本發(fā)明涉及海洋勘探裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)，隨著人類對(duì)海洋發(fā)展的逐漸重視，各國(guó)都對(duì)海洋的利用和開發(fā)加大投入。其中海洋所蘊(yùn)藏的巨大經(jīng)濟(jì)利益以及在政治上的重要地位，使得各國(guó)對(duì)海洋權(quán)利的爭(zhēng)奪日趨激烈。于是，各種各樣的無(wú)人海洋觀測(cè)、開發(fā)工具不斷涌現(xiàn)。但是，這些無(wú)人航行器的續(xù)航能力受到了其攜帶能源的限制，能源的供給大大限制了移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、大范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)活動(dòng)。因此我們需要致力開發(fā)出一套不再受能源限制而能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的大范圍作業(yè)，且無(wú)需維護(hù)，成本耗費(fèi)較低的自主操作平臺(tái)，以延伸人類了解世界海洋的觸角。

現(xiàn)有幾種比較有特點(diǎn)的海洋勘探裝置，

有纜水下機(jī)器人：也稱無(wú)人遙控潛水器，在潛器后面拖帶長(zhǎng)長(zhǎng)電纜，由操縱人員控制其航行和作業(yè)的潛器。它本身不攜帶能源，能源通過電纜由母船提供。由于電纜的限制，使其工作范圍大大受限。有纜水下機(jī)器人的工作必須有母船進(jìn)行配合，因母船的工作海域與工作海況受到限制，所以有纜水下機(jī)器人無(wú)法做到全天候的監(jiān)測(cè)，并且其經(jīng)濟(jì)型較差。

無(wú)人水面水下航行器：航行器工作時(shí)能源由自身攜帶蓄電池提供，在工作過程中，沒有外部能源的供給，續(xù)航能力受到了其攜帶能源的限制?，F(xiàn)在大多數(shù)無(wú)人水面航行器會(huì)利用太陽(yáng)能進(jìn)行輔助供電，在一定程度上可以緩解續(xù)航能力較差的缺陷。

水下滑翔機(jī)：在滑翔機(jī)航行過程中，水下滑翔機(jī)借助機(jī)體內(nèi)部質(zhì)量分布的調(diào)整改變機(jī)體重心和浮心的相對(duì)位置，以產(chǎn)生橫滾力矩和俯仰力矩，配合方向舵對(duì)其自身的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)的螺旋運(yùn)動(dòng)和垂直剖面內(nèi)的鋸齒形運(yùn)動(dòng)。巧妙的通過調(diào)整凈浮力與姿態(tài)來獲取前進(jìn)的動(dòng)力，續(xù)航力大大增強(qiáng)。然而，由于單純使用浮力驅(qū)動(dòng)方式，水下滑翔機(jī)在水下只能做鋸齒形和螺旋回轉(zhuǎn)軌跡航行，其航跡控制和定位精度低，航速慢，在風(fēng)浪較大的海面可能會(huì)出現(xiàn)隨波逐流的情況。

波浪滑翔機(jī)：波浪滑翔機(jī)由水面浮體、中間纜繩與水下滑翔機(jī)組成。在隨波浪起伏過程中，通過纜繩的作用，使水下滑翔機(jī)隨波浪上升與下沉，利用機(jī)翼將波浪能轉(zhuǎn)化為裝置前進(jìn)的動(dòng)力，并通過搭載在浮體上的設(shè)備完成各種任務(wù)。驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需要的能源，由浮體上的太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)能供給。裝置的動(dòng)能由波浪能提供，各種用電設(shè)備的工作用太陽(yáng)能供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人艇航行時(shí)間短，使用范圍較小的缺陷，提供一種工作不受攜帶能源、工作環(huán)境和天氣情況限制的利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇，包括通過中間纜繩相連的水面母船和水下滑翔機(jī)，其中：

水面母船的甲板上設(shè)置有多塊太陽(yáng)能電池板，水面母船的前后兩端的下方均設(shè)置有減搖鰭，減搖鰭與水面母船內(nèi)部的發(fā)電機(jī)相連；

水下滑翔機(jī)包括多組水翼、波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和螺旋槳。其主要利用水翼與水之間的作用力作為其前進(jìn)的動(dòng)力，同時(shí)，波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將水翼翻轉(zhuǎn)過程中收集到的波浪能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，并傳遞給螺旋槳，螺旋槳帶動(dòng)水下滑翔機(jī)前進(jìn)，進(jìn)而通過中間纜繩帶動(dòng)水面母船前進(jìn)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、滑動(dòng)軸、搖桿、連桿、飛輪、鏈條、齒輪箱和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中：

