CN108639279B - 一种能够应急回收的波浪滑翔器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够应急回收的波浪滑翔器，在潜体的刚性支架上设置有应急回收模块，所述应急回收模块是一壳体结构且其内依次设置发条舱、卷盘舱、丝杠舱、压缩气瓶舱、气囊舱，所述发条舱内设置有发条，卷盘舱内设置有卷盘，发条的旋转轴与卷盘的旋转轴固连，卷盘上设置有一与脐带连接的吊钩，丝杠舱内设置有与卷盘旋转轴固连的丝杠，丝杠上设置有滑块，所述压缩平气囊舱设置有一压缩气瓶，所述气囊舱内设置有大压缩比的气囊，压缩气瓶与气囊之间通过气管连接，所述丝杠舱内还设置有压缩瓶触发按钮。本发明在正常航行时提供缓冲机制降低极端工况下脐带断裂风险，脐带断裂情况下避免潜体沉于海底丢失而造成损失，为后续回收工作提供便利。

Description

一种能够应急回收的波浪滑翔器

技术领域

本发明涉及一种能够应急回收的波浪滑翔器，属于波浪滑翔器领域。

背景技术

波浪滑翔器是一种新型无人海洋探测平台，利用“浮体-脐带-潜体”刚柔混合多体结构将海洋波浪能直接地转化为自身的前进动力，同时依靠上甲板搭载的太阳能电池板为各电气负载供电，可以在广阔的海洋上进行长期自主的航行，还可充当通信中继与其他类型的探测平台进行指令和数据交换，为海洋观测技术提供了新思路，有着十分广阔的发展前景。

波浪滑翔器在工作过程中可能遭遇极端的载荷，以及其他意外状况如鲨鱼袭击、人为破坏等，使得脐带存在断裂的风险。一旦脐带断裂，波浪滑翔器的潜体将沉于海底，潜体上配备的昂贵的传感器和其中宝贵的数据将会丢失，造成巨大的损失。

廖煜雷等提出的授权公告号为CN105775075B的发明《一种易于回收的波浪滑翔器及其回收方法》中，在波浪滑翔器的潜体上设置吊钩吊带释放装置，通过脐带传递电信号触发，当回收波浪滑翔器时，潜体释放吊钩，首先回收潜体，之后回收浮体。网站www.uvs.com.au中的名为《WG01Wave Glider Recovery Device-Safe and RapidRecovery of Wave Gliders in High Sea States》的技术文档中，提出一种通过声学装置触发安装于潜体的回收装置的方法。以上两种方法有助于在恶劣海况下波浪滑翔器的安全回收。但是其回收装置触发采用电子或声学系统，电子系统运行的前提是脐带未断裂，脐带断裂情况下无法工作，声学系统存在信号覆盖范围的限制，脐带断裂的情况下潜体迅速下沉，一旦超出声学信号覆盖范围回收装置将无法正常工作，因此以上两种方法均不具备在脐带断裂时的应急回收能力。此外，相比本发明提供的一种能够应急回收的波浪滑翔器，电子和声学系统使得系统的复杂度较高，本发明同时还具有正常航行时提供缓冲机制降低极端工况下脐带断裂风险等有益效果。

欧阳凌浩等提出的申请公布号为CN105416513A的发明《一种应急回收水下拖体的安全装置》中，回收时通过引信向燃气发生器供电，燃气发生器产生气体向安全气囊充气，安全气囊将水下拖体带出水面。该方法中的引信触发方式为水压触发或遥控触发，而本发明专门针对波浪滑翔器设计，依据波浪滑翔器特有的脐带系联结构，通过独特的机械机构，利用脐带在张紧和断裂时不同的张力特性触发回收装置，使得装置更加小巧，稳定可靠，同时还具有正常航行时提供缓冲机制降低极端工况下脐带断裂风险等有益效果。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能够应急回收的波浪滑翔器，在波浪滑翔器正常航行时提供缓冲机制降低极端工况下脐带断裂风险，脐带断裂情况下避免潜体沉于海底丢失而造成损失，为后续回收工作提供便利。

