一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器。本发明包括A潜体和B潜体，A潜体通过系缆与B潜体相连接。本发明所提供的一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器续航能力强，噪声低，推进系统冗余度高。当运载器航行于有波浪存在的海域时，由波浪能提供推进动力；当运载器航行于无波浪存在、宽阔平静的海域时，由太阳能提供推进动力。该运载器的混合动力推进系统可以使运载器在多种海域航行，扩大了其运行范围。
【专利说明】一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种无人海洋运载器，特别是一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器。
[0003]
【背景技术】
[0004]由于没有工作母船及脐带电缆，自主式水下运载器的能源供应成为最重要的问题之一。现有的自主式水下运载器主要由一次电池或二次电池提供动力，续航能力有限；并且采用常规的螺旋桨推进，噪声大，隐蔽性差。现有的太阳能驱动的自主式水下运载器利用太阳能光伏发电技术，为运载器提供推进动力及通信、导航、控制等辅助动力，在一定程度上增强了太阳能驱动的自主式水下运载器的续航能力。但是，可利用的太阳能在时间和空间上是分布不均的，导致现有的太阳能驱动的自主式水下运载器运行范围狭窄。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器。其能够具有较强的续航能力，噪声低，推进系统冗余度高；能够在多种海域航行，扩大运行范围。
[0007]本发明的构思:可利用的太阳能在时间上夏季多而冬季少；在空间上，可利用的太阳能低纬度多而高纬度少。而可利用的波浪能在时间上冬季多而夏季少；在空间上，可利用的波浪能高纬度多而低纬度少。单一利用海洋波浪能作为运载器的推进动力，则同样存在运载器运行范围太局限的问题。从太阳能和海洋波浪能在时间和空间上的分布规律可以得出，这两者无论在时间上的分布还是在空间上的分布，都具有非常好的互补性。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器，包括A潜体和B潜体两部分，A潜体通过系缆与B潜体相连接。
[0009]所述的B潜体包括B潜体机身、六片B潜体机翼、舵、高度计。B潜体机身呈鱼形状，B潜体机身两侧分别与六片B潜体机翼连接，B潜体机身尾部与舵连接，B潜体机身首部与高度计连接，B潜体机身背部与系缆连接。
[0010]所述的A潜体包括A潜体机身、A潜体机翼、太阳能电池板、电源管理模块、数据采集与控制模块、弹性外胆、弹性内胆、常闭电磁阀、微型泵、A步进电机、丝杆传动机构、A锂离子电池组、B步进电机、蜗轮蜗杆传动机构、B锂离子电池组、天线、GPS接收机、航行姿态传感器、测速仪、测深仪；
A潜体机身背部与A潜体机翼连接，A潜体机翼上面与太阳能电池板连接，A潜体机身尾部分别与天线和GPS接收机连接，A潜体机身首部和中部耐压壳体内分别与电源管理模块、数据采集与控制模块、弹性内胆、常闭电磁阀、微型泵、A步进电机、丝杆传动机构、A锂离子电池组、B步进电机、蜗轮蜗杆传动机构、B锂离子电池组、航行姿态传感器机械连接，A潜体机身尾部导流罩内与弹性外胆机械连接，A潜体机身前底部与测速仪连接，A潜体机身后底部与测深仪连接，A潜体机身中底部与系缆连接；
A步进电机与丝杆传动机构的一端机械连接，丝杆传动机构的另一端与A锂离子电池组机械连接，用于调节运载器的俯仰角步进电机与蜗轮蜗杆传动机构的一端机械连接，蜗轮蜗杆传动机构的另一端与B锂离子电池组机械连接，用于调节运载器的横滚角；
弹性外胆分别通过常闭电磁阀和微型泵与弹性内胆管路连接，常闭电磁阀和微型泵均与电源管路模块电路连接，电源管路模块还分别与A锂离子电池组、B锂离子电池组和太阳能电池板电路连接；
天线、GPS接收机、电源管理模块、A步进电机、B步进电机、航行姿态传感器、测速仪、测深仪、高度计均与数据采集与控制模块电路连接，构成了运载器的通信导航及控制系统。
[0011]B潜体始终处于负浮力状态，A潜体浮力可调，弹性外胆和弹性内胆中充满了防冻液压油。
[0012]本发明的有益效果:采用波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器续航能力强，噪声低，推进系统冗余度高。当运载器航行于有波浪存在的海域时，由波浪能提供推进动力；当运载器航行于无波浪存在、宽阔平静的海域时，由太阳能提供推进动力。该运载器的混合动力推进系统可以使运载器在多种海域航行，扩大了其运行范围。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的总体布置示意图。
