CN110395376A - 混合驱动波浪滑翔机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合驱动波浪滑翔机，包括水面母船、柔性扁平缆和水下牵引机，所述水面母船与所述水下牵引机通过所述柔性扁平缆进行柔性连接，所述水面母船包括主浮体、密封固定在所述主浮体内的通讯和定位装置、主控系统和蓄电池以及太阳能发电装置，所述水下牵引机包括牵引机主体结构、电子罗盘、转向机构和波浪转换机构，在所述主浮体的后部底面两侧各设有一水面推进器，在所述牵引机主体结构的底部中间位置设有一水下推进器，所述水面推进器和所述水下推进器均由所述蓄电池供电、由所述主控系统控制。本发明采用太阳能和波浪能两种能源混合推进，在有效提高波浪滑翔机的航速和机动性的同时，增强了波浪滑翔机的环境适应性。
Description
技术领域
本发明属于机电一体化装置，具体涉及一种混合驱动波浪滑翔机。
背景技术
波浪滑翔机是一种利用波浪动力前进，利用太阳能发电作为仪器通讯、控制、定位、导航、传感器数据采集的能量供应的新型海洋移动观测平台。波浪滑翔机特有的双体结构使其能够充分地利用和转化波浪能及太阳能为其自身提供源源不断的前进动力和电能供给，水面母船漂浮于水面不停地吸收海面的波浪以及太阳能，水下牵引机悬浮于水下进行波浪能量的转化，因此不需要岸站供电供能就可长周期持续地在大洋中进行大范围巡航观测。波浪滑翔机因其特殊的动力推进方式，其航行速度和航行机动性严重依赖海况，当遇到流大、浪小的海况时波浪滑翔机会因吸收不到充足的波浪动力导致航行动力不足而产生随流漂移的现象，同时因前向动力不足也会导致波浪滑翔机无法保持预期的航向而造成航迹紊乱等现象。此外波浪滑翔机的水下牵引机构属于波浪滑翔机相对薄弱的环节，当遇到极端恶劣海况或被近岸渔民破坏时，波浪滑翔机会因无法转化海面波浪而失去航行动力。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够提高波浪滑翔机航行机动性的混合驱动波浪滑翔机。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种混合驱动波浪滑翔机，包括水面母船、柔性扁平缆和水下牵引机，所述水面母船与所述水下牵引机通过所述柔性扁平缆进行柔性连接，所述水面母船包括主浮体、密封固定在所述主浮体内的通讯和定位装置、主控系统和蓄电池以及太阳能发电装置，所述水下牵引机包括牵引机主体结构、电子罗盘、转向机构和波浪转换机构，在所述主浮体的后部底面两侧各设有一水面推进器，在所述牵引机主体结构的底部中间位置设有一水下推进器，所述水面推进器和所述水下推进器均由所述蓄电池供电、由所述主控系统控制。
所述柔性扁平缆外覆橡胶皮内置通讯、供电线缆和钢缆。
所述太阳能发电装置平铺在所述主浮体上。
所述波浪转换机构对称布置在所述牵引机主体结构的中部。
所述电子罗盘固定在所述牵引机主体结构的前部。
所述转向机构布置在所述牵引机主体结构的后部。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用太阳能和波浪能两种能源混合推进，在有效提高波浪滑翔机的航速和机动性的同时，增强了波浪滑翔机的环境适应性，当遭遇海面波浪较小、流速较大的不利海况时，可通过开启水面推进器和水下推进器提高波浪滑翔机的航速，亦可通过两个水面推进器的差速控制以提高波浪滑翔机的航向控制能力以应对航行动力和转向不足随流漂移的不利海况；当波浪滑翔机近岸巡航遭遇浅滩搁浅时，可通过开启水面推进器和水下推进器进行前行脱困；此外，当波浪滑翔机遭遇恶劣海况或被渔民破坏导致水下牵引机遭到意外破坏或水下牵引机丢失时，可通过开启水面推进器的方式持续推进波浪滑翔机的返航，同时由于太阳能取之不尽的特点，以太阳能供电驱动水面推进器航行的动力方式可持续的推进下去。本发明充分利用环境能源，波浪能提供航行动力，太阳能为电子设备提供电能，当蓄电池充电量达到最大阈值后，多余的太阳能无法继续为蓄电池充电会造成太阳能的浪费，此时采用混合驱动方式的波浪滑翔机可将多余的太阳能通过能源控制驱动水面推进器和水下推进器运转，利用海面充足的太阳能为混合推进装置供能，有效提高波浪滑翔机的航行机动性，同时当水下牵引机遭受破坏时，混合推进装置可利用源源不断的太阳能推进波浪滑翔机慢慢的返航。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为本发明的轴侧图。
