)身尾部與舵連接，B潛體機(jī)身首部與高度計(jì)連接，B潛體機(jī)身背部與系纜連接。
[0010]所述的A潛體包括A潛體機(jī)身、A潛體機(jī)翼、太陽能電池板、電源管理模塊、數(shù)據(jù)采集與控制模塊、彈性外膽、彈性內(nèi)膽、常閉電磁閥、微型泵、A步進(jìn)電機(jī)、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、A鋰離子電池組、B步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、B鋰離子電池組、天線、GPS接收機(jī)、航行姿態(tài)傳感器、測(cè)速儀、測(cè)深儀；
A潛體機(jī)身背部與A潛體機(jī)翼連接，A潛體機(jī)翼上面與太陽能電池板連接，A潛體機(jī)身尾部分別與天線和GPS接收機(jī)連接，A潛體機(jī)身首部和中部耐壓殼體內(nèi)分別與電源管理模塊、數(shù)據(jù)采集與控制模塊、彈性內(nèi)膽、常閉電磁閥、微型泵、A步進(jìn)電機(jī)、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、A鋰離子電池組、B步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、B鋰離子電池組、航行姿態(tài)傳感器機(jī)械連接，A潛體機(jī)身尾部導(dǎo)流罩內(nèi)與彈性外膽機(jī)械連接，A潛體機(jī)身前底部與測(cè)速儀連接，A潛體機(jī)身后底部與測(cè)深儀連接，A潛體機(jī)身中底部與系纜連接；
A步進(jìn)電機(jī)與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端機(jī)械連接，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端與A鋰離子電池組機(jī)械連接，用于調(diào)節(jié)運(yùn)載器的俯仰角步進(jìn)電機(jī)與蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端機(jī)械連接，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端與B鋰離子電池組機(jī)械連接，用于調(diào)節(jié)運(yùn)載器的橫滾角；
彈性外膽分別通過常閉電磁閥和微型泵與彈性內(nèi)膽管路連接，常閉電磁閥和微型泵均與電源管路模塊電路連接，電源管路模塊還分別與A鋰離子電池組、B鋰離子電池組和太陽能電池板電路連接；
天線、GPS接收機(jī)、電源管理模塊、A步進(jìn)電機(jī)、B步進(jìn)電機(jī)、航行姿態(tài)傳感器、測(cè)速儀、測(cè)深儀、高度計(jì)均與數(shù)據(jù)采集與控制模塊電路連接，構(gòu)成了運(yùn)載器的通信導(dǎo)航及控制系統(tǒng)。
[0011]B潛體始終處于負(fù)浮力狀態(tài)，A潛體浮力可調(diào)，彈性外膽和彈性內(nèi)膽中充滿了防凍液壓油。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器續(xù)航能力強(qiáng)，噪聲低，推進(jìn)系統(tǒng)冗余度高。當(dāng)運(yùn)載器航行于有波浪存在的海域時(shí)，由波浪能提供推進(jìn)動(dòng)力；當(dāng)運(yùn)載器航行于無波浪存在、寬闊平靜的海域時(shí)，由太陽能提供推進(jìn)動(dòng)力。該運(yùn)載器的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可以使運(yùn)載器在多種海域航行，擴(kuò)大了其運(yùn)行范圍。
[0013]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的總體布置示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的波浪能推進(jìn)系統(tǒng)原理圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的太陽能推進(jìn)系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖中:LA潛體、2.B潛體、3.系纜、4.B潛體機(jī)身、5.B潛體機(jī)翼、6.舵、7.A潛體機(jī)身、8.A潛體機(jī)翼、9.太陽能電池板、10.電源管理模塊、11.數(shù)據(jù)采集與控制模塊、12.彈性外膽、13.彈性內(nèi)膽、14.常閉電磁閥、15.微型泵、16.A步進(jìn)電機(jī)、17.絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、18.A鋰離子電池組、19.B步進(jìn)電機(jī)、20.蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、21.B鋰離子電池組、22.天線、23.GPS接收機(jī)、24.航行姿態(tài)傳感器、25.測(cè)速儀、26.測(cè)深儀、27.高度計(jì)。
[0018]

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
[0020]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括:A潛體1、B潛體2、系纜3、B潛體機(jī)身4、B潛體機(jī)翼5、舵6、A潛體機(jī)身7、A潛體機(jī)翼8、太陽能電池板9、電源管理模塊10、數(shù)據(jù)采集與控制模塊11、彈性外膽12、彈性內(nèi)膽13、常閉電磁閥14、微型泵15、A步進(jìn)電機(jī)16、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17、A鋰離子電池組18、B步進(jìn)電機(jī)19、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20、B鋰離子電池組21、天線22、GPS接收機(jī)23、航行姿態(tài)傳感器24、測(cè)速儀25、測(cè)深儀26、高度計(jì)27。
