专利名称：基于波浪能的滑翔推进器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水下推进器，尤其涉及基于波浪能的滑翔推进器。
背景技术：
水下推进器实际是一种遥控潜水器，现有水下推进器的推进方式有多种，如螺旋桨推进、 滑翔推进等。水下滑翔推进器采用的是一种无外挂螺旋桨的、依靠自身浮力驱动的新型推进 系统，它完全依靠内置的驱动装置实现航行与姿态控制，沿锯齿形轨迹航行。水下滑翔推进 器具有作业范围广、连续作业时间长、能耗低、作业费用少等特点，成为当前水下推进器技 术领域的一个研究热点。
目前，世界上最为先进的三个水下滑翔推进器系列是斯伯雷(Spmy)、海洋滑翔机 (Seaglider)和斯洛科姆(SLOCUM)。斯伯雷(Spray)是由伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)， 美国国家海洋局(SIO)和水下滑翔机(AUG)的先驱者之一道格*韦伯(DoiigWebb)共同 研制和开发的；海洋滑翔机(Seaglider)是由盛顿大学的査理*艾利克森(Charlie Eriksen) 所带领的团队研制出来的；韦伯研究机构(Webb Research Corp)为适应较浅的沿海水域，设 计出了 "电池供电的斯洛科姆滑翔机"(Slocum Battery Glider)。之后，根据斯德梅尔(Stommel) 关于利用海水温度突变层所产生热量的设想，又研制出了 "温差能斯洛科姆滑翔机"(Slocum Thermal Glider)。
目前，国内有三个单位在研究水下滑翔推进器，分别是中国科学院沈阳自动化研究所、 天津大学机器人与汽车技术研究所和浙江大学机械电子控制工程研究所。其中沈阳自动化研 究所对水下滑翔推进器开展了相关研究并处于国内领先水平，已经成功开发出水下滑翔推进 器实验样机海洋之翼(SEA-WING)，并进行了湖试。同时，天津大学机器人与汽车技术研究 所研制了水下滑翔推进器(又称为温差能驱动的海洋监测平台)、浙江大学机械电子控制工程 研究所也进行了试验。
此外，水下推进器的能源供给问题已成为制约其应用向深入发展的技术瓶颈，如何充分 利用海洋巨大的能源，解决水下推进器的能源供给问题，也成为各个国家研究的重点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可将波浪能转换为电能，支 持远距离航行，并且可以通过改变重心位置和浮力实现滑翔、转向的基于波浪能的滑翔推进器。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种基于波浪能的滑翔推进器，包括机身框架，所述机身框架上装设有波能转换装置、 蓄电池和滑翔推进控制装置，所述波能转换装置包括波浪感应部分、运动传递部分、单向运 动转换部分和蜗簧扭转发电部分，所述波浪感应部分包括内框架、横轴、第一纵轴、第二纵 轴和重锤，所述第一纵轴和第二纵轴支承于机身框架上，所述内框架一端支承于第一纵轴上， 另一端与第二纵轴固定连接，所述横轴与第一纵轴垂直布置，且横轴的两端支承于内框架上, 所述横轴上装设有第二锥齿轮和重锤，所述第一纵轴上装设有与第二锥齿轮啮合的第一锥齿 轮，第一纵轴和第二纵轴分别与运动传递部分相连，所述运动传递部分通过单向运动转换部 分与蜗簧扭转发电部分相连，蜗簧扭转发电部分与蓄电池相连，所述滑翔推进控制装置包括 定位支架、齿轮泵、油箱、溢流阔、两件双层皮囊和两件三位四通换向阀，所述齿轮泵、油 箱、溢流阀、两件双层皮囊和两件三位四通换向阀均装设于定位支架上，所述齿轮泵上装设 有与蓄电池连接的齿轮泵电机，各双层皮囊的外层与外界水连通，各双层皮囊的内层通过三 位四通换向阀、齿轮泵与油箱连通，溢流阀一端与齿轮泵的输出端连通，另一端与齿轮泵的 输入端连通，所述横轴的端部装设有第一转角控制电机，所述第二纵轴的端部装设有第二转 角控制电机。
所述各双层皮囊的内层分别与一三位四通换向阀的A油口连通，油箱与各三位四通换向 阀的B油口连通，齿轮泵的输出端与各三位四通换向阀的P油口连通，齿轮泵的输入端与各 三位四通换向阀的O油口连通。
