一種波浪驅動水下航行器的製造方法
2023-04-30 23:08:26 1
一種波浪驅動水下航行器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種波浪驅動水下航行器，包括水面浮體、水下驅動體、攬繩，纜繩與水面浮體固連，纜繩另一端固定在水下驅動體的重心部位。水面浮體內設有蓄電池，太陽能電池板位於蓄電池的上面，轉換太陽能並為電子設備提供能源；水面浮體中間固定有控制通訊器和彈性立柱，控制通訊器上部安裝衛星接收器，用於與海洋基站進行數據接收與信息交換；彈性立柱上安裝氣象裝置，用來測量航行器實時所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面後部，便於及時校準航行器的航線；水下驅動體有多對驅動翼，保證航行器向前運動的連續性。水下航行器能較長時間在水中作業，無需定期返回基站即可實現同海洋基站進行數據交換和通訊。
【專利說明】一種波浪驅動水下航行器
【技術領域】
[0001]本發明屬於船舶工程水下作業設備領域，具體地說，涉及一種波浪驅動水下航行器。
【背景技術】
[0002]海洋的開發和利用已成為世界各沿海國家科學研究的一項重要課題；隨著軍用、民用、軍民兩用【技術領域】在水下環境進行測試和實驗的不斷增加，各種水下航行器不斷湧現和應用。目前已有的水下航行器大都是將所採集的數據儲存起來，待數據飽和時返回海洋基站進行數據交換，不能完成數據的實時傳輸，大大降低了航行器的作業效率。波浪驅動水下航行器包括一個上浮體，水下驅動體，一條纜繩連接上浮體和水下驅動體。水面上浮體包括氣象站、衛星接收器系列設備，它能實現海洋氣候的實時監測，位置信息的實時更新；水下驅動體能提供航行器航行時所需的動力。波浪驅動水下航行器不需要有人控制，它能攜帶通訊和控制設備按照指令前進，同時它也可同海洋基站進行實時數據傳輸和交換。
[0003]發明專利CN 202896863 U中公開了一種混合型水下航行器，該水下航行器在巡航一段時間後，即返回水下對接平臺進行數據交換，並補充能源。這種航行器不能與海洋基站進行實時數據傳輸與交換，航行器需要定期返回基站進行數據交換，大大降低了航行器的工作效率。
【發明內容】
[0004]為了避免現有技術存在的不足，克服水下航行器需要定期返回海洋基站進行數據交換，工作效率較低的問題，本發明提出一種波浪驅動水下航行器。水下航行器能較長時間在水中作業，並實時與海洋基站進行通訊；水下航行器結構簡單，製造和運行成本較低。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:包括水面浮體、水下驅動體、攬繩，纜繩固定在水下驅動體的重心處，纜繩的另一端與水面浮體固連；
[0006]所述水面浮體包括太陽能電池板、衛星接收器、控制通訊器、蓄電池、氣象裝置、方向舵，水面浮體為船形結構，水面浮體內兩端部分別有蓄電池，太陽能電池板位於蓄電池的上面，轉換太陽能並為電子設備提供能源；控制通訊器和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器上安裝有衛星接收器，用於與海洋基站進行數據接收與信息交換；彈性立柱上部安裝氣象裝置，氣象裝置用來測量航行器實時所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面後部，便於及時校準航行器的航線；
[0007]所述水下驅動體包括驅動翼、縱向連杆、連接板、轉軸、底板、拉伸彈簧、翼板轉軸、剛性立柱，縱向連杆位於底板的上方，縱向連杆上設置有轉軸，多根轉軸沿縱向連杆長度方向等距離分布，轉軸兩端分別與連接板連接，剛性立柱位於縱向連杆與底板之間，剛性立柱沿底板長度方向等距離分布固定在底板上，拉伸彈簧位於剛性立柱的前部，且與縱向連杆、底板固連，翼板轉軸安裝在剛性立柱的上端，並與剛性立柱兩側的連接板的另一端連接，翼板轉軸兩端分別與驅動翼固連，且驅動翼依剛性立柱對稱安裝。
