CN108248756A - 一种应用于波浪能自主航行器的艇体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于波浪能自主航行器的艇体，属于波浪能自主航行器技术领域，包括：壳体、浮力填充物、起吊环和挂缆座；所述壳体为由上壁板和下壁板对接而成的内部具有封闭空腔的船形结构，其内部的封闭空腔内填充有浮力填充物；挂缆座安装在壳体的封闭空腔内，其下板与壳体的下壁板固定连接，上板与壳体上壁板固定连接，且下板上的安装板穿过壳体的下壁板，上板上的安装座穿过壳体的上壁板；起吊环安装在挂缆座的上板的安装座上；所述艇体通过挂缆与水下航行体连接，且水下航行体的水密电缆通过挂缆座的过线孔与艇体内安装的仪器设备及功能模块连接；该艇体具有重量轻、耐腐蚀性好、强抗沉性、防撞性好及操作简单的特点。
Description
技术领域
本发明属于波浪能自主航行器技术领域，具体涉及一种应用于波浪能自主航行器的艇体。
背景技术
波浪能自主航行器以波浪能为驱动力，以太阳能为辅助能源为机载负载提供电能。波浪能自主航行器能够按给定的航路自主航行，可实现海气多界面、大范围、远距离的海洋水文参数及气象参数的实时测量，可为国防、海洋研究和海产养殖业等提供可移动、持久的传感器搭载平台。
波浪能自主航行器由水面艇体，水下驱动装置和连接挂缆三大部分组成。其中艇体作为波浪能自主航行器系统核心组成部分在系统进行应用或试验时，将仪器设备及其他自密封的功能模块如控制舱、仪器舱、太阳能电池板、天线桅杆、海流计、ADCP(AcousticDoppler Current Profilers，即声学多普勒流速剖面仪)等安装到艇体相应的接口上，各仪器设备及功能模块通过水密电缆连接，艇体底部有与挂缆连接的安装接口，同时为波浪能自主航行器系统提供在水面航行需要的正浮力。水面艇体漂浮在水面，随波起伏。波浪能自主航行器在水中航行时间长、所处的海面环境恶劣。由于波浪能自主航行器是一种水面和水下组合体的特殊结构，其在海面运动受波浪的冲击力较大，艇体需要承受持续的海浪冲击以及挂缆的周期性拉力，在海况较高时受到的瞬间冲击过载极易导致壳体破裂，更加严重的时候艇体会产生撕裂断开，导致系统沉没丢失的严重后果。波浪能自主航行器的尺度相对较小，在海上实施布放打捞作业时极易与母船发生碰撞，艇体在与母船碰撞时壳体容易破裂，严重时会导致艇体结构破坏，无法实现系统的功能要求。因此艇体需要具有极高的结构可靠性、抗沉性、耐腐蚀性及防撞性能。同时为了保证为系统提供足够的正浮力，艇体本身的重量要尽量小。而现有的普通艇体的重量大、海面长期服役耐腐蚀性差、防撞性能不足、密封可靠性难以保证。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种应用于波浪能自主航行器的艇体，艇体能够为波浪能自主航行器提供在水面航行需要的正浮力；具有重量轻、耐腐蚀性好、强抗沉性、防撞性好及操作简单的特点。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种应用于波浪能自主航行器的艇体，包括：壳体、浮力填充物、起吊环和挂缆座；
所述壳体为由上壁板和下壁板对接而成的内部具有封闭空腔的船形结构，其内部的封闭空腔内填充有浮力填充物，其上表面具有两个以上用于安装仪器设备的安装槽；
所述挂缆座包括：上板、下板及连接杆；上板上设有用于连接起吊环的安装座；下板上设有连接挂缆的安装板，且下板的外形与壳体底面的外形一致，且上板和下板上均设有用于通过水密电缆的过线孔；上板和下板通过四个连接杆焊接为一体化结构；
挂缆座安装在壳体的封闭空腔内，其下板与壳体的下壁板固定连接，上板与壳体上壁板固定连接，且下板上的安装板穿过壳体的下壁板，上板上的安装座穿过壳体的上壁板；
壳体上加工有用于与上板和下板的过线孔对应相通的通孔，用于穿过水密电缆；
起吊环安装在挂缆座的上板的安装座上；
所述艇体通过挂缆与水下航行体连接，且水下航行体的水密电缆通过挂缆座的过线孔与艇体内安装的仪器设备及功能模块连接。
进一步的，还包括把手，两个所述把手分别安装壳体的首、尾两端。
进一步的，还包括尾翼板安装座和尾翼板；
所述尾翼板安装座由弧形板和安装在弧形板中部的两个并列的夹板组成，两个所述夹板之间的距离大于两个尾翼板的总厚度，夹板上加工有用于连接尾翼板的安装接口；尾翼板安装座通过其弧形板安装在壳体底面的尾部；
所述尾翼板为平板结构，其材料为碳纤维材料，两个尾翼板竖直向下固定在两个所述夹板之间。
进一步的，所述壳体采用碳纤维及玻璃纤维复合材料。
进一步的，所述壳体的安装槽底部加工有排水孔。
进一步的，所述浮力填充物为聚氨酯泡沫或其他轻质不渗水的浮力材料。
进一步的，所述挂缆座在壳体的位置能够使艇体倾斜角度与水平方向的夹角不超过2°。
进一步的，所述起吊环为半圆环状结构。
进一步的，所述挂缆座、起吊环及尾翼板安装座的材料均为钛合金。
有益效果：(1)本发明在壳体的封闭空腔内填充有浮力填充物，使得艇体为开放式浮力平台结构，艇体自身不需要采取任何密封措施，且能够为艇体提供正浮力，保证艇体即使在发生碰撞或壳体出现破裂的情况下也不会造成浮力损失，不会导致波浪能自主航行器失效，具有极高的抗沉性。
