CN212667609U - 一种水面无人小型波浪滑翔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水面无人小型波浪滑翔器，包括水面母船、铠装缆和水下牵引机，水面母船为整套设备提供浮力并获取波浪上下运动的能量，水下牵引机将波浪上下运动的能量转化成整套设备前进的动力；水下牵引机与水面母船之间通过铠装缆连接，并通过所述铠装缆拖曳水面母船前进；一种水面无人小型波浪滑翔器具有自主航行、长周期、大范围，无动力噪声、小型轻量化、成本低廉、便于布放且完全国产化的优点。

Description

一种水面无人小型波浪滑翔器

技术领域

本实用新型涉及一种海洋水面移动观测装置，尤其涉及一种水面无人小型波浪滑翔器。

背景技术

波浪滑翔器技术一直以来广泛应用于海洋水文气象调查、水中哺乳动物迁徙习性跟踪、水中声学信号获取与中继、物理海洋数据遥感比对等领域，在海洋科研学术发展与海洋环境调查等方面都发挥了重要作用。但国际上出现的波浪滑翔器的诸多应用，基本上围绕美国Liquid Robotics公司的SV2和SV3系列波浪滑翔器展开，因为其造价十分昂贵且不对我国进行销售，产期以来我国的波浪滑翔器技术一直受制于人。

为了解决我国海洋调查与科研的需求，同时在不影响波浪滑翔器性能的前提下，降低波浪滑翔器的总体成本，急需要一款小型、轻量化、低成本的国产波浪滑翔器。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提出了一种水面无人小型波浪滑翔器，其具有可以完全自主航行，可于远海大洋无人值守达一年时间，航行最大里程可达1万公里，前向动力完全通过获取波浪能和太阳能，无任何动力噪声、小型轻量化、成本低廉、便于布放且完全国产化的优点。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水面无人小型波浪滑翔器，其特征在于，包括水面母船、铠装缆和水下牵引机；所述水面母船为整套设备提供浮力并获取波浪上下运动的能量，所述水下牵引机将波浪上下运动的能量转化成整套设备前进的动力；所述水下牵引机与所述水面母船之间通过所述铠装缆连接，所述牵引机通过所述铠装缆拖曳水面母船前进；整套波浪滑翔器所述水面母船长度和所述水下牵引机长度都不超过1.6m，质量不超过60kg，能够有效保证波浪滑翔器在布放回收时候的机动性，可以在10m左右的小船上，不借助任何工具由2人完成布放回收。

所述水面母船由母船体、太阳能电池板、主控制舱、电池舱、遮阳板、气象站系统、铠装缆上连接件和稳流板组成，所述母船体采用外部柔性体而内部为刚体的设计，除提供浮力外还对内部各类舱体和传感器起到了有效的保护作用；所述太阳能电池板安装在母船体的上表面，为整套波浪滑翔器提供通讯所需的电量；所述主控制舱和所述电池舱安装在所述母船体的内部，分别是主控制板和电池包的密封装置，其二者通过水密过舱件连接；所述遮阳板安装于水面母船上位于两块太阳能电池板中间的位置，主要用于防止所述水面母船内部的橡胶过舱线在长期太阳照射情况下产生老化；所述气象站系统安装在水面母船体底部的法兰上，可以获取波浪滑翔器所到之处的风速、风向、气温、气压和湿度等水文气象数据；所述铠装缆上连接件安装在所述水面母船底部，为所述水面母船和所述铠装缆的连接部分；所述稳流板位于所述水面母船的尾部，主要起到稳定水面母船转向的效果。

所述铠装缆为所述水面母船和所述牵引机的连接纽带，其既承受拉力又要传递扭矩，采用外部橡胶内部钢丝加导线的形式制作而成，是双体结构的脐带。

所述水下牵引机由配重块、主框架、束线块、柔性线、支撑套管、牵引机护板、弹簧轴套管、主动转轴套管、细短轴、粗长轴、翼板、舵机系统和罗盘系统组成，所述配重块位于所述水下牵引机的头部，主要用于调节水下牵引机的姿态；所述主框架分为左右两片，为所述水下牵引机的主体，所述主框架采用仿生原理设计，能够有效减少水阻力；所述束线块分布在水下牵引机走线的整个线路上，对牵引机线路起到固定作用；所述柔性线为所述铠装缆信号线传输给水下牵引机的通道，可以承受千万次级别的弯折；所述支撑套管支撑主框架，起到连接左右主框架并提供保护空间的作用；所述牵引机护板位于主框架的两侧，保护水下牵引机的波浪动力转换系统不受外力破坏；所述弹簧轴套管、主动转轴套管、细短轴、粗长轴和翼板组成水下牵引机的被动水翼，用来获取波浪能；所述舵机系统安装在水下牵引机的尾部，是水下牵引机的转向系统，能够根据航迹设定，实现操舵；所述罗盘系统安装在所述水下牵引机的头部，能够感应到水下牵引机的当前航向、横滚角度和俯仰。