每組水翼中相對(duì)的兩個(gè)水翼通過穿過滑翔機(jī)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和滑動(dòng)軸相連，轉(zhuǎn)動(dòng)軸靠近滑翔機(jī)主體前緣，靠后的滑動(dòng)軸在滑翔機(jī)主體上設(shè)置的滑道中運(yùn)動(dòng)；

搖桿設(shè)置有多個(gè)，分別與每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，搖桿與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與連桿的一端鉸接，連桿的另一端與飛輪連接，飛輪通過鏈條與齒輪箱相連，齒輪箱與螺旋槳相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水面母船內(nèi)設(shè)置有蓄電池，太陽(yáng)能電池板和發(fā)電機(jī)均與蓄電池相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水下滑翔機(jī)靠近尾部的水翼上設(shè)置有兩組推進(jìn)裝置，推進(jìn)裝置通過中間纜繩內(nèi)的導(dǎo)線與蓄電池相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的推薦裝置的電機(jī)設(shè)置在水翼后緣內(nèi)，通過給兩組推進(jìn)裝置的電機(jī)不同的電壓，使推進(jìn)裝置的推力不同，進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)向。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水面母船的底部和水下滑翔機(jī)的頂部均設(shè)置有一個(gè)萬(wàn)向節(jié)，中間纜繩的兩端分別與兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水面母船底部的萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在其重心的正下方。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水面母船的前后甲板上均設(shè)置有吊耳。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的水翼設(shè)置有至少5組。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的中間纜繩的截面呈扁平狀，纜繩外部為橡膠，內(nèi)部設(shè)置有銅制導(dǎo)線。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇，能夠綜合利用太陽(yáng)能與波浪能互補(bǔ)進(jìn)行工作，使裝置在任何一種能源缺失的情況下，如在長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣或在波浪較小海域，也能較長(zhǎng)時(shí)間的工作，真正做到光波互補(bǔ)的目的。裝置巧妙的使用減搖鰭利用橫搖與縱搖進(jìn)行發(fā)電，一方面減小裝置的橫搖與縱搖，使設(shè)備在較大的波浪中也能較平穩(wěn)的運(yùn)行；另一方面，使裝置在陰雨天氣也有供電來源。其次水下滑翔體內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以更有效的利用波浪能，使裝置在相同波浪下有較高的航速。最后，因裝置采用主動(dòng)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向更為靈活，在障礙物較多海域也能安全航行。本發(fā)明可以在環(huán)境惡劣的海域進(jìn)行安全工作，比起現(xiàn)有類似裝置環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，波浪能利用率更高。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的母船俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的水下滑翔機(jī)的俯視機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的水下滑翔機(jī)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-水面母船，2-中間纜繩，3-水下滑翔機(jī)，4-減搖鰭，5-太陽(yáng)能電池板，6-吊耳，7-萬(wàn)向節(jié)，8-轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9-滑道，10-水翼，11-推進(jìn)裝置，12-螺旋槳，13-滑動(dòng)軸，14-搖桿，15-連桿，16-飛輪，17-鏈條，18-齒輪箱，19-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇，包括通過中間纜繩2相連的水面母船1和水下滑翔機(jī)3，其中：

水面母船1的甲板上設(shè)置有多塊太陽(yáng)能電池板5，水面母船1的前后兩端的下方均設(shè)置有減搖鰭4，減搖鰭4與水面母船1內(nèi)部的發(fā)電機(jī)相連；

水下滑翔機(jī)3包括多組水翼10、波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和螺旋槳12，波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將水翼10收集到的波浪能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，并傳遞給螺旋槳12，螺旋槳12帶動(dòng)水下滑翔機(jī)3前進(jìn)，進(jìn)而通過中間纜繩2帶動(dòng)水面母船1前進(jìn)。

如圖3和圖4所示，波浪能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸8、滑動(dòng)軸13、搖桿14、連桿15、飛輪16、鏈條17、齒輪箱18和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19，其中：

每組水翼10中相對(duì)的兩個(gè)水翼10通過穿過滑翔機(jī)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸8和滑動(dòng)軸13相連，轉(zhuǎn)動(dòng)軸8靠近滑翔機(jī)主體前緣，靠后的滑動(dòng)軸13在滑翔機(jī)主體上設(shè)置的滑道9中運(yùn)動(dòng)；

搖桿14設(shè)置有多個(gè)，分別與每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8固定連接，搖桿14與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19鉸接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19與連桿15的一端鉸接，連桿15的另一端與飛輪16連接，飛輪16通過鏈條17與齒輪箱18相連，齒輪箱18與螺旋槳12相連。

