CN2785976Y - 利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器 - Google Patents

Abstract

利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器，包括由工作流体缸、工作气体缸、内胆、外胆、工作流体活塞、传递流体活塞、A截止阀、B截止阀、三通阀组成的烷烃发动机、垂直尾翼、水平机翼和潜水器外壳。当潜水器升到温跃层以上海水层时，水温较高，工作流体吸热，熔化，体积膨胀，向下推动工作流体活塞，使外胆中的传递流体流入内胆，潜水器总体容积减小，浮力减小，潜水器下沉，与传递流体活塞联动的水平机翼向斜下方倾角，潜水器向前下方滑行。当潜水器降到温跃层以下海水层时，水平机翼向斜上方向迎角，潜水器向斜上方滑行。如此周而复始，潜水器持续以“之”字型向前滑行。本实用新型可长期在水中运行无需补充能源。

Description

利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器

技术领域：

本实用新型涉及一种潜水器，尤其是利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器，属于船舶工程技术领域中水下居住或作业的设备。

背景技术

目前已有的潜水器都是需要携带能源以驱动前进的。由于携带能源所需占用的容积和本身重量的限制，使携带能源的数量受到严格的控制，以至束缚了潜水器的运行时间和航程，提高了运行成本和制造成本。在已有技术中，专利号为01100006.6的滑翔潜艇发明专利，潜艇在水下滑翔时，需依靠人力或机械力驱使潜艇附带的水囊向艇体注入或抽出水流，才能改变潜艇的浮力，无自带能源无法运转，因此不能持久远程运行。专利号为200320110216.0的纵列双座船身式两栖超轻型飞机发明专利，具有从水面起飞降落在陆地或从陆地起飞降落在水面的性能，兼有空中停车状态下的滑翔操控性能，但不能潜入海面以下执行潜航任务；它以二冲程发动机为动力，运行成本和制造成本昂贵，无自带能源就无法运转，不能持久远程运行。2001年10月IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING第26卷第4期美国海军研究所Douglas C.Webb等人发表的改变浮力获得驱动力的滑翔潜水器，其发动机以氮气为工作气体，以乙二醇为传递液体，由于氮气性质不甚稳定，容易与乙二醇发生化学反应而变质；乙二醇黏度低，氮气容易渗入以至影响乙二醇的功率传递，不能保证发动机的可靠和滑翔潜水器的正常运行。

实用新型内容

为了克服现有潜水器需要自带能源的弊病，本实用新型提供一种利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器，包括潜水器外壳、垂直尾翼、水平机翼和烷烃发动机，其中烷烃发动机由工作流体缸、工作气体缸、内胆、外胆、工作流体活塞、传递流体活塞、A截止阀、B截止阀、三通阀组成。工作流体缸、工作气体缸和内胆安置在潜水器外壳内，外胆安装在潜水器外壳的底部。

工作流体活塞和传递流体活塞分别置于工作流体缸和工作气体缸内。在工作流体缸内工作流体活塞上面的部分是工作流体腔，在工作气体缸内传递流体活塞上面的部分是工作气体腔。工作流体缸底部通过A截止阀与内胆顶部相连，通过B截止阀分别与工作气体缸的底部和三通阀的A端连接。内胆底部与三通阀的B端相连，外胆与三通阀的C端相连。垂直尾翼安置在潜水器外壳的尾部上方；左右各一个水平机翼分别安置在潜水器外壳前半部的两侧。水平机翼与传递流体活塞联动。

工作流体腔内充满工作流体。工作气体腔内充满了氩气，并使氩气的压力比潜水器运行区域内海水的最高压力高。工作流体缸中工作流体活塞以下的部分、工作气体缸中传递流体活塞以下的部分、内胆和外胆内均充满了传递流体。当烷烃发动机工作时，工作流体作固、液两相变换。

当潜水器升到温跃层以上海水层时，水温较高，工作流体吸热，熔化，体积膨胀，向下推动工作流体活塞，将工作流体活塞下面的传递流体经B截止阀流入工作气体缸的下部，并抬高传递流体活塞，挤压工作气体腔内的气体。与此同时，三通阀的B端与C端连通，使外胆中的传递流体流入内胆，潜水器总体容积减小，浮力也减小，潜水器将下沉。与传递流体活塞联动的水平机翼向斜下方倾角而使潜水器向前下方滑行，潜水器进入冷水层。

在冷水层中，水温较低，工作流体放热，开始凝固，并收缩体积，使工作流体活塞上抬，内胆内的传递流体经A截止阀进入工作流体缸的下部。与此同时，控制三通阀的A端与C端相通，工作气体缸下部的传递流体流入外胆，使外胆体积膨胀，潜水器总体容积增大，潜水器浮力增大，获得向上的升力。与传递流体活塞联动的水平机翼向斜上方向迎角，使潜水器向斜上方滑行，潜水器进入温水层。

如此周而复始，潜水器持续以“之”字型向前滑行。潜水器的烷烃发动机也完成了一个热力循环。

本实用新型的有益效果是，潜水器可以长期在水中运行，无需补充能源，制造成本运行成本低廉，在涉及海洋水下工作的各个领域有重大的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型潜水器驱动装置结构原理图。