所述推进机构包括侧翼螺旋桨、侧翼螺旋桨传动机构和侧翼螺旋桨驱动电机，所述侧翼 螺旋桨支承于倾转架上，所述侧翼螺旋桨驱动电机通过侧翼螺旋桨传动机构与侧翼螺旋桨相 连。
所述机身框架上装设有与蓄电池连接的尾翼矢量推进装置，所述尾翼矢量推进装置包括 尾翼螺旋桨、尾翼螺旋桨传动机构、尾翼螺旋桨驱动电机、翻转架和翻转驱动电机，所述翻 转架支承于机身框架的尾端，翻转驱动电机的输出端与翻转架连接，尾翼螺旋桨支承于翻转 架上，尾翼螺旋桨驱动电机通过尾翼螺旋桨传动机构与尾翼螺旋桨相连。
所述运动传递部分包括两组皮带传动机构，所述单向运动转换部分包括第一换向装置和 第二换向装置，所述第一换向装置的输出端和第二换向装置的输出端分别连接于蜗簧扭转发 电部分的两端，第一换向装置的输入端通过一组皮带传动机构与第一纵轴连接，第二换向装 置的输入端通过另一组皮带传动机构与第二纵轴连接。
所述第一换向装置和第二换向装置均包括双向输入轴、单向输出轴、单向离合齿轮、单
6向离合器、内齿轮轴和行星轮，所述单向离合齿轮和单向离合器的内圈均与双向输入轴固接， 并且单向离合齿轮和单向离合器的离合旋向相反，内齿轮轴一端的内齿轮部通过行星轮与单 向离合齿轮外圈的齿轮部啮合，内齿轮轴另一端与单向离合器的外圈相接，所述单向输出轴 与单向离合器的外圈固定连接。
所述蜗簧扭转发电部分包括蓄能蜗簧、第一电磁离合器、摩擦轮、第二电磁离合器、计 数控制器、发电机以及两件位移传感器，所述第一换向装置的输出端与蓄能蜗簧的内圈连接， 第二换向装置的输出端经第一电磁离合器与蓄能蜗簧的外圈飞轮连接，所述摩擦轮与外圈飞 轮紧密贴合，摩擦轮输出端经第二电磁离合器与发电机输入端连接，两件位移传感器分别设 于第一换向装置和第二换向装置的输出端，计数控制器的数据采集端与两件位移传感器相连， 计数控制器的控制端与第一电磁离合器和第二电磁离合器相连，发电机与蓄电池连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于
1、 将波能转换装置和滑翔推进控制装置结合起来，利用波能转换装置借助波浪运动产生 机械能，并将机械能转换为电能存储于蓄电池中，使蓄电池可以持续为推进器提供能源，实 现远距离航行。波能转换装置包括波浪感应部分、运动传递部分、单向运动转换部分和蜗簧 扭转发电部分，当波浪运动作用于推进器上时，波浪感应部分的内框架和重锤形成往复摆动， 将波浪能转换为机械能，运动传递部分将往复机械运动传递到单向运动转换部分，经单向运 动转换部分将往复运动转换成单向转动，使蜗簧扭转发电部分中的蜗簧产生扭转，从而将机 械能以弹性势能的形式存储于蜗簧中，当蜗簧扭转到设定量时，集中释放弹性势能，使弹性 势能通过发电机动转变为电能，最后将电能存储于畜电池中，用于为推进器提供动力。利用 滑翔推进控制装置通过改变排水体积对推进器所受浮力进行调整，使推进器可以实现沉降和 上浮两种运动，并通过控制摆锤或内框架的偏转方向改变推进器重心位置，使推进器上的滑 翔翼与水平面形成一定夹角，从而在推进器沉降或上浮的过程中，受滑翔翼的影响，实现滑 翔前进、转向；处于滑翔推进状态时，推进器耗电量低，当浮力和重心调整到位后可断开驱 动部分的电力，仅利用推进器与水的相互作用实现前进。
2、 倾转旋翼矢量推进装置包括滑翔翼和推进机构，推进机构通过倾转控制机构装设于滑 翔翼的端部，该倾转控制机构可以通过倾转驱动电机驱动倾转架带动推进机构旋转，从而改 变推进机构产生的推进力方向，在多组倾转旋翼矢量推进装置的配合下，不仅可以使推进器 实现前进、后退、垂直上升、垂直下降等简单运动，而且可以实现快速转向和横向翻滚等复 杂运动。
3、 机身框架上装设有尾翼矢量推进装置，该尾翼矢量推进装置的尾翼螺旋桨支承于翻转架上，该翻转架可以在翻转驱动电机驱动下带动尾翼螺旋桨摆动，使尾翼螺旋桨不仅可以为 推进器提供更大的动力，而且可以提高推进器的转向能力。
4、本发明的基于波浪能的滑翔推进器还具有制造成本和维护费用低、可重复利用、投放 回收方便、可大量布放等特点。
图1是本发明的结构示意图2是本发明倾转旋翼矢量推进装置和尾翼矢量推进装置的机构简图3是本发明波能转换装置的结构示意图一；
图4是本发明波能转换装置的结构示意图二；