图中：1、水面母船，2、柔性扁平缆，3、水下牵引机，4、太阳能发电装置，5、通讯和定位装置，6、主控系统，7、蓄电池，8、主浮体，9、水面推进器，10、牵引机主体结构，11、波浪转换机构，12、转向机构，13、水下推进器，14、电子罗盘。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种混合驱动波浪滑翔机，包括水面母船1、柔性扁平缆2和水下牵引机3，海上应用时，水面母船漂浮于水面，水下牵引机悬浮于水下，在波浪作用下水面母船通过柔性扁平缆拉拽水下牵引机运动。
所述水面母船1与所述水下牵引机3通过所述柔性扁平缆2进行柔性连接，所述水面母船1包括主浮体8、密封固定在所述主浮体8内的通讯和定位装置5、主控系统6和蓄电池7以及太阳能发电装置4，所述水下牵引机3包括牵引机主体结构10、电子罗盘14、转向机构12和波浪转换机构11，在所述主浮体8的后部底面两侧各设有一水面推进器9，在所述牵引机主体结构10的底部中间位置设有一水下推进器13，所述水面推进器9和所述水下推进器13均由所述蓄电池7供电、由所述主控系统6控制。
在本实施例中，所述柔性扁平缆2外覆橡胶皮内置通讯、供电线缆和钢缆。外覆橡胶可保证内部线缆和钢缆不受海水腐蚀的同时保持一定的柔性，钢缆可保证水下牵引机和水面母船间有相对运动时不至于破坏通讯线缆。所述太阳能发电装置4平铺在所述主浮体8上，可充分接收太阳能的照射。所述波浪转换机构11对称布置在所述牵引机主体结构10的中部。所述电子罗盘14固定在所述牵引机主体结构10的前部。所述转向机构12布置在所述牵引机主体结构10的后部。
本发明的工作原理：
上述混合驱动波浪滑翔机在海上航行时，水面母船漂浮于水面，水下牵引机悬浮于水下，水面母船和水下牵引机通过柔性扁平缆进行柔性连接。水面母船具有较大的正浮力，可随海面波动上下起伏进而拉拽水下牵引机向上运动，水下牵引机向上运动的同时波浪转换机构的翼板在水阻力的作用下下摆进而产生前向动力，并拉拽水面母船向前运动，水下牵引机自重较大浮力较小，当来自水面的拉拽力消失后可迅速下沉，在水下牵引机向下运动的同时水阻力促使波浪转换机构的翼板上摆再次产生前向动力并拉拽水面母船向前运动，进而周期往复循环运动。
布置在水面母船上的太阳能发电装置可充分吸收取之不尽的太阳能并转化为电能，为混合驱动波浪滑翔机的控制、导航、数据采集等提供源源不断的电能，并在蓄电池的电能达到最大阈值时，开启水面推进器和水下推进器，利用多余的太阳能推动混合驱动波浪滑翔机的运动，提高波浪滑翔机的机动性的同时有效提高太阳能的利用效率，同时有利于波浪滑翔机应对不利海况、应对水下牵引机突发损坏的情况、应对应急脱困等。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种混合驱动波浪滑翔机，包括水面母船、柔性扁平缆和水下牵引机，所述水面母船与所述水下牵引机通过所述柔性扁平缆进行柔性连接，所述水面母船包括主浮体、密封固定在所述主浮体内的通讯和定位装置、主控系统和蓄电池以及太阳能发电装置，所述水下牵引机包括牵引机主体结构、电子罗盘、转向机构和波浪转换机构，其特征在于，在所述主浮体的后部底面两侧各设有一水面推进器，在所述牵引机主体结构的底部中间位置设有一水下推进器，所述水面推进器和所述水下推进器均由所述蓄电池供电、由所述主控系统控制。
2.根据权利要求1所述的混合驱动波浪滑翔机，其特征在于，所述柔性扁平缆外覆橡胶皮内置通讯、供电线缆和钢缆。
3.根据权利要求1所述的混合驱动波浪滑翔机，其特征在于，所述太阳能发电装置平铺在所述主浮体上。
4.根据权利要求1所述的混合驱动波浪滑翔机，其特征在于，所述波浪转换机构对称布置在所述牵引机主体结构的中部。
5.根据权利要求1所述的混合驱动波浪滑翔机，其特征在于，所述电子罗盘固定在所述牵引机主体结构的前部。
6.根据权利要求1所述的混合驱动波浪滑翔机，其特征在于，所述转向机构布置在所述牵引机主体结构的后部。
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