CN107264758B - 一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，包括布设在艇体内部的质量块、弹簧、换向气室、蓄气装置、钢丝绳和波浪推进器收放连杆，艇体受波浪影响升沉，使质量块与艇体之间产生相对运动，连接在质量块上的动力输入杆被上下拉动，使换向气室向蓄气装置鼓气，蓄气装置中气压增加，蓄气装置的活塞推动连接在活塞上的钢丝绳，进而推动波浪推进器收放连杆，使波浪推进器克服弹簧的拉力伸展到水面以下。在波浪能减弱时，蓄气装置中气压降低，钢丝绳的推力不足以克服弹簧的拉力，被拉回到水面以上，完成回收。本发明为无人艇的波浪推进器提供了一种无源自主收放的装置，节约能源，提供了良好的海洋环境适应性，为无人艇长航时运行提供了支持。

Description

一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置

技术领域

本发明涉及波浪能的转换和收集，尤其涉及一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置。

背景技术

波浪能是海上容易获得的可再生能源，现阶段有多种方式收集。而波浪驱动无人艇经过近些年的发展，通过艇体下方的波浪推进器对无人艇驱动，已经初步满足了机动能力。

如专利号201520183626.0，名称为一种双翼波浪推进远程无人艇，提供了一种利用固定于艇首和艇尾的推进水翼实现无人艇的波浪能推进，大幅提高了无人艇的续航能力。所述波浪推进无人艇在波浪充足的时候，可以有效的驱动无人艇航行，但在波浪能不充足的海况下，波浪推进器不能为无人艇提供足够的动力，需要利用无人艇自身携带的能源驱动尾部架设的螺旋桨推进器，驱动无人艇进行航行。此时，存在艇体下方的波浪推进器在水中受到水流的冲击作用，反而成为了无人艇航行的阻力。同时还可能因为受到长时间的水流冲击作用，对波浪推进器本身以及与无人艇相连接的部分造成损伤，影响无人艇的续航力。

由于海面上的波浪能分布广泛但不易收集，为满足无人艇长航时的续航要求，无人艇在运行过程中要节约能源，波浪推进器一直浸没在水中这种方式显然存在不足。专利号201610392011.8，名称为一种可收放双体水翼船，提供了一种可转动水翼和一种可升降水翼，便于在浅水区不增加吃水。但是其收放是由船上的电源提供能源控制收放，消耗了无人艇自身的能源。因此迫切需要一种可以在波浪较强时自主布放波浪推进器，而在波浪减弱时自主收起波浪推进器，同时耗能较少甚至不耗能的装置。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，实现无人艇波浪推进器的无源自主布放回收。所述的自主收放装置包括艇体内波浪能收集单元和运动传递单元。

本发明的目的是这样实现的：在艇体内设置有换向气室和蓄气机构，换向气室通过单向阀与蓄气机构连接，所述换向气室上还设置有进气口，单向阀门上设置有气压缓释口，所述换向气室内设置有换向活塞，换向活塞上铰接有第一连杆，第一连杆的端部铰接有第二连杆，第二连杆的端部穿出至换向气室外且其端部铰接有竖直方向的动力输入杆，动力输入杆的下端设置有质量块，位于换向气室外的第二连杆与换向气室之间还设置有第一弹簧，蓄气机构包括蓄气缸套和设置在蓄气缸套内的蓄气活塞，蓄气活塞上固连有钢丝绳，钢丝绳的端部依次穿过艇体内设置的钢丝绳固定管、设置在艇体中间位置下端的中空的可伸缩杆后与波浪推进器的中间位置固连，且所述中空的可伸缩杆的上下两端分别连接艇体和波浪推进器，在波浪推进器与艇体之间还设置有第二弹簧。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述中空的可伸缩杆包括与艇体连接的上杆套、设置在上杆套内的可移动的中间杆套、设置在中间杆套内的可移动的下杆套，且下杆套的下端与波浪推进器连接。