(2)本发明的壳体采用碳纤维及玻璃纤维复合材料，其中，碳纤维能够保证艇体具有足够的强度，玻璃纤维具有更强的韧性，使艇体在碰撞时不易发生破裂；因此，艇体不但具有重量轻、耐腐蚀的特点，还具有足够的结构强度和防撞性能，且维护使用较方便。
(3)本发明的挂缆座采用一体化结构，并使得挂缆座嵌套在壳体的封闭空腔内部，在通过起吊环起吊艇体时或者海面起伏运动等受力较大的情况下，采用金属材料的挂缆座为主要承力结构，保证艇体不易发生冲击破坏。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的主视图；
图4为本发明的纵剖面结构示意图；
图5为图4的A-A横剖面结构示意图；
图6为图4的B-B横剖面结构示意图；
图7为图4的C-C横剖面结构示意图；
图8为图4的D-D横剖面结构示意图；
图9为本发明的挂缆座结构示意图；
图10为本发明的起吊环结构示意图；
图11为本发明的尾翼板安装座结构示意图；
图12为本发明尾翼板结构示意图；
图13为波浪能自主航行器的组成示意图；
其中，1-壳体、2-浮力填充物、3-嵌装螺母、4-把手、5-起吊环、6-挂缆座、7-尾翼板安装座、8-尾翼板、9-过线孔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种应用于波浪能自主航行器的艇体，参见附图1-8，包括：壳体1、浮力填充物2、把手4、起吊环5、挂缆座6、尾翼板安装座7及尾翼板8；
所述壳体1为由上壁板和下壁板对接而成的封闭壳体，其外形与艇体的设计型线一致，其内部的封闭空腔内填充有浮力填充物2；壳体1采用碳纤维及玻璃纤维复合材料，壳体1的主体采用碳纤维、玻璃纤维缠绕在碳纤维的外表面，壳体1的顶部具有两个以上用于安装仪器设备的安装槽，且所述安装槽的底部均加工有排水孔，在起吊艇体时，能够使得所述空腔内的液体通过排水孔排出；壳体1的壁板厚度不同，在结构需要增强部位的壁板比其他部位的壁板厚，且壁板厚度可根据艇体的实际承载能力作适当的调整；在本实施例中分别采用2mm和4mm厚的壁板；其中，所述浮力填充物2为聚氨酯泡沫或其他轻质不渗水的浮力材料；
壳体1的上表面安装有两个以上嵌装螺母3，嵌装螺母3为具有内螺纹的管状结构，其材料为钛合金；嵌装螺母3安装在壳体1上时，首先在壳体1的相应位置加工盲孔，然后通过强力胶将嵌装螺母3粘接固定在所述盲孔内；
两个所述把手4分别通过螺钉和垫片安装壳体1的首、尾两端处的嵌装螺母3内，把手4的材料为钛合金，把手4用于搬运艇体，且由于把手4与壳体1的连接强度不高及艇体能够承载的弯矩不大，因此，把手4不能用于波浪能自主航行器的整体起吊；
参见附图9，所述挂缆座6包括：上板、下板及连接杆；上板上设有用于连接起吊环5的安装座；下板上设有连接挂缆的安装板，且下板的外形与壳体1底面的外形一致，在本实施例中，下板为V型板；且上板和下板上均设有用于通过水密电缆的过线孔9；上板和下板通过四个连接杆焊接为一体化结构，挂缆座6的材料为钛合金；
挂缆座6安装在壳体1的封闭空腔内，其下板与壳体1的下壁板固定连接，上板与壳体1的上壁板固定连接，且下板的安装板穿过壳体1的下壁板，上板上的安装座穿过壳体1的上壁板；壳体1上加工有用于与上板和下板的过线孔9对应相通的通孔，以方便穿过水密电缆；挂缆座6位于壳体1的中部，并能够保证在仪器设备和两个以上功能模块安装好后，挂缆座6与挂缆的连接点(即挂缆座6的下板的安装板)靠近艇体的艇艏，艇体的重心靠近艇体的艇艉，艇体的浮心在重心和挂缆座6与挂缆的连接点之间，使艇体倾斜角度与水平方向的夹角不超过2°；挂缆座6用于对艇体提供结构支撑；
参见附图10，所述起吊环5为半圆环状结构，其材料为钛合金，通过螺钉及垫片安装在挂缆座6的上板上；用于波浪能自主航行器的装调、布放和打捞时的整体起吊；
参见附图11，所述尾翼板安装座7由弧形板和安装在弧形板中部的两个并列的夹板组成，所述弧形板的外形与壳体1底面的外形一致，在本实施例中，弧形板为V型板；两个所述夹板之间的距离大于两个尾翼板8的总体厚度，夹板上加工有用于连接尾翼板8的安装接口；尾翼板安装座7的材料为钛合金，尾翼板安装座7通过其弧形板安装在壳体1底面的尾部；
参见附图12，所述尾翼板8为平板结构，其材料为碳纤维材料，两个尾翼板8通过螺钉螺母及垫片竖直向下安装在尾翼板安装座7的两个夹板之间，位于竖直向下的方向，用于为艇体提供偏航恢复力矩。
参见附图13，在波浪能自主航行器进行试验或应用时，通过挂缆将艇体与水下航行体连接，将仪器设备及具有自密封的功能模块如控制舱、仪器舱、太阳能板、天线桅杆、海流计、ADCP安装到艇体的相应空腔内，且水下航行体的水密电缆通过挂缆座6的过线孔9与各仪器设备及功能模块连接。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，包括：壳体(1)、浮力填充物(2)、起吊环(5)和挂缆座(6)；