本实用新型具有的优点和积极效果是：一种水面无人小型波浪滑翔器，其可以通过框架支撑的形式简单可靠的实现牵引机的总体结构，其总体质量不超过60kg，总体长度不超过1.6m，其具有可以完全自主航行，可于远海大洋无人值守达一年时间，航行最大里程可达1万公里，前向动力完全通过获取波浪能和太阳能，无任何动力噪声、小型轻量化、成本低廉、便于布放且完全国产化的优点。

附图说明

图1为本实用新型水面无人小型波浪滑翔器总体图；

图2为本实用新型水面无人小型波浪滑翔器水面母船结构组成示意图；

图3为本实用新型本实用新型水面无人小型波浪滑翔器水下牵引机结构组成示意图；

图4本实用新型水面无人小型波浪滑翔器工作原理示意图。

附图标记说明：

1水面母船，2铠装缆，3水下牵引机；

1-1母船体，1-2太阳能电池板，1-3主控制舱，1-4电池舱，

1-5遮阳板，1-6气象站系统，1-7铠装缆上连接件，1-8稳流板；

3-1配重块，3-2主框架，3-3束线块，3-4柔性线，3-5支撑

套管，3-6牵引机护板，3-7弹簧轴套管，3-8主动转轴套管，3-9

细短轴，3-10粗长轴，3-11翼板，3-12舵机系统，3-13罗盘系统。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

请参阅图1-4图，一种水面无人小型波浪滑翔器，其特征在于，包括水面母船1、铠装缆2和水下牵引机3；所述水面母船1为整套设备提供浮力并获取波浪上下运动的能量，所述水下牵引机将波浪上下运动的能量转化成整套设备前进的动力；所述水下牵引机与所述水面母船1之间通过所述铠装缆2连接，所述牵引机3 通过所述铠装缆2拖曳水面母船1前进，整套波浪滑翔器所述水面母船长度和所述水下牵引机长度都不超过1.6m，质量不超过60kg，能够有效保证波浪滑翔器在布放回收时候的机动性，可以在10m左右的小船上，不借助任何工具由2人完成布放回收。

所述水面母船1由母船体1-1、太阳能电池板1-2、主控制舱 1-3、电池舱1-4、遮阳板1-5、气象站系统1-6、铠装缆上连接件 1-7和稳流板1-8组成；所述母船体1-1采用外部柔性体而内部为刚体的设计，除提供浮力外还对内部各类舱体和传感器起到了有效的保护作用；所述太阳能电池板安装在母船体1-1的上表面，为整套波浪滑翔器提供通讯所需的电量；所述主控制舱1-3和所述电池舱1-4安装在所述母船体的内部，分别是主控制板和电池包的密封装置，其二者通过水密过舱件连接；所述遮阳板1-5安装于水面母船1-1上位于两块太阳能电池板1-2中间的位置，主要用于防止所述母船体1-1内部的橡胶过舱线在长期太阳照射情况下产生老化；所述气象站系统安装在母船体1-1体底部的法兰上，可以获取波浪滑翔器所到之处的风速、风向、气温、气压和湿度等水文气象数据；所述铠装缆上连接件1-7安装在所述水面母船1底部，为所述水面母船1和所述铠装缆2的连接部分；所述稳流板1-8位于所述水面母船的尾部，主要起到稳定水面母船转向的效果。