图5是本发明换向装置的结构示意图6是本发明换向装置的剖视结构示意图7是本发明滑翔推进控制装置的结构示意图8是本发明滑翔推进控制装置的液压原理图。
图中各标号表示
1、机身框架2、波能转换装置
3、倾转旋翼矢量推进装置4、尾翼矢量推进装置
5、蓄电池6、滑翔推进控制装置
21、第一换向装置22、第二换向装置
31、滑翔翼32、推进机构
33、倾转驱动电机34、倾转架
41、尾翼螺旋桨42、尾翼螺旋桨传动机构
43、尾翼螺旋桨驱动电机44、翻转架
45、翻转驱动电机60、定位支架
61、齿轮泵62、油箱
63、溢流阀64、双层皮囊
65、三位四通换向阀66、齿轮泵电机
201、内框架202、横轴
203、第一纵轴204、第二纵轴
205、第一锥齿轮206、第二锥齿轮
207、重锤208、蓄能蜗簧209、第一电磁离合器210、摩擦轮
211、第二电磁离合器212、发电机
213、计数控制器214、位移传感器
215、双向输入轴216、单向输出轴
217、单向离合齿轮218、单向离合器
219、内齿轮轴220、行星轮
221、行星轮架222、第一转角控制电机
223、第二转角控制电机224、大带轮
225、小带轮226、传动皮带
321、侧翼螺旋桨322、侧翼螺旋桨传动机构
323、侧翼螺旋桨驱动电机2081、内圈
2082、外圈飞轮
具体实施例方式
如图1所示，本发明的基于波浪能的滑翔推进器，包括机身框架l、波能转换装置2、倾 转旋翼矢量推进装置3、尾翼矢量推进装置4、蓄电池5和滑翔推进控制装置6。倾转旋翼矢 量推进装置3和尾翼矢量推进装置4是推进器的主要动力装置，并且均可调整推进方向，本 实施例中倾转旋翼矢量推进装置3设有两组，且分别安装于机身框架1两侧；尾翼矢量推进 装置4设有一组，且装设于机身框架1的尾端。滑翔推进控制装置6装设于机身框架1的前 部，主要用于调整推进器在水中所受的浮力。波能转换装置2装设于机身框架1的后部，用 于将波浪能转换为电能并存储于蓄电池5中，使蓄电池5可以持续为倾转旋翼矢量推进装置 4提供动力，使推进器可以实现远距离航行。
如图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，波能转换装置2包括波浪感应部分、运动 传递部分、单向运动转换部分和蜗簧扭转发电部分。波浪感应部分包括内框架201、横轴202、 第一纵轴203和第二纵轴204，第一纵轴203和第二纵轴204通过轴承支承于机身框架1上， 第一纵轴203上装设有第一锥齿轮205，内框架201 —端通过轴承支承于第一纵轴203上， 另一端与第二纵轴204固定连接，横轴202与第一纵轴203垂直布置，且横轴202的两端支 承于内框架201上，横轴202上装设有重锤207以及与第一锥齿轮205啮合的第二锥齿轮206， 该重锤207由刚性杆、配重箱和配重物组成，刚性杆一端与横轴202固定连接，另一端与配 重箱固定连接，配重物装设于配重箱内，本实施例中用蓄电池5作为配重物，这样既可利用 蓄电池5重量大的特点满足配重要求，又可节省空间，便于推进器中其它组件的安装。运动
9传递部分由两组皮带传动机构组成，各皮带传动机构均包括大带轮224、小带轮225和传动 皮带226，大带轮224和小带轮225通过传动皮带226连接。单向运动转换部分包括第一换 向装置21和第二换向装置22，第一换向装置21和第二换向装置22均包括双向输入轴215、 单向输出轴216、单向离合齿轮217、单向离合器218、内齿轮轴219、行星轮220和通过轴 承支承于双向输入轴215上的行星轮架221，单向离合齿轮217和单向离合器218的内圈均 与双向输入轴215固接，并且单向离合齿轮217和单向离合器218的离合旋向相反，行星轮 220的转轴固定于行星轮架221上，内齿轮轴219 —端的内齿轮部通过行星轮220与单向离 合齿轮217外圈的齿轮部啮合，内齿轮轴219另一端与单向离合器218的外圈相接，单向输 出轴216与单向离合器218的外圈固定连接。