图2是本实用新型潜水器侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。

如图1、图2所示，本实用新型包括工作流体缸1、工作气体缸2、内胆3、外胆4、工作流体活塞5、传递流体活塞6、潜水器外壳7、A截止阀8、B截止阀9、水平机翼11、垂直尾翼13、三通阀14。其中工作流体缸1、工作气体缸2、内胆3、外胆4、工作流体活塞5、传递流体活塞6、A截止阀8、B截止阀9、三通阀14构成了烷烃发动机。

潜水器外壳7是一流线形中空壳体。工作流体缸1安置在外壳7内的中前部，工作气体缸2安置在外壳7内的中部，内胆3安置在外壳7内的中后部，外胆4安置在外壳7的底部，工作流体活塞5置于工作流体缸1内，传递流体活塞6置于工作气体缸2内。在工作流体缸1内工作流体活塞5上面的部分是工作流体腔10，在工作气体缸2内传递流体活塞6上面的部分是工作气体腔12。工作流体缸1底部通过A截止阀8与内胆3顶部相连，通过B截止阀9分别与工作气体缸2的底部和三通阀14的A端连接。内胆3底部与三通阀14的B端相连，外胆4与三通阀14的C端相连。垂直尾翼13安置在潜水器外壳7的尾部上方；左右各一个水平机翼11安置在潜水器外壳7前半部的两侧。水平机翼11与传递流体活塞6联动。

工作流体腔10内充满烷烃类化合物。对不同的海域，温跃层以上海水层的温度是不同的。当海水温度较低时，采用熔点为10℃正十五烷或者熔点为16.7℃正十六烷。当潜水器运行海域的海水温度较高时，可以采用熔点为21.7℃正十七烷作为工作流体。工作气体腔12内充满了氩气，并使氩气的压力比潜水器运行区域内海水的最高压力高。工作流体缸1中工作流体活塞5以下的部分、工作气体缸2中传递流体活塞6以下的部分、内胆3和外胆4内均充满了传递流体。传递流体采用熔点为-12℃的正十二烷。当烷烃发动机工作时，工作流体作固、液两相变换。

当潜水器升到温跃层以上海水层时，水温较高，工作流体吸热，熔化，体积膨胀，向下推动工作流体活塞5，将工作流体活塞5下面的传递流体经B截止阀9流入工作气体缸2的下部，并抬高传递流体活塞6，挤压工作气体腔12内的气体。与此同时，控制三通阀14的B端与C端连通，使外胆4中的传递流体流入内胆3，潜水器总体容积减小，浮力也减小，潜水器将下沉。与传递流体活塞6联动的水平机翼11向斜下方倾角而使潜水器向前下方滑行，潜水器进入冷水层。

在冷水层中，水温较低，工作流体放热，开始凝固，并收缩体积，使工作流体活塞5上抬，内胆3内的传递流体经A截止阀8进入工作流体缸1的下部。与此同时，控制三通阀14的A端与C端相通，工作气体缸2下部的传递流体流入外胆4，使外胆4体积膨胀，潜水器总体容积增大，潜水器浮力增大，获得向上的升力。与传递流体活塞6联动的水平机翼11向斜上方向迎角，使潜水器向斜上方滑行，潜水器进入温水层。

如此周而复始，潜水器持续以“之”字型向前滑行。潜水器的烷烃发动机也完成了一个热力循环。

Claims (2)

1.一种利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器，包括潜水器外壳(7)、垂直尾翼(13)、水平机翼(11)，其特征在于还包括由工作流体缸(1)、工作气体缸(2)、内胆(3)、外胆(4)、工作流体活塞(5)、传递流体活塞(6)、A截止阀(8)、B截止阀(9)、三通阀(14)组成的烷烃发动机，潜水器外壳(7)是一流线形中空壳体，工作流体缸(1)安置在外壳(7)内的中前部，工作气体缸(2)安置在外壳(7)内的中部，内胆(3)安置在外壳(7)内的中后部，外胆(4)安置在外壳(7)的底部，工作流体活塞(5)置于工作流体缸(1)内，传递流体活塞(6)置于工作气体缸(2)内，在工作流体缸(1)内工作流体活塞(5)上面的部分是工作流体腔(10)，在工作气体缸(2)内传递流体活塞(6)上面的部分是工作气体腔(12)，工作流体缸(1)底部通过A截止阀(8)与内胆(3)顶部相连，通过B截止阀(9)分别与工作气体缸(2)的底部和三通阀(14)的A端连接，内胆(3)底部与三通阀(14)的B端相连，外胆(4)与三通阀(14)的C端相连，垂直尾翼(13)安置在潜水器外壳(7)的尾部上方，水平机翼(11)安置在潜水器外壳(7)前半部的两侧。

2.根据权利要求1所述的利用海洋温差能驱动烷烃发动机的滑翔式潜水器，其特征是所述的水平机翼(11)与传递流体活塞(6)联动。

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