本发明的目的是这样实现的：包括浮体、潜体和用于连接浮体和潜体的脐带，在潜体的刚性支架上设置有应急回收模块，所述应急回收模块是一壳体结构且其内依次设置发条舱、卷盘舱、丝杠舱、压缩气瓶舱、气囊舱，所述发条舱内设置有发条，卷盘舱内设置有卷盘，发条的旋转轴与卷盘的旋转轴固连，卷盘上设置有一与脐带连接的吊钩，丝杠舱内设置有与卷盘旋转轴固连的丝杠，丝杠上设置有滑块，所述压缩平气囊舱设置有一压缩气瓶，所述气囊舱内设置有大压缩比的气囊，压缩气瓶与气囊之间通过气管连接，所述丝杠舱内还设置有压缩瓶触发按钮。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述丝杠舱内还设置有两根滑动杆，所述滑块还设置在滑动杆上并沿滑动杆移动。

2.发条由紧到松的旋转方向对应丝杠上的滑块靠近压缩气瓶触发按钮的运动方向。

3.正常航行状态时，脐带处于正常范围内的松紧变化，卷盘在发条作用下旋转，将松弛的脐带张紧，滑块行程范围不会触碰压缩气瓶触发按钮；当脐带由于意外因素断裂时，发条放松，卷盘旋转，将潜体部分剩余脐带回收，同时，丝杠旋转，使得滑块触碰压缩气瓶触发按钮，压缩气瓶中的压缩气体通过气管注入气囊中，气囊膨胀提供浮力，潜体在气囊的拖曳作用下大倾角尾倾，并上浮到水面，由搜索救援母船进行后续回收工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、波浪滑翔器遭遇极端工况时，应急回收模块能够提供缓冲机制，避免脐带中出现过大的应力，有效降低脐带断裂的风险；2、脐带断裂情况下，气囊充气产生浮力拉动潜体上浮至海面，避免潜体沉于海底丢失而造成损失，为后续回收工作提供便利；3、脐带断裂情况下，潜体部分剩余脐带将会回收至卷盘，避免意外缠绕影响潜体上浮过程，包括与潜体水翼缠绕、与潜体舵机缠绕、与海洋植物缠绕等；4、在波浪滑翔器正常航行状态下保持脐带不会过度放松，有利于改善波浪滑翔器运动控制性能；5、应急回收装置结构紧凑体积小，对波浪滑翔器水动力性能影响小。

附图说明

图1是本发明的能够应急回收的波浪滑翔器整体结构示意图；

图2是本发明的应急回收模块分舱示意图；

图3是本发明的应急回收模块主视图；

图4是本发明的应急回收过程示意图。

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1，一种能够应急回收的波浪滑翔器，包括浮体1和潜体2，所述浮体1与潜体2由脐带3连接，所述潜体上安装有应急回收模块4，所述应急回收模块4与潜体刚性支架5固连。

结合图2和图3，所述应急回收模块4包括由尾到艏依次排列的发条舱6，卷盘舱7，丝杠舱8，压缩气瓶舱9，气囊舱10；所述发条舱6中包括一根耐疲劳发条11；所述卷盘舱7中包括一个卷盘12，卷盘上设有一个吊钩13，所述吊钩13为脐带3与潜体2连接点；所述丝杠舱8中包括丝杠14，滑动杆15，滑块16和压缩气瓶触发按钮17，所述滑块16随丝杠14转动而沿所述滑动杆15移动；所述压缩气瓶舱9中包括一个压缩气瓶18；所述气囊舱10中包括一个大压缩比气囊19，所述气囊19固连于所述应急回收模块4；所述压缩气瓶18和所述气囊19之间通过一根气管20连接，所述压缩气瓶触发按钮17按下时，气体通过所述气管20由所述压缩气瓶18注入所述气囊19中。

所述吊钩13与所述潜体2的水动力重心位于同一竖直面内，所述气囊舱10位于所述潜体2靠近艏部位置。

所述发条11、卷盘12、丝杠14的旋转轴固连，三者旋转一致；发条11由紧到松的旋转方向，对应丝杠14上的滑块16靠近压缩气瓶触发按钮17的运动方向。

卷盘12直径、丝杠14减速比、压缩气瓶触发按钮17位置之间的配合关系满足波浪滑翔器正常航向过程中脐带3正常的松紧变化的范围内，滑块16行程范围不会触碰到压缩气瓶触发按钮17；当脐带3断裂时，发条11完全放松状态时，滑块16行程范围能够触碰到压缩气瓶触发按钮17。该设计保证滑块拥有一定的安全行程，避免波浪滑翔器在正常航行状态下脐带放松与张紧时误触压缩气瓶触发按钮。