[0021]一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器包括A潛體I和B潛體2兩部分，A潛體I通過系纜3與B潛體2相連接。B潛體機(jī)身4呈魚形狀，B潛體機(jī)身4兩側(cè)分別與六片B潛體機(jī)翼5連接，B潛體機(jī)身4尾部與舵6連接，B潛體機(jī)身4首部與高度計(jì)27連接，B潛體機(jī)身4背部與系纜3連接。
[0022]A潛體機(jī)身7背部與A潛體機(jī)翼8連接，A潛體機(jī)翼8上面與太陽能電池板9連接，A潛體機(jī)身7尾部分別與天線22和GPS接收機(jī)23連接，A潛體機(jī)身7首部和中部耐壓殼體內(nèi)分別與電源管理模塊10、數(shù)據(jù)采集與控制模塊11、彈性內(nèi)膽13、常閉電磁閥14、微型泵15、A步進(jìn)電機(jī)16、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17、A鋰離子電池組18、B步進(jìn)電機(jī)19、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20、B鋰離子電池組21、航行姿態(tài)傳感器25機(jī)械連接，A潛體機(jī)身7尾部導(dǎo)流罩內(nèi)與彈性外膽12機(jī)械連接，A潛體機(jī)身7前底部與測(cè)速儀25連接，A潛體機(jī)身7后底部與測(cè)深儀26連接，A潛體機(jī)身7中底部與系纜3連接。
[0023]A步進(jìn)電機(jī)16與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17的一端機(jī)械連接，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17的另一端與A鋰離子電池組18機(jī)械連接，用于調(diào)節(jié)運(yùn)載器的俯仰角。B步進(jìn)電機(jī)19與蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20的一端機(jī)械連接，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20的另一端與B鋰離子電池組21機(jī)械連接，用于調(diào)節(jié)運(yùn)載器的橫滾角。
[0024]彈性外膽12分別通過常閉電磁閥14和微型泵15與彈性內(nèi)膽13管路連接，常閉電磁閥14和微型泵15均與電源管路模塊10電路連接，電源管路模塊10還分別與A鋰離子電池組18、B鋰離子電池組21和太陽能電池板9電路連接。
[0025]天線22、GPS接收機(jī)23、電源管理模塊10、A步進(jìn)電機(jī)16、B步進(jìn)電機(jī)19、航行姿態(tài)傳感器24、測(cè)速儀25、測(cè)深儀26、高度計(jì)27均與數(shù)據(jù)采集與控制模塊11電路連接，構(gòu)成了運(yùn)載器的通信導(dǎo)航及控制系統(tǒng)。
[0026]B潛體2始終處于負(fù)浮力狀態(tài)，A潛體I浮力可調(diào)，彈性外膽12和彈性內(nèi)膽13中充滿了防凍液壓油。
[0027]當(dāng)運(yùn)載器的A潛體I位于海面時(shí)，太陽能電池板9將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，電源管路模塊10將電能送往A鋰離子電池組18和B鋰離子電池組21中存儲(chǔ)起來，并對(duì)A鋰離子電池組18和B鋰離子電池組21起到過充電和過放電保護(hù)的作用。與此同時(shí)，運(yùn)載器與遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行無線通信。
[0028]當(dāng)運(yùn)載器航行于有波浪存在的海域時(shí)，由波浪能提供推進(jìn)動(dòng)力。A潛體I處于正浮力狀態(tài)，浮于海面，并且運(yùn)載器處于正浮力狀態(tài)。
[0029]當(dāng)A潛體I隨波浪上升時(shí)，B潛體機(jī)翼5隨邊在水動(dòng)力的作用下以導(dǎo)邊軸線向下旋轉(zhuǎn)一角度，B潛體機(jī)翼5上產(chǎn)生的升力在水平方向的分力驅(qū)使B潛體2向前運(yùn)動(dòng)，B潛體2通過系纜3牽引A潛體I向前運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)載器整體向前運(yùn)動(dòng)；
當(dāng)A潛體I隨波浪下降時(shí)，B潛體機(jī)翼5隨邊在水動(dòng)力的作用下以導(dǎo)邊軸線向上旋轉(zhuǎn)一角度，B潛體機(jī)翼5上產(chǎn)生的升力在水平方向的分力驅(qū)使B潛體2向前運(yùn)動(dòng)，B潛體2通過系纜3牽引A潛體I向前運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)載器整體向前運(yùn)動(dòng)。舵6用于控制B潛體2的航向。
[0030]當(dāng)運(yùn)載器航行于無波浪存在、寬闊平靜的海域時(shí)，由太陽能提供推進(jìn)動(dòng)力。常閉電磁閥14通電開啟，使彈性外膽12中的防凍液壓油流入彈性內(nèi)膽13，運(yùn)載器體積減小、浮力減小，并開始下潛。與此同時(shí)，A步進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17使A鋰離子電池組19向運(yùn)載器首部運(yùn)動(dòng)，運(yùn)載器姿態(tài)調(diào)節(jié)為俯首，A潛體機(jī)翼8上產(chǎn)生的升力在水平方向的分力驅(qū)使A潛體向前運(yùn)動(dòng)，A潛體I通過系纜3牽引B潛體2向前運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)載器整體向前運(yùn)動(dòng)。