2.所述艇体是双体艇。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的装置中的质量块会在艇体受到波浪的情况下，产生与艇体之间的相对运动，带动动力输入杆通过换向气室向蓄气装置中鼓气，蓄气装置内的气压逐渐升高，使蓄气装置内部的活塞推动钢丝绳，推动波浪推进器克服弹簧的阻力向下运动，伸展到水面以下。而在波浪能减弱的条件下，蓄气装置内的气压逐渐降低，所提供的推力不足以克服弹簧对波浪推进器的拉力，波浪推进器在弹簧的拉力作用下重新被拉回到水面以上，实现波浪推进器根据波浪强度自主收放。本发明无需依赖于电源提供能量，本发明布设于无人艇艇体内部，不与海洋环境接触，延长使用寿命。

(1)自主布放回收：收放装置在波浪能充足条件下布放波浪推进器，在波浪能不足的条件下主动收起波浪推进器，无需人工干预。(2)装置无源：装置直接收集波浪能进行驱动，不需要特定的控制装置，不需要额外的能源供给。(3)续航性强：由于发明的无人艇自主收放装置利用波浪能，不需要消耗无人艇本身携带的能源，为无人艇提高了续航能力。(4)使用寿命长：本发明的装置布设与艇体内部，不与海水接触，避免了海水对于装置的腐蚀，提高了收放装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的换向气室部分的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，本发明是一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，由波浪能收集单元以及运动传递单元构成。

波浪能收集单元包括质量块1、第一弹簧2、动力输入杆3、第一连杆15和第二连杆5。其中动力输入杆3连接在换向气室9上，动力输入杆3一端连接在质量块1上，动力输入杆3的另一端连接换向气室9的一端固结弹簧2，弹簧2的另一端固定在换向气室9上。

运动传递单元包括蓄气装置4，钢丝绳6，换向气室9，中空的可伸缩杆7和固结在无人艇艇体支架上的第二弹簧16。蓄气装置4输入端通过换向气室9与动力输入杆3相连接，蓄气装置4输出端通过钢丝绳6与中空的可伸缩杆相连接，中空的可伸缩杆7固结在无人艇下方的波浪推进器8上。参见图1。

由于无人艇艇体形式限制，本发明选择双艇体形式无人艇，以保证航行稳定。

质量块1布设与艇体内部，随着波浪的推动，艇体上下运动，而质量块1由于其惯性作用会产生与艇体的相对运动，质量块1的运动，使得动力输入杆3产生上下的运动，而后动力输入杆3在第一弹簧2的回复力的作用下运动回原位，不断重复这个过程，使动力输入杆3持续产生上下运动。动力输入杆3的上下运动通过换向气室9不断向蓄气装置4中鼓气，蓄气装置4中的气压不断升高，带动活塞10，推动钢丝绳6向右运动，进而通过钢丝绳6将推力传递到中空的可伸缩杆7，推动中空的可伸缩杆7向下运动，使波浪推进器8抵抗第二弹簧16的拉力向下运动，使得波浪推进器8浸没到水下，收集波浪能驱动无人艇前进。而当波浪能减弱的情况下，质量块1不能为蓄气装置4提供足够的动力输入，波浪推进器8在第二弹簧16的拉力的作用下向上收回，带动中空的可伸缩杆7一起回复到水面以上，完成波浪推进器8的自主收起过程。

所述的换向气室9是动力输入杆的上下运动，向蓄气装置中压入气体。当换向气室不能为蓄气装置持续提供气压的时候，波浪推进器反向挤压蓄气装置，气压缓释阀门逐渐释放出空气，波浪推进器在弹簧拉力下回到原位。具体说是：如图2所示，动力输入杆3的向下运动，通过连杆5和15推动活塞11向右运动，通过单向阀门12向蓄气装置4中压入气体，驱动蓄气装置4。而当动力输入杆3向上运动时，拉动活塞11向左运动，换向气室9通过进气口13吸入空气，为下一次向蓄气装置4中注入气体做准备。当换向气室9不能为蓄气装置4持续提供压力的时候，波浪推进器8在第二弹簧16的作用下向初始位置运动，反向挤压蓄气装置4的活塞，而在单向阀门12右端的管壁上设置了气压缓释阀门14，逐渐释放出空气，使波浪推进器8顺利回到原位。

