用于水下航行器的垂直轴海流发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水下航行器领域，具体是一种用于水下航行器的垂直轴海流发电装 置。
【背景技术】
[0002] 水下航行器是一种航行于水下的航行体，包括载人水下航行器和无人水下航行 器，它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。水下航行器具有活动范围 大、潜水深度深、可进入复杂结构中、不需要庞大水面支持等优点，还具有成本和维护费用 低、可重复利用、投放回收方便、续航能力长等特点。在海洋开发日益重要的现在，水下航行 器越来越得到了各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。
[0003] 能源对水下航行器的长时间水下连续工作和执行远程任务能力起着决定性的作 用。目前国内外的水下航行器主要由机载电池供电，但体积尺寸、重量限制，水下航行器的 使用寿命及作用范围，无法满足携带大量探测、通讯设备在水下长时连续工作的需求。如果 能充分利用海洋中蕴藏的能量，解决水下航行器的能源供给问题，将会是水下航行器能源 供给的重大突破。
[0004] 海洋中蕴藏着丰富的可再生能源，取之不尽，用之不竭。目前国内外海洋能技术主 要出现在商业领域，商业发展W提高发电效率和功率为研究重点，导致相关发电设备额定 功率和尺寸普遍较大，不适合用在水下航行器上。如英国2009年最新研制的"海蛇"海浪 发电装置，其长度达到150米。如2003年英国水下祸轮公司建成的Seafow海流能发电系 统，发电功率为300kW，其叶轮的直径就达到11米。
[0005] 为了解决水下航行器能源补给问题，目前国内外相关机构、学者开展了大量的研 究工作，但主要集中在温差能、太阳能、晃动能等环境能源技术在水下航行器上的应用研 究。
[0006] 王延辉，王树新，谢春刚在天津大学学报2007年02期的《基于温差能源的水下滑 翔器动力学分析与设计》一文中公开了温差能的应用，水下航行器主要通过在海洋中进行 银齿运动，穿越不同的温度的海水层，利用冷热交换原理从海洋暖水层和冷水层之间的温 度差中获取能量，但能量转换效率较低，且对其运行轨迹有严格的限制。
[0007] Komerska, R. J. , Qiappell S. G.在 2006 年 OCEANS 会议的《A Simulation Environment for Testing and Evaluating Multiple Cooperating Solar-powered UUVs》 一文中公开了太阳能的应用，通过将水下航行器外形改变成扁平型，在其表面增设太阳能 面板，并在近水面吸收太阳能来获取能量，虽然能量转换效率较高，但受天气影响较大，且 需要对航行外形进行特殊改造，不适合常规水下发射装置进行水下发射。
[000引在公开号为102705139A的发明创造中，公开了一种回转体水下航行器发电装置。 该装置通过海洋扰动引起的惯性摆摆动和质量块移动收集航行器的晃动能，但晃动能发电 装置放置在航行器内，不与海洋直接接触，其转化效率低。
[0009] 为此，必须进一步深入探索研究水下航行器新型能源技术。海流能是海水平稳且 有规律流动的动能，海流能具有；有规律可预测，几乎不受天气的影响；能量密度大；发电 装置置于海面下，受风浪影响小的特点。如果能将航行器所处环境下的海流收集起来并转 换成电能，那么将解决水下航行器的水下能源供给问题，提高其水下工作时间。
【发明内容】
[0010] 为克服现有技术中存在的或者能量转换效率较低、运行轨迹有严格的限定和不适 合常规水下发射装置进行水下发射的不足，本发明提出了一种用于水下航行器的垂直轴海 流发电装置。