[0015]图2是本发明的波浪能推进系统原理图。
[0016]图3是本发明的太阳能推进系统原理图。
[0017]图中:LA潜体、2.B潜体、3.系缆、4.B潜体机身、5.B潜体机翼、6.舵、7.A潜体机身、8.A潜体机翼、9.太阳能电池板、10.电源管理模块、11.数据采集与控制模块、12.弹性外胆、13.弹性内胆、14.常闭电磁阀、15.微型泵、16.A步进电机、17.丝杆传动机构、18.A锂离子电池组、19.B步进电机、20.蜗轮蜗杆传动机构、21.B锂离子电池组、22.天线、23.GPS接收机、24.航行姿态传感器、25.测速仪、26.测深仪、27.高度计。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步描述。
[0020]如图1、图2、图3所示，本发明包括:A潜体1、B潜体2、系缆3、B潜体机身4、B潜体机翼5、舵6、A潜体机身7、A潜体机翼8、太阳能电池板9、电源管理模块10、数据采集与控制模块11、弹性外胆12、弹性内胆13、常闭电磁阀14、微型泵15、A步进电机16、丝杆传动机构17、A锂离子电池组18、B步进电机19、蜗轮蜗杆传动机构20、B锂离子电池组21、天线22、GPS接收机23、航行姿态传感器24、测速仪25、测深仪26、高度计27。
[0021]一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器包括A潜体I和B潜体2两部分，A潜体I通过系缆3与B潜体2相连接。B潜体机身4呈鱼形状，B潜体机身4两侧分别与六片B潜体机翼5连接，B潜体机身4尾部与舵6连接，B潜体机身4首部与高度计27连接，B潜体机身4背部与系缆3连接。
[0022]A潜体机身7背部与A潜体机翼8连接，A潜体机翼8上面与太阳能电池板9连接，A潜体机身7尾部分别与天线22和GPS接收机23连接，A潜体机身7首部和中部耐压壳体内分别与电源管理模块10、数据采集与控制模块11、弹性内胆13、常闭电磁阀14、微型泵15、A步进电机16、丝杆传动机构17、A锂离子电池组18、B步进电机19、蜗轮蜗杆传动机构20、B锂离子电池组21、航行姿态传感器25机械连接，A潜体机身7尾部导流罩内与弹性外胆12机械连接，A潜体机身7前底部与测速仪25连接，A潜体机身7后底部与测深仪26连接，A潜体机身7中底部与系缆3连接。
[0023]A步进电机16与丝杆传动机构17的一端机械连接，丝杆传动机构17的另一端与A锂离子电池组18机械连接，用于调节运载器的俯仰角。B步进电机19与蜗轮蜗杆传动机构20的一端机械连接，蜗轮蜗杆传动机构20的另一端与B锂离子电池组21机械连接，用于调节运载器的横滚角。
[0024]弹性外胆12分别通过常闭电磁阀14和微型泵15与弹性内胆13管路连接，常闭电磁阀14和微型泵15均与电源管路模块10电路连接，电源管路模块10还分别与A锂离子电池组18、B锂离子电池组21和太阳能电池板9电路连接。
[0025]天线22、GPS接收机23、电源管理模块10、A步进电机16、B步进电机19、航行姿态传感器24、测速仪25、测深仪26、高度计27均与数据采集与控制模块11电路连接，构成了运载器的通信导航及控制系统。
[0026]B潜体2始终处于负浮力状态，A潜体I浮力可调，弹性外胆12和弹性内胆13中充满了防冻液压油。
[0027]当运载器的A潜体I位于海面时，太阳能电池板9将太阳辐射能转换为电能，电源管路模块10将电能送往A锂离子电池组18和B锂离子电池组21中存储起来，并对A锂离子电池组18和B锂离子电池组21起到过充电和过放电保护的作用。与此同时，运载器与远程控制中心进行无线通信。
[0028]当运载器航行于有波浪存在的海域时，由波浪能提供推进动力。A潜体I处于正浮力状态，浮于海面，并且运载器处于正浮力状态。
[0029]当A潜体I随波浪上升时，B潜体机翼5随边在水动力的作用下以导边轴线向下旋转一角度，B潜体机翼5上产生的升力在水平方向的分力驱使B潜体2向前运动，B潜体2通过系缆3牵引A潜体I向前运动,从而实现运载器整体向前运动；
当A潜体I随波浪下降时，B潜体机翼5随边在水动力的作用下以导边轴线向上旋转一角度，B潜体机翼5上产生的升力在水平方向的分力驱使B潜体2向前运动，B潜体2通过系缆3牵引A潜体I向前运动，从而实现运载器整体向前运动。舵6用于控制B潜体2的航向。