所述铠装缆2为所述水面母船1和所述牵引机3的连接纽带，其既承受拉力又要传递扭矩，采用外部橡胶内部钢丝加导线的形式制作而成，是双体结构的脐带。

所述水下牵引机由配重块3-1、主框架3-2、束线块3-3、柔性线3-4、支撑套管3-5、牵引机护板3-6、弹簧轴套管3-7、主动转轴套管3-8、细短轴3-9、粗长轴3-10、翼板3-11、舵机系统3-12 和罗盘系统3-13组成；所述配重块3-1位于所述水下牵引机3的头部，主要用于调节水下牵引机的姿态；所述主框架3-2分为左右两片，为所述水下牵引机3的主体，所述主框架采用仿生原理设计，能够有效减少水阻力；所述束线块3-3分布在水下牵引机3 走线的整个线路上，对牵引机线路起到固定作用；所述柔性线3-4 为所述铠装缆信号线传输给水下牵引机的通道，可以承受千万次级别的弯折；所述支撑套管3-5支撑主框架，起到连接左右主框架 3-2并提供保护空间的作用；所述牵引机护板3-6位于主框架的两侧，保护水下牵引机3的波浪动力转换系统不受外力破坏；所述弹簧轴套管3-7、主动转轴套管3-8、细短轴3-9、粗长轴3-10和翼板3-11组成水下牵引机3的被动水翼，用来获取波浪能；所述舵机系统3-12安装在水下牵引机的尾部，是水下牵引机的转向系统，能够根据航迹设定，实现操舵；所述罗盘系统3-13安装在所述水下牵引机的头部，能够感应到水下牵引机的当前航向、横滚角度和俯仰。

一种水面无人小型波浪滑翔器的工作原理为：海洋中时刻存在的波浪起伏会带动水面母船1上下运动，这一运动通过铠装缆2 传递给水下牵引机3，在波浪的上升阶段，水下牵引机3由于受到向上的拉力，其翼板3-11出现向下的摆角，将自身向上的运动，转变成斜向上的运动，从而分解出一部分向前的动力，带动所述水下牵引机3产生前向推进，此前向驱动力则通过铠装缆2拉动水面母船1一起向前运动，从而形成了整体的向前运动；在波浪的下降阶段，同样存在类似的运功过程，将向下的运动转化成了斜向下驱动力，从而产生了前向运动，由此可以看出，波浪滑翔器的运动能量完全来自于波浪能，只要有波浪存在的地方，其就可以在翼板的周而复始的运动下永不休止的运动。

本实用新型具有的优点和积极效果是：一种水面无人小型波浪滑翔器，可以完全自主航行，可于远海大洋无人值守达一年时间，航行最大里程可达1万公里，前向动力完全通过获取波浪能和太阳能，无任何动力噪声、小型轻量化、成本低廉、便于布放且完全国产化的优点。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种水面无人小型波浪滑翔器，其特征在于，包括水面母船、铠装缆和水下牵引机；所述水面母船为整套设备提供浮力并获取波浪上下运动的能量，所述水下牵引机将波浪上下运动的能量转化成整套设备前进的动力；所述水下牵引机与所述水面母船之间通过所述铠装缆连接，所述牵引机通过所述铠装缆拖曳水面母船前进；

所述水面母船由母船体、太阳能电池板、主控制舱、电池舱、遮阳板、气象站系统、铠装缆上连接件和稳流板组成；所述母船体采用外部柔性体而内部为刚体的设计，除提供浮力外还对内部各类舱体和传感器起到了有效的保护作用；所述太阳能电池板安装在母船体的上表面；所述主控制舱和所述电池舱安装在所述母船体的内部，其二者通过水密过舱件连接；所述遮阳板安装于水面母船上位于两块太阳能电池板中间的位置；所述气象站系统安装在水面母船体底部的法兰上；所述铠装缆上连接件安装在所述水面母船底部，为所述水面母船和所述铠装缆的连接部分；所述稳流板位于所述水面母船的尾部；

所述铠装缆为所述水面母船和所述牵引机的连接纽带，其既承受拉力又要传递扭矩；

所述水下牵引机由配重块、主框架、束线块、柔性线、支撑套管、牵引机护板、弹簧轴套管、主动转轴套管、细短轴、粗长轴、翼板、舵机系统和罗盘系统组成；所述配重块位于所述水下牵引机的头部；所述主框架分为左右两片，为所述水下牵引机的主体；所述束线块分布在水下牵引机走线的整个线路上，对牵引机线路起到固定作用；所述柔性线为所述铠装缆信号线传输给水下牵引机的通道；所述支撑套管支撑主框架，起到连接左右主框架并提供保护空间的作用；所述牵引机护板位于主框架的两侧，保护水下牵引机的波浪动力转换系统不受外力破坏；所述弹簧轴套管、主动转轴套管、细短轴、粗长轴和翼板组成水下牵引机的被动水翼；所述舵机系统安装在水下牵引机的尾部，是水下牵引机的转向系统；所述罗盘系统安装在所述水下牵引机的头部。

2.按照权利要求1所述的一种水面无人小型波浪滑翔器，其特征在于，整套波浪滑翔器所述水面母船长度和所述水下牵引机长度都不超过1.6m，质量不超过60kg。

3.按照权利要求1所述的一种水面无人小型波浪滑翔器，其特征在于，所述主框架采用仿生原理设计。

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