[0031]當(dāng)運(yùn)載器到達(dá)預(yù)定海洋深處時(shí)，微型泵15通電工作，使彈性內(nèi)膽13中的防凍液壓油泵入彈性外膽12，運(yùn)載器體積增加、浮力增加，并開始上浮。與此同時(shí)，A步進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17使A鋰離子電池組19向運(yùn)載器尾部運(yùn)動(dòng)，運(yùn)載器姿態(tài)調(diào)節(jié)為昂首，A潛體機(jī)翼8上產(chǎn)生的升力在水平方向的分力驅(qū)使A潛體向前運(yùn)動(dòng)，A潛體I通過系纜3牽引B潛體2向前運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)載器整體向前運(yùn)動(dòng)。此外，還可以通過B步進(jìn)電機(jī)19驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20使B鋰離子電池組21順時(shí)針或逆時(shí)針偏心旋轉(zhuǎn)一角度，調(diào)節(jié)運(yùn)載器橫滾角，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載器螺旋回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器，其特征在于:包括A潛體(I)和B潛體⑵兩部分，A潛體⑴通過系纜(3)與B潛體⑵相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器，其特征在于:所述的B潛體⑵包括B潛體機(jī)身⑷、六片B潛體機(jī)翼(5)、舵(6)、高度計(jì)(27) ；B潛體機(jī)身⑷呈魚形狀，B潛體機(jī)身(4)兩側(cè)分別與六片B潛體機(jī)翼(5)連接，B潛體機(jī)身(4)尾部與舵(6)連接，B潛體機(jī)身(4)首部與高度計(jì)(27)連接，B潛體機(jī)身(4)背部與系纜(3)連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的波浪能和太陽能混合動(dòng)力推進(jìn)的無人海洋運(yùn)載器，其特征在于:所述的A潛體(I)包括A潛體機(jī)身(7)、A潛體機(jī)翼(8)、太陽能電池板(9)、電源管理模塊(10)、數(shù)據(jù)采集與控制模塊(11)、彈性外膽(12)、彈性內(nèi)膽(13)、常閉電磁閥(14)、微型泵(15)、A步進(jìn)電機(jī)(16)、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)、A鋰離子電池組(18)、B步進(jìn)電機(jī)(19)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)、B鋰離子電池組(21)、天線(22)、GPS接收機(jī)(23)、航行姿態(tài)傳感器(24)、測(cè)速儀(25)、測(cè)深儀(26)； A潛體機(jī)身(7)背部與A潛體機(jī)翼⑶連接，A潛體機(jī)翼⑶上面與太陽能電池板(9)連接，A潛體機(jī)身(7)尾部分別與天線(22)和GPS接收機(jī)(23)連接，A潛體機(jī)身(7)首部和中部耐壓殼體內(nèi)分別與電源管理模塊(10)、數(shù)據(jù)采集與控制模塊(11)、彈性內(nèi)膽(13)、常閉電磁閥(14)、微型泵(15)、A步進(jìn)電機(jī)(16)、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)、A鋰離子電池組(18)、B步進(jìn)電機(jī)(19)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)、B鋰離子電池組(21)、航行姿態(tài)傳感器(25)機(jī)械連接，A潛體機(jī)身(7)尾部導(dǎo)流罩內(nèi)與彈性外膽(12)機(jī)械連接，A潛體機(jī)身(7)前底部與測(cè)速儀(25)連接，A潛體機(jī)身(7)后底部與測(cè)深儀(26)連接，A潛體機(jī)身(7)中底部與系纜⑶連接； A步進(jìn)電機(jī)(16)與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的一端機(jī)械連接，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的另一端與A鋰離子電池組(18)機(jī)械連接出步進(jìn)電機(jī)(19)與蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)的一端機(jī)械連接，蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)的另一端與B鋰離子電池組(21)機(jī)械連接； 彈性外膽(12)分別通過常閉電磁閥(14)和微型泵(15)與彈性內(nèi)膽(13)管路連接，常閉電磁閥(14)和微型泵(15)均與電源管路模塊(10)電路連接，電源管路模塊(10)還分別與A鋰離子電池組(18)、B鋰離子電池組(21)和太陽能電池板(9)電路連接； 天線(22)、GPS接收機(jī)(23)、電源管理模塊(10)、A步進(jìn)電機(jī)(16)、B步進(jìn)電機(jī)(19)、航行姿態(tài)傳感器(24)、測(cè)速儀(25)、測(cè)深儀(26)、高度計(jì)(27)均與數(shù)據(jù)采集與控制模塊(11)電路連接。
【文檔編號(hào)】B63H19/02GK104229111SQ201310231805
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】楊海, 李光, 李為, 管文生, 劉鋒華, 王欣安 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所