[0030]当运载器航行于无波浪存在、宽阔平静的海域时，由太阳能提供推进动力。常闭电磁阀14通电开启，使弹性外胆12中的防冻液压油流入弹性内胆13，运载器体积减小、浮力减小，并开始下潜。与此同时，A步进电机16驱动丝杆传动机构17使A锂离子电池组19向运载器首部运动，运载器姿态调节为俯首，A潜体机翼8上产生的升力在水平方向的分力驱使A潜体向前运动，A潜体I通过系缆3牵引B潜体2向前运动,从而实现运载器整体向前运动。
[0031]当运载器到达预定海洋深处时，微型泵15通电工作，使弹性内胆13中的防冻液压油泵入弹性外胆12，运载器体积增加、浮力增加，并开始上浮。与此同时，A步进电机16驱动丝杆传动机构17使A锂离子电池组19向运载器尾部运动，运载器姿态调节为昂首，A潜体机翼8上产生的升力在水平方向的分力驱使A潜体向前运动，A潜体I通过系缆3牵引B潜体2向前运动，从而实现运载器整体向前运动。此外，还可以通过B步进电机19驱动蜗轮蜗杆传动机构20使B锂离子电池组21顺时针或逆时针偏心旋转一角度，调节运载器横滚角，实现运载器螺旋回转运动。
【权利要求】
1.一种波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器，其特征在于:包括A潜体(I)和B潜体⑵两部分，A潜体⑴通过系缆(3)与B潜体⑵相连接。
2.按照权利要求1所述的波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器，其特征在于:所述的B潜体⑵包括B潜体机身⑷、六片B潜体机翼(5)、舵(6)、高度计(27) ；B潜体机身⑷呈鱼形状，B潜体机身(4)两侧分别与六片B潜体机翼(5)连接，B潜体机身(4)尾部与舵(6)连接，B潜体机身(4)首部与高度计(27)连接，B潜体机身(4)背部与系缆(3)连接。
3.按照权利要求1所述的波浪能和太阳能混合动力推进的无人海洋运载器，其特征在于:所述的A潜体(I)包括A潜体机身(7)、A潜体机翼(8)、太阳能电池板(9)、电源管理模块(10)、数据采集与控制模块(11)、弹性外胆(12)、弹性内胆(13)、常闭电磁阀(14)、微型泵(15)、A步进电机(16)、丝杆传动机构(17)、A锂离子电池组(18)、B步进电机(19)、蜗轮蜗杆传动机构(20)、B锂离子电池组(21)、天线(22)、GPS接收机(23)、航行姿态传感器(24)、测速仪(25)、测深仪(26)； A潜体机身(7)背部与A潜体机翼⑶连接，A潜体机翼⑶上面与太阳能电池板(9)连接，A潜体机身(7)尾部分别与天线(22)和GPS接收机(23)连接，A潜体机身(7)首部和中部耐压壳体内分别与电源管理模块(10)、数据采集与控制模块(11)、弹性内胆(13)、常闭电磁阀(14)、微型泵(15)、A步进电机(16)、丝杆传动机构(17)、A锂离子电池组(18)、B步进电机(19)、蜗轮蜗杆传动机构(20)、B锂离子电池组(21)、航行姿态传感器(25)机械连接，A潜体机身(7)尾部导流罩内与弹性外胆(12)机械连接，A潜体机身(7)前底部与测速仪(25)连接，A潜体机身(7)后底部与测深仪(26)连接，A潜体机身(7)中底部与系缆⑶连接； A步进电机(16)与丝杆传动机构(17)的一端机械连接，丝杆传动机构(17)的另一端与A锂离子电池组(18)机械连接出步进电机(19)与蜗轮蜗杆传动机构(20)的一端机械连接，蜗轮蜗杆传动机构(20)的另一端与B锂离子电池组(21)机械连接； 弹性外胆(12)分别通过常闭电磁阀(14)和微型泵(15)与弹性内胆(13)管路连接，常闭电磁阀(14)和微型泵(15)均与电源管路模块(10)电路连接，电源管路模块(10)还分别与A锂离子电池组(18)、B锂离子电池组(21)和太阳能电池板(9)电路连接； 天线(22)、GPS接收机(23)、电源管理模块(10)、A步进电机(16)、B步进电机(19)、航行姿态传感器(24)、测速仪(25)、测深仪(26)、高度计(27)均与数据采集与控制模块(11)电路连接。
【文档编号】B63H19/02GK104229111SQ201310231805
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】杨海, 李光, 李为, 管文生, 刘锋华, 王欣安 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所