[0008]所述驅動翼為多對，驅動翼採用NACA0012翼型。
[0009]有益效果
[0010]本發明提出的一種波浪驅動水下航行器，包括水面浮體、水下驅動體、攬繩，纜繩與水面浮體固連，纜繩另一端固定在水下驅動體的重心部位；蓄電池為驅動翼提供動力。水面浮體內有蓄電池，太陽能電池板位於蓄電池的上面，轉換太陽能並為電子設備提供能源；水面浮體中間固定有控制通訊器和彈性立柱，控制通訊器上部安裝衛星接收器，用於與海洋基站進行數據接收與信息交換；彈性立柱上安裝氣象裝置，用來測量航行器實時所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面後部，便於及時校準航行器的航線；水下驅動體安裝有多對驅動翼，保證航行器向前運動的連續性。
[0011]本發明波浪驅動水下航行器能較長時間在水中作業，無需定期返回基站即可實現同海洋基站進行數據交換和通訊。水下航行器結構簡單，製造和運行成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施方式對本發明一種波浪驅動水下航行器作進一步詳細說明。
[0013]圖1為本發明水下航行器結構示意圖。
[0014]圖2為本發明水下航行器的水下驅動體連接機構局部示意圖。
[0015]圖3為本發明水下航行器在海洋波浪中狀態示意圖。
[0016]圖4為本發明水下航行器在海洋波浪中浮仰狀態示意圖。
[0017]圖5為本發明水下航行器在不同海洋波浪中狀態示意圖。
[0018]圖6為本發明水下航行器整體外形示意圖。
[0019]圖中:
[0020]1.氣象裝置2.衛星接收器3.太陽能電池板4.控制通訊器5.蓄電池6.方向舵
7.攬繩8.縱向連杆9.翼板轉軸10.連接板11.轉軸12.拉伸彈簧13.剛性立柱14.驅動翼15.底板
【具體實施方式】
[0021]參閱圖1?圖6，本實施例波浪驅動水下航行器，包括水面浮體、水下驅動體、攬繩，纜繩7固定在水下驅動體的重心處，纜繩7的另一端與水面浮體固連。
[0022]水面浮體包括太陽能電池板3、衛星接收器2、控制通訊器4、蓄電池5、氣象裝置1、方向舵6，水面浮體為船形結構，保證航行器整體有足夠的浮力。水面浮體內兩端部分別裝有蓄電池，太陽能電池板3安裝在蓄電池5的上面，轉換太陽能並為電子設備提供能源。控制通訊器4和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器4上部安裝衛星接收器2，用於與海洋基站進行數據接收與信息交換；彈性立柱上部安裝有氣象裝置1，氣象裝置I用來測量航行器實時所處的位置與氣象信息；方向舵6固定安裝在水面浮體底部後面，便於及時校準航行器的航線。
[0023]水下驅動體包括驅動翼14、縱向連杆8、連接板10、轉軸11、底板15、拉伸彈簧12、翼板轉軸9、剛性立柱13，縱向連杆8位於底板15的上方，縱向連杆8上設置有轉軸11，多根轉軸11沿縱向連杆8長度方向等距離分布，轉軸11兩端分別與連接板10的一端連接，剛性立柱13位於縱向連杆8與底板15之間，剛性立柱13沿底板15長度方向等距離分布固定安裝在底板15上，拉伸彈簧12位於剛性立柱13的前部，且拉伸彈簧12與縱向連杆8、底板15固定連接，翼板轉軸9安裝在剛性立柱13的上端，並與剛性立柱13兩側的連接板10的另一端連接，翼板轉軸9兩端分別與驅動翼14固連，且驅動翼14依剛性立柱13對稱安裝；通過拉伸彈簧12與連接板10的相互配合，可防止驅動翼14過度轉動，同時保證了航行器向前運動的連續性。
[0024]本實施例中，驅動翼14為六對，驅動翼採用NACA0012翼型。
[0025]本實施例波浪驅動水下航行器安裝過程:
[0026]水面浮體安裝如下:首先將蓄電池5固定在水面浮體內底部，太陽能電池板3安裝在蓄電池5表面；然後將彈性立柱安裝在水面浮體的中間，氣象裝置I安裝在立柱的頂端，控制通訊器4安裝在水面浮體中部，衛星接收器2固定連接在控制通訊器4上；最後將方向舵6安裝在水面浮體的底部後方。
[0027]水下驅動體安裝如下:首先將拉伸彈簧12、剛性立柱13安裝在底板15上；然後將翼板轉軸9安裝在剛性立柱13上，轉軸11安裝在縱向連杆8上，縱向連杆8與拉伸彈簧12的上端固連；並通過連接板10將翼板轉軸9和轉軸11連接，將驅動翼14安裝在翼板轉軸9上。
[0028]在水面浮體和水下驅動體安裝完成後，並將纜繩7的兩端分別固連在水下驅動體的的重心處和水面浮體的下方。
[0029]本實施例的使用過程:波浪驅動水下航行器在海洋中航行時，水面浮體在水面上航行，太陽能電池板3會源源不斷的將太陽能轉換為電能，在保證電子設備正常運行的同時，將額外的電能儲存在蓄電池5中，以待天氣變化時再輸出給電子設備。氣象裝置I會不間斷的將位置信息和天氣信息通過衛星接收器2傳遞給海洋基站，經過海洋基站處理後，海洋基站再發出指令給控制通訊器4，調節航行器運動。當航行器偏離航線時，可通過控制方向舵6來調節航向。在波浪作用下，處於水面上的水面浮體將會產生向上的升力，從而帶動纜繩7向上運動，縱向連杆8向上運動，拉伸彈簧12產生拉力，連接板10帶動翼板轉軸9轉動，驅動翼14繞翼板轉軸9擺動，各驅動翼14向下擺動；波浪過後，處於水面上的航行器產生向下運動，此時纜繩7不受力，拉伸彈簧12以及縱向連杆8的重力使縱向連杆8向下運動，連接板10帶動翼板轉軸9轉動，驅動翼14繞翼板轉軸9擺動，各驅動翼14向上擺動；在風平浪靜時，由於整體航行器的浮力導致纜繩7的拉力，而此時拉伸彈簧12和纜繩的拉力保證縱向連杆8處於平衡位置，同時驅動翼14也處於平衡狀態。
[0030]由此，航行器無論處於怎樣的環境中，都可向前航行，如此周而復始，航行器不需要定期返回基站，既可同海洋基站進行數據交換，大大增加了航行器的效率。
【權利要求】
1.一種波浪驅動水下航行器，其特徵在於:包括水面浮體、水下驅動體、攬繩，纜繩固定在水下驅動體的重心處，纜繩的另一端與水面浮體固連； 所述水面浮體包括太陽能電池板、衛星接收器、控制通訊器、蓄電池、氣象裝置、方向舵，水面浮體為船形結構，水面浮體內兩端部分別有蓄電池，太陽能電池板位於蓄電池的上面，轉換太陽能並為電子設備提供能源；控制通訊器和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器上安裝有衛星接收器，用於與海洋基站進行數據接收與信息交換；彈性立柱上部安裝氣象裝置，氣象裝置用來測量航行器實時所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面後部，便於及時校準航行器的航線； 所述水下驅動體包括驅動翼、縱向連杆、連接板、轉軸、底板、拉伸彈簧、翼板轉軸、剛性立柱，縱向連杆位於底板的上方，縱向連杆上設置有轉軸，多根轉軸沿縱向連杆長度方向等距離分布，轉軸兩端分別與連接板連接，剛性立柱位於縱向連杆與底板之間，剛性立柱沿底板長度方向等距離分布固定在底板上，拉伸彈簧位於剛性立柱的前部，且與縱向連杆、底板固連，翼板轉軸安裝在剛性立柱的上端，並與剛性立柱兩側的連接板的另一端連接，翼板轉軸兩端分別與驅動翼固連，且驅動翼依剛性立柱對稱安裝。
2.根據權利要求1所述的波浪驅動水下航行器，其特徵在於:所述驅動翼為多對，驅動翼採用NACAOO12翼型。
【文檔編號】B63B1/28GK104192259SQ201410446306
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】杜曉旭, 李新亮, 王歡, 施瑤, 王有江 申請人:西北工業大學