波浪滑翔器正常航行状态时，脐带3处于正常范围内的松紧变化，卷盘12在发条11作用下旋转，将松弛的脐带3张紧，滑块16行程范围不会触碰压缩气瓶触发按钮17。

结合图4，当脐带3由于意外因素断裂时，发条11放松，卷盘12旋转，将潜体部分剩余脐带回收，同时，丝杠14旋转，使得滑块16触碰压缩气瓶触发按钮17，压缩气瓶18中的压缩气体通过气管20注入气囊19中，气囊19膨胀提供浮力，由于气囊舱10位于潜体2靠近艏部位置，因此潜体2在气囊19的拖曳作用下大倾角尾倾，并上浮到水面，由搜索救援母船进行后续回收工作。潜体上浮过程中尾倾姿态相对于水平姿态显著降低潜体上浮过程的水阻力，大幅降低设计时压缩气瓶预留气量、压缩气瓶体积和气囊体积，有利于应急回收装置微型化。

综上，本发明提供一种能够应急回收的波浪滑翔器，包括浮体和潜体，所述浮体与潜体由脐带连接，所述潜体上安装有应急回收模块，所述应急回收模块与潜体刚性支架固连，所述应急回收模块包括由尾到艏依次排列的发条舱，卷盘舱，丝杠舱，压缩气瓶舱，气囊舱，所述发条舱中包括一根耐疲劳发条，所述卷盘舱中包括一个卷盘，卷盘上设有一个吊钩，所述吊钩为脐带与潜体连接点，所述丝杠舱中包括丝杠，滑块，滑动杆和压缩气瓶触发按钮，所述滑块随丝杠转动而沿所述滑动杆移动，所述压缩气瓶舱中包括一个压缩气瓶；所述气囊舱中包括一个大压缩比气囊，所述气囊固连于所述应急回收模块，所述压缩气瓶和所述气囊之间通过一根气管连接，所述压缩气瓶触发按钮按下时，气体通过所述气管由所述压缩气瓶注入所述气囊中。本发明结构简单易于实现，利用了浮体与潜体之间脐带连接的张力特性，通过设置一套小巧的应急回收模块，几乎不影响波浪滑翔器的水动力性能的前提下，在波浪滑翔器正常航行时提供缓冲机制降低极端工况下脐带断裂风险，尤其在脐带断裂情况下避免潜体沉于海底丢失而造成损失，为后续回收工作提供便利。

Claims (3)

1.一种能够应急回收的波浪滑翔器，包括浮体、潜体和用于连接浮体和潜体的脐带，其特征在于：在潜体的刚性支架上设置有应急回收模块，所述应急回收模块是一壳体结构且其内依次设置发条舱、卷盘舱、丝杠舱、压缩气瓶舱、气囊舱，所述发条舱内设置有发条，卷盘舱内设置有卷盘，发条的旋转轴与卷盘的旋转轴固连，卷盘上设置有一与脐带连接的吊钩，丝杠舱内设置有与卷盘旋转轴固连的丝杠，丝杠上设置有滑块，所述压缩气瓶舱设置有一压缩气瓶，所述气囊舱内设置有大压缩比的气囊，压缩气瓶与气囊之间通过气管连接，所述丝杠舱内还设置有压缩瓶触发按钮；正常航行状态时，脐带处于正常范围内的松紧变化，卷盘在发条作用下旋转，将松弛的脐带张紧，滑块行程范围不会触碰压缩气瓶触发按钮；当脐带由于意外因素断裂时，发条放松，卷盘旋转，将潜体部分剩余脐带回收，同时，丝杠旋转，使得滑块触碰压缩气瓶触发按钮，压缩气瓶中的压缩气体通过气管注入气囊中，气囊膨胀提供浮力，潜体在气囊的拖曳作用下大倾角尾倾，并上浮到水面，由搜索救援母船进行后续回收工作。

2.根据权利要求1所述的一种能够应急回收的波浪滑翔器，其特征在于：所述丝杠舱内还设置有两根滑动杆，所述滑块还设置在滑动杆上并沿滑动杆移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种能够应急回收的波浪滑翔器，其特征在于：发条由紧到松的旋转方向对应丝杠上的滑块靠近压缩气瓶触发按钮的运动方向。

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