[0011] 本发明包括航行器前段、航行器中段和航行器后段。航行器前段、航行器中段、航 行器后段均为回转体。其特征在于：还包括两个垂直轴海流发电装置和旋转接头，并且：
[0012] a.第一垂直轴海流发电装置位于航行器前段与航行器中段之间，第二垂直轴海流 发电装置位于航行器中段与航行器后段之间，并均通过旋转接头的中屯、轴同轴将所述各垂 直轴海流发电装置与固连所处位置的航行器同轴连接。所述航行器各段壳体外表面分别均 布有S个凹槽。凹槽的横截面为弧形，用于收纳海流发电装置的叶片。
[0013] b.所述垂直轴海流发电装置包括安装支架、=个伸缩机构、=个叶片、柱塞累、中 屯、轴和发电机。所述安装支架位于航行器前段和航行器中段之间，套装在所述旋转接头的 中屯、轴上，并可绕所述中屯、轴旋转。=个伸缩机构均匀分布并安装在所述安装支架的叶轮 壳体的圆周上，并使位于各伸缩机构顶端的叶片伸出叶轮壳体之外，使各伸缩机构的第四 伸缩套筒分别位于叶轮壳体上的伸缩机构的安装空间中。柱塞累位于中屯、轴有盲孔一端， 并通过海水输送管路将柱塞累靠近中屯、轴的一端与中屯、轴端面的盲孔连通，在所述柱塞累 另一端的端面连接有海水进出口管路。所述中屯、轴的一端装入航行器前段一端端面的中屯、 孔内，该中屯、轴的另一端有盲孔并装入航行器中段一端端面的中屯、孔内。在所述中屯、轴的 两端分别套装固定螺母，从而将所述航行器前段和航行器中段固连。所述发电机安装在所 述中屯、轴上，两个支撑盖分别位于发电机的两端，并通过轴承安装在所述中屯、轴上。
[0014] 所述的伸缩机构包括第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第S伸缩套筒、第四伸缩套筒 和套筒端盖，并且所述第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第=伸缩套筒和第四伸缩套筒按第一 至第=的顺序依次逐级收缩，直至第一伸缩套筒至第=伸缩套筒全部收缩进入第四伸缩套 筒中。所述的=个叶片分别安装在各伸缩机构中的第一伸缩套筒的顶端。所述第四伸缩套 筒安装在叶轮壳体内，并且所述第四伸缩套筒一端外凸缘表面有与叶轮壳体外筒上沉头安 装孔配合的螺纹孔；另一端与套筒端盖密封固连。所述套筒端盖与海水输送管路连通。
[0015] 所述旋转接头包括中屯、轴和旋转接口。旋转接口通过滑动轴承套装在中屯、轴的一 端。所述中屯、轴的圆周表面有用于海水流通的环形槽。在中屯、轴一端的端面有盲孔，在中 屯、轴圆周表面的环形槽中开有一个盲孔，并且中屯、轴圆周表面的盲孔与位于中屯、轴端面的 盲孔在所述中屯、轴内连通，形成了海水通道。该中屯、轴端面的盲孔与海水输送管路螺纹连 接。所述中屯、轴两端的圆周表面有与航行器各段连接的螺纹。
[0016] 所述旋转接口通过滑动轴承密封套装在中屯、轴上。该旋转接口的内端面固定在支 撑盖上，当支撑盖在叶轮壳体的带动下旋转时，进而带动所述旋转接口绕中屯、轴旋转。在所 述旋转接口的内圆周表面有凹槽，该凹槽与中屯、轴圆周表面的环形槽对合形成密封的海水 通道。在所述转接口的外圆周表面均布有=个通孔，所述通孔通过海水输送管路分别与各 第四伸缩套筒上的管路连通，使海水能够通过中屯、轴内的海水通道进入由旋转接口内表面 与中屯、轴外表面对合形成的海水通道，通过与所述海水通道进入位于旋转接口外圆周表面 的=个通孔内，继而通过海水输送管路输送到伸缩机构内。
[0017] 所述安装支架包括圆筒状的叶轮壳体、两个支撑盖和端盖板；所述安装支架中的 叶轮壳体为双层圆筒，由外筒、内筒和连接端板组成，并且所述外筒和内筒同一端的端面之 间通过连接端板连接；外筒和内筒另一端的端面安装有端盖板，通过所述端盖板将外筒和 内筒之间的空间封闭，形成了伸缩机构的安装空间。。所述叶轮壳体安装端盖板一端的内筒 圆周表面上分布有用于固定连接发电机的永磁体转子的螺纹孔，使安装支架与发电机的永 磁体转子固连。
[001引所述两个