CN107826229A - 一种差动水翼波浪推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差动水翼波浪推进器，包括：控制机构、通过连接装置相连的水下推进装置，所述水下推进装置包括：支架和两组成对水翼，所述成对水翼通过固定轴2对称固定在所述支架上，并可绕所述固定轴2按控制机构动作实施差动转动。本发明的差动水翼波浪推进器结构简单、控制方便灵活，可以充分利用海洋能源，提高船艇发电效率及续航力，达到长期滞海作业的能力。

Description

一种差动水翼波浪推进器
技术领域
本发明涉及水上航行器技术领域，具体涉及一种差动波浪推进器。
背景技术
差动水翼波浪推进器是一种为远程自治式类水面航行器提供推进动力的装置。差动水翼波浪推进器构造的平台具有作业范围广、连续作业时间长、无需额外提供能源、作业费用少等特点，成为当前水上推进器技术领域的一个研究热点。
在现有技术中，水上推进器一般采用螺旋桨推进，具有较快的航速，但由于功耗大且受所携带能源的制约，其续航力总是有限的，无法满足长期滞留海上作业的需求。
发明内容
本发明实施例针对海上作业需求及上述现有技术存在的问题，提供一种差动水翼波浪推进器为远程自治式水面航行器提供动力，以充分利用海洋能源，提高其续航能力，满足长期滞留海上的作业需求。
为此本发明提供如下技术方案：
一种差动水翼波浪推进器，包括：控制机构、通过连接装置相连的水下推进装置，所述水下推进装置包括：支架和两组成对水翼，所述成对水翼通过固定轴对称固定在所述支架上，并可绕所述固定轴按控制机构动作实施差动转动。
优选地，所述两组成对水翼有两对共4个差动水翼，均与固定在所述支架上的固定轴相连，其中一对位于船头，另一对位于船尾。
优选地，所述控制机构包括波浪垂向流速传感器3、水翼旋转角度传感器、发电机、齿轮箱、设置在船体上的微处理器及控制模块、载荷控制器，所述的波浪垂向流速传感器设置在各固定轴的两端，用于获取波浪垂向流速；所述水翼旋转角度传感器设置在各固定轴的两端与水翼之间，用于获取各个差动水翼的旋转角度；所述的发电机的齿轮箱均内置于各个差动水翼中，所述齿轮箱的输入端连接固定轴，输出端连接发电机，所述的发电机输出端连接蓄电池，所述微处理器及控制模块用于根据航向信号并结合所检测的波浪垂向流速和各个差动水翼的旋转角度得到针对各个发电机的不同电力负载指令，所述载荷控制器用于根据所述微处理器及控制模块的不同负载指令控制各发电机的电力负载，从而控制各个差动水翼的摆幅及摆速，使各个差动水翼绕所述固定轴进行差动转动，从而获得最大推力实现最大航速或获得不同推力实现航向控制。
优选地，当船体停止航行时，所述微处理器及控制模块还用于根据当前波浪垂向流速和各个差动水翼的旋转角度得到针对各个发电机的不同电力负载指令，所述的载荷控制器用于根据所述微处理器及控制模块发送的不同负载指令控制各发电机的电力负载，从而控制各个差动水翼的摆幅及摆速，使各发电机获得最优的电能输出。
优选地，所述的蓄电池为锂电池。
优选地，所述的发电机为防水发电机。
相比现有技术，本发明的差动水翼波浪推进器结合实时获取的波浪垂向流速及各个差动水翼的旋转角度，通过载荷控制器8构造不同电力负载控制各水翼运动速度，使各个差动水翼绕所述固定轴实施差动转动，实现高效的航行和发电、灵活的转向，本发明的差动水翼波浪推进器结构简单、控制方便灵活，可以充分利用海洋能源，提高船艇发电效率及续航力，达到长期滞海作业的能力。
附图说明
图1是本发明实施例差动水翼波浪推进器的示意图。
图2是差动水翼的部分俯视示意图。
图1中：1-差动水翼；2-固定轴；3-波浪垂向流速传感器；4-水翼旋转角度传感器；5-齿轮箱；6-发电机；7-微处理器及控制模块；8-载荷控制器；9-船体。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图2所示，一种差动水翼波浪推进器，包括：控制机构、通过连接装置相连的水下推进装置，所述水下推进装置包括：支架和两组成对水翼，所述成对水翼通过固定轴2对称固定在所述支架上，并可绕所述固定轴2按控制机构动作实施差动转动。
具体而言，所述两组成对水翼有两对共4个差动水翼1，均与固定在所述支架上的固定轴2相连，其中一对位于船头，另一对位于船尾。