本发明的原理是：波浪能充足时，艇体随着波浪上下运动，而质量块由于惯性，会产生与艇体间的相对运动，拉动动力输入杆上下运动，而后动力输入杆在弹簧的回复力的作用下运动回原位，不断重复这个过程，使动力输入杆产生持续的上下运动。动力输入杆连接在换向气室上，动力输入杆的上下运动带动换向气室的活塞，使换向气室不断向外鼓气。也即所述的换向气室在波浪能收集单元中的质量块带动下，通过活塞不断向蓄气装置中鼓气，蓄气装置中的气压不断升高。气压的升高推动连接在蓄气装置内的活塞，连接在活塞上的钢丝绳向右运动，进而推动使中空的可伸缩杆，使得波浪推进器克服弹簧的拉力向下运动，伸展到水面以下，收集波浪能驱动无人艇。而在波浪能减弱的情况下，质量块与艇体的相对运动减弱，不能为蓄气装置提供持续的气压输入，蓄气装置在没有足够气压的情况下，不能抵抗固结在艇体支架上的弹簧的拉力，使得波浪推进器重新被拉到水面以上，不产生对航行的阻力。等到风浪再次充足的时候，蓄气装置重新有了持续的气压输入，再次使波浪推进器抵抗弹簧的拉力向下运动，伸展到水面以下，从而完成无人艇波浪推进器的自主布放回收。

综上，本发明提供了一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，自主收放装置包括了布设在艇体内部的质量块，弹簧，换向气室，蓄气装置，钢丝绳和波浪推进器收放连杆。质量块设置在艇体内部，艇体受波浪影响升沉，使质量块与艇体之间产生相对运动，连接在质量块上的动力输入杆被上下拉动，使换向气室向蓄气装置鼓气，蓄气装置中气压增加，蓄气装置的活塞推动连接在活塞上的钢丝绳，进而推动波浪推进器收放连杆，使波浪推进器克服弹簧的拉力伸展到水面以下。在波浪能减弱时，蓄气装置中气压降低，钢丝绳的推力不足以克服弹簧的拉力，被拉回到水面以上，完成回收。本发明为无人艇的波浪推进器提供了一种无源自主收放的装置，节约能源，提供了良好的海洋环境适应性，为无人艇长航时运行提供了支持。

Claims (3)

1.一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，其特征在于：在艇体内设置有换向气室和蓄气机构，换向气室通过单向阀与蓄气机构连接，所述换向气室上还设置有进气口，单向阀门上设置有气压缓释口，所述换向气室内设置有换向活塞，换向活塞上铰接有第一连杆，第一连杆的端部铰接有第二连杆，第二连杆的端部穿出至换向气室外且其端部铰接有竖直方向的动力输入杆，动力输入杆的下端设置有质量块，位于换向气室外的第二连杆与换向气室之间还设置有第一弹簧，蓄气机构包括蓄气缸套和设置在蓄气缸套内的蓄气活塞，蓄气活塞上固连有钢丝绳，钢丝绳的端部依次穿过艇体内设置的钢丝绳固定管、设置在艇体中间位置下端的中空的可伸缩杆后与波浪推进器的中间位置固连，且所述中空的可伸缩杆的上下两端分别连接艇体和波浪推进器，在波浪推进器与艇体之间还设置有第二弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，其特征在于：所述中空的可伸缩杆包括与艇体连接的上杆套、设置在上杆套内的可移动的中间杆套、设置在中间杆套内的可移动的下杆套，且下杆套的下端与波浪推进器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种波浪推进器的内嵌式无源自主收放装置，其特征在于：所述艇体是双体艇。