水面母船1內(nèi)設(shè)置有蓄電池，太陽(yáng)能電池板5和發(fā)電機(jī)均與蓄電池相連。水下滑翔機(jī)3靠近尾部的水翼10上設(shè)置有兩組推進(jìn)裝置11，推進(jìn)裝置11通過中間纜繩2內(nèi)的導(dǎo)線與蓄電池相連。推進(jìn)裝置11的電機(jī)設(shè)置在水翼后緣內(nèi)，通過給兩組推進(jìn)裝置11的電機(jī)不同的電壓，使推進(jìn)裝置11的推力不同，進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)向。

水面母船1的底部和水下滑翔機(jī)3的頂部均設(shè)置有一個(gè)萬(wàn)向節(jié)7，中間纜繩2的兩端分別與兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)7相連。水面母船1底部的萬(wàn)向節(jié)7設(shè)置在其重心的正下方。水面母船1的前后甲板上均設(shè)置有吊耳6。水翼10設(shè)置有至少5組。中間纜繩2的截面呈扁平狀，纜繩外部為橡膠，內(nèi)部設(shè)置有銅制導(dǎo)線。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，利用光波互補(bǔ)工作的無(wú)人艇，包括水面母船、中間纜繩和水下滑翔機(jī)組成。水面母船上表面上布置有三塊太陽(yáng)能電池板，由玻璃膠和型鋼卡槽固定。在水面母船首尾處上表面各有一個(gè)吊耳，方便無(wú)人艇的回收。在水面母船首尾舭部，各有一對(duì)減搖鰭，減搖鰭內(nèi)部與發(fā)電機(jī)直接相連。在水面母船重心正下方底部固定有一個(gè)萬(wàn)向節(jié)，可以在左右、前后兩個(gè)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

水下滑翔機(jī)的上升依賴水面母船從波浪的波谷到達(dá)波峰時(shí)的上升帶動(dòng)中間纜繩牽引，下降則依賴水下滑翔機(jī)從波峰到達(dá)波谷過程中水下滑翔機(jī)自身重力，攻角的變化依賴水下滑翔機(jī)上升下浮過程中水流對(duì)水翼沖擊力來實(shí)現(xiàn)的。水翼偏轉(zhuǎn)角度受槽道的限制，使水翼都能偏轉(zhuǎn)一固定角度。利用五組水翼將源源不斷波浪能轉(zhuǎn)化為裝置前進(jìn)的動(dòng)能。同時(shí)，在五組水翼翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過滑翔機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即搖桿、連桿、飛輪、鏈條、齒輪箱，帶動(dòng)位于滑翔體尾部的螺旋槳。通過這一過程增加波浪能利用率。在裝置前進(jìn)的同時(shí)，位于水面母船上的太陽(yáng)能電池板和與減搖鰭相連的電機(jī)將能量源源不斷的儲(chǔ)存在水面母船內(nèi)部的蓄電池中。在波浪較小時(shí)，電能從位于水面母船內(nèi)部的蓄電池通過中間纜繩內(nèi)部的導(dǎo)線傳給位于最后一組水翼上的電機(jī)，與水翼上電機(jī)相連的螺旋槳推水前進(jìn)。需要轉(zhuǎn)向時(shí)，通過給兩組電機(jī)不同的電壓，使位于兩側(cè)機(jī)翼上的電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，使推力不同，達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。

中間纜繩上端通過萬(wàn)向節(jié)與水面母船連接，中間纜繩截面呈扁平狀，纜繩外部由橡膠組成，內(nèi)部有銅制導(dǎo)線組成。中間纜繩下端通過萬(wàn)向節(jié)與水下滑翔機(jī)相連。

萬(wàn)向節(jié)位于水下滑翔機(jī)重心正上方。水下滑翔機(jī)有五組水翼，相對(duì)的兩個(gè)水翼通過穿過滑翔機(jī)主體的兩根軸相連。兩根軸中，靠近前緣的軸可以繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，另一根軸可以在滑道里滑動(dòng)。在靠近尾部的一組水翼，兩側(cè)的水翼上各有兩個(gè)推進(jìn)裝置，推進(jìn)裝置的電機(jī)埋在水翼后緣。在滑翔體內(nèi)部裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有搖桿、連桿、飛輪、鏈條、齒輪箱和裸露在外部的螺旋槳組成，搖桿與發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的軸焊接在一起，搖桿與連桿、連桿與飛輪采用鉸接的方式連接在一起。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。