具体而言，所述控制机构包括波浪垂向流速传感器3、水翼旋转角度传感器4、发电机6、齿轮箱5、设置在船体9上的微处理器及控制模块7、载荷控制器8，所述的波浪垂向流速传感器3设置在各固定轴2的两端，用于获取波浪垂向流速；所述水翼旋转角度传感器4设置在各固定轴2的两端与水翼之间，用于获取各个差动水翼1的旋转角度；所述的发电机6的齿轮箱5均内置于各个差动水翼1中，所述齿轮箱5的输入端连接固定轴2，输出端连接发电机6，所述的发电机6输出端连接锂电池，为适应水上长期运行的可靠性，所述的发电机6采用防水发电机；所述微处理器及控制模块7用于根据航向信号并结合所检测的波浪垂向流速和各个差动水翼1的旋转角度得到针对各个发电机6的不同电力负载指令，所述载荷控制器8通过电路连接在各个发电机6与锂电池之间的电路上，用于根据所述微处理器及控制模块7的不同负载指令控制各发电机6的电力负载，从而控制各个差动水翼1的摆幅及摆速，使各个差动水翼1绕所述固定轴2进行差动转动，从而获得最大推力实现最大航速或获得不同推力实现航向控制。
另外，当船体停止航行时，所述微处理器及控制模块7还用于根据当前波浪垂向流速和各个差动水翼1的旋转角度得到针对各个发电机6的不同电力负载指令，所述的载荷控制器8用于根据所述微处理器及控制模块7发送的不同负载指令控制各发电机6的电力负载，从而控制各个差动水翼1的摆幅及摆速，使各发电机6获得最优的电能输出。
上述实施例提供的差动水翼波浪推进器利用波浪运动的能量，各差动水翼1随着波浪产生升沉运动的同时围绕固定轴2转动。差动水翼波浪推进器向上升起时，差动水翼1的随边向下转动，差动水翼波浪推进器滑向波谷时，差动水翼1的随边向上转动。差动水翼1的转动与升沉运动的方向形成一个预设的夹角，即翼形领域中所称的攻角，使差动水翼1产生向前推进的动力。也就是说，差动水翼1可以看作是船艇前进的动力来源。
在船体9航行过程中，控制机构结合水翼旋转角度传感器提供的水翼旋转位置、波浪垂向流速传感器提供的波浪垂向流速构造不同电力负载调整各差动水翼1的运动速度及摆幅，用于吸收水翼转动冲击能量，并控制水翼按优化的推进模型差动运动，以期获得最大推力，提高航行速度和效率。
在船体9转向过程中，控制机构控制水翼差动运动使得左、右两组成对水翼获得不同推力而实施航向控制，控制简单、方便、灵活。
在船体9停止航行时，各差动水翼1运动驱动齿轮箱5，齿轮箱5再驱动发电机6发电为锂电池充电作为(电力)负载，用以吸收冲击能量。实践表明，各差动水翼1在不同的摆幅及摆速时，受之驱动的发电机6的发电效率会有所差异，为了获得最优的发电效率，所述的载荷控制器8根据所述微处理器及控制模块7发送的不同负载指令控制各发电机6的电力负载，从而控制各个差动水翼1的摆幅及摆速，使各发电机6获得最优的电能输出，提高各发电机6的发电效率。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种差动水翼波浪推进器，其特征在于，包括：控制机构、通过连接装置相连的水下推进装置，所述水下推进装置包括：支架和两组成对水翼，所述成对水翼通过固定轴(2)对称固定在所述支架上，并可绕所述固定轴(2)按控制机构动作实施差动转动。
2. 根据权利要求1 所述的差动水翼波浪推进器，其特征在于，所述两组成对水翼有两对共4个差动水翼(1)，均与固定在所述支架上的固定轴(2)相连，其中一对位于船头，另一对位于船尾。
3.根据权利要求2所述的差动水翼波浪推进器，其特征在于，
所述控制机构包括波浪垂向流速传感器(3)、水翼旋转角度传感器(4)、发电机(6)、齿轮箱(5)、设置在船体(9)上的微处理器及控制模块(7)、载荷控制器(8)，所述的波浪垂向流速传感器(3)设置在各固定轴(2)的两端，用于获取波浪垂向流速；所述水翼旋转角度传感器(4)设置在各固定轴(2)的两端与水翼之间，用于获取各个差动水翼(1)的旋转角度；所述的发电机(6)的齿轮箱(5)均内置于各个差动水翼(1)中，所述齿轮箱(5)的输入端连接固定轴(2)，输出端连接发电机(6)，所述的发电机(6)输出端连接蓄电池，所述微处理器及控制模块(7)用于根据航向信号并结合所检测的波浪垂向流速和各个差动水翼(1)的旋转角度得到针对各个发电机(6)的不同电力负载指令，所述载荷控制器(8)用于根据所述微处理器及控制模块(7)的不同负载指令控制各发电机(6)的电力负载，从而控制各个差动水翼(1)的摆幅及摆速，使各个差动水翼(1)绕所述固定轴(2)进行差动转动，从而获得最大推力实现最大航速或获得不同推力实现航向控制。
4.根据权利要求3所述的差动水翼波浪推进器，其特征在于，当船体停止航行时，所述微处理器及控制模块(7)还用于根据当前波浪垂向流速和各个差动水翼(1)的旋转角度得到针对各个发电机(6)的不同电力负载指令，所述的载荷控制器(8)用于根据所述微处理器及控制模块(7)发送的不同负载指令控制各发电机(6)的电力负载，从而控制各个差动水翼(1)的摆幅及摆速，使各发电机(6)获得最优的电能输出。
5.根据权利要求3所述的差动水翼波浪推进器，其特征在于，所述的蓄电池为锂电池。
6.根据权利要求3所述的差动水翼波浪推进器，其特征在于，所述的发电机(6)为防水发电机。
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