所述壳体(1)为由上壁板和下壁板对接而成的内部具有封闭空腔的船形结构，其内部的封闭空腔内填充有浮力填充物(2)，其上表面具有两个以上用于安装仪器设备的安装槽；
所述挂缆座(6)包括：上板、下板及连接杆；上板上设有用于连接起吊环(5)的安装座；下板上设有连接挂缆的安装板，且下板的外形与壳体(1)底面的外形一致，且上板和下板上均设有用于通过水密电缆的过线孔(9)；上板和下板通过四个连接杆焊接为一体化结构；
挂缆座(6)安装在壳体(1)的封闭空腔内，其下板与壳体(1)的下壁板固定连接，上板与壳体(1)上壁板固定连接，且下板上的安装板穿过壳体(1)的下壁板，上板上的安装座穿过壳体(1)的上壁板；
壳体(1)上加工有用于与上板和下板的过线孔(9)对应相通的通孔，用于穿过水密电缆；
起吊环(5)安装在挂缆座(6)的上板的安装座上；
所述艇体通过挂缆与水下航行体连接，且水下航行体的水密电缆通过挂缆座(6)的过线孔(9)与艇体内安装的仪器设备及功能模块连接。
2.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，还包括把手(4)，两个所述把手(4)分别安装壳体(1)的首、尾两端。
3.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，还包括尾翼板安装座(7)和尾翼板(8)；
所述尾翼板安装座(7)由弧形板和安装在弧形板中部的两个并列的夹板组成，两个所述夹板之间的距离大于两个尾翼板(8)的总厚度，夹板上加工有用于连接尾翼板(8)的安装接口；尾翼板安装座(7)通过其弧形板安装在壳体(1)底面的尾部；
所述尾翼板(8)为平板结构，其材料为碳纤维材料，两个尾翼板(8)竖直向下固定在两个所述夹板之间。
4.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述壳体(1)采用碳纤维及玻璃纤维复合材料。
5.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述壳体(1)的安装槽底部加工有排水孔。
6.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述浮力填充物(2)为聚氨酯泡沫或其他轻质不渗水的浮力材料。
7.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述挂缆座(6)在壳体(1)的位置能够使艇体倾斜角度与水平方向的夹角不超过2°。
8.如权利要求1所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述起吊环(5)为半圆环状结构。
9.如权利要求3所述的一种应用于波浪能自主航行器的艇体，其特征在于，所述挂缆座(6)、起吊环(5)及尾翼板安装座(7)的材料均为钛合金。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 443003 No.58, Shengli Third Road, Xiling District, Yichang City, Hubei Province Applicant after: 710 Research Institute of China Shipbuilding Industry Group Co.,Ltd. Address before: 443003 No.58, Shengli Third Road, Yichang City, Hubei Province Applicant before: NO. 710 RESEARCH INSTITUTE OF CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY Corp. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211014 Address after: 443003 No.58, Shengli Third Road, Xiling District, Yichang City, Hubei Province Applicant after: 710 Research Institute of China Shipbuilding Industry Group Co.,Ltd. Applicant after: Shenzhen Investment Holding Co.,Ltd. Address before: 443003 No.58, Shengli Third Road, Xiling District, Yichang City, Hubei Province Applicant before: 710 Research Institute of China Shipbuilding Industry Group Co.,Ltd. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180706 |