第一换向装置21的双向输入轴215通过一组皮 带传动机构与第一纵轴203连接，其中大带轮224与第一纵轴203连接，小带轮225与双向 输入轴215连接；第二换向装置22的双向输入轴215通过另一组皮带传动机构与第二纵轴 204连接，其中大带轮224与第二纵轴204连接，小带轮225与双向输入轴215连接，第一 换向装置21和第二换向装置22的单向输出轴216处于同一轴线上，且输出的旋转方向相反。 蜗簧扭转发电部分包括蓄能蜗簧208、第一电磁离合器209、摩擦轮210、第二电磁离合器211 、 计数控制器213、与蓄电池5连接的发电机212以及两件位移传感器214，第一换向装置21 的单向输出轴216与蓄能蜗簧208的内圈2081连接，第二换向装置22的单向输出轴216经 第一电磁离合器209与蓄能蜗簧208的外圏飞轮2082连接，摩擦轮210与外圈飞轮2082紧 密贴合，摩擦轮210输出端经第二电磁离合器211与发电机212输入端连接，两件位移传感 器214分别设于第一换向装置21和第二换向装置22的输出端，计数控制器213的数据采集 端与两件位移传感器214相连，计数控制器213的控制端与第一电磁离合器209和第二电磁 离合器211相连。
波能转换装置2的具体工作过程可分为蓄能过程和发电过程两个部分。蓄能过程中，第 一电磁离合器209闭合，第二电磁离合器211断开，当波浪作用于机身框架1上时，内框架 201和重锤207由于本身的惯性，会产生相对于机身框架1的摆动，内框架201摆动时，带 动与其固定连接的第二纵轴204作往复转动，第二纵轴204将这一往复转动经皮带传动机构 传递到第二换向装置22的双向输入轴215。当双向输入轴215以图3中箭头所示方向正向输 入时，单向离合齿轮217的内圈随双向输入轴215正向转动，内、外圈之间的滚动体处于内、 外圈之间的间隙大端，外圈不随内圈转动；同时，单向离合器218的内圏随双向输入轴215 正向转动，由于单向离合器218与单向离合齿轮217的离合旋向相反，所以单向离合器218 内、外圈之间的滚动体被压迫至内、外圈之间的间隙小端，并且内圈通过滚动体将外圈顶紧，
10使单向离合器218的外圈随内圈正向转动，与单向离合器218外圈固定连接的单向输出轴216 正向输出，并经第一电磁离合器209带动蓄能蜗簧208的外圈飞轮2082正向转动(同时，与 单向离合器218外圈固定连接的内齿轮轴219正向转动，并经行星轮220传递给单向离合齿 轮217外圈的齿轮部，使单向离合齿轮217外圈相对内圈反向转动，不会对内圈的正向转动 造成干涉)。当双向输入轴215反向输入时，单向离合齿轮217的内圈随双向输入轴215反向 转动，内、外圈之间的滚动体被压迫至内、外圈之间的间隙小端，内圈通过滚动体将外圈顶 紧，使单向离合齿轮217外圈的齿轮部随内圈反向转动，并径行星轮220传递给内齿轮轴219 的内齿轮部，使内齿轮轴219正向转动，内齿轮轴219通过单向离合器218外圈将正向转动 传递给单向输出轴216，使单向输出轴216正向输出，并经第一电磁离合器209带动蓄能蜗 簧208的外圈飞轮2082正向转动(同时，单向离合器218内圈反向转动、外圈正向转动，单 向离合器218内、外圈之间的滚动体处于内、外圈之间的间隙大端，不会对单向离合器218 内、外圈之间的相对转动造成干涉)。重锤207摆动时，横轴202随之往复转动，并依次经第 二锥齿轮206、第一锥齿轮205、第一纵轴203和皮带传动机构传递给第一换向装置21的双 向输入轴215，第一换向装置21的工作原理与第二换向装置22的工作原理相同，在此不再 赘述，但是第一换向装置21中单向输出轴216的转动方向与第二换向装置22中单向输出轴 216的转动方向相反，这样，第一换向装置21中单向输出轴216带动蓄能蜗簧208的内圈2081 反向转动，内圈2081与外圈飞轮2082的旋转方向相反，加速能量蓄集，提高波浪能利用效 率。在蓄能过程中，第一换向装置21和第二换向装置22输出端的位移传感器214用于收集 第一换向装置21和第二换向装置22的输出轴转动圈数，并将该信息传递到计数控制器213， 计数控制器213将两者的转动圈数相加，当两者的转动圈数之和达到设定值时，计数控制器 213发出控制信号，使第一电磁离合器209断开，第二电磁离合器211闭合，波能转换装置2 进入发电过程。在发电过程中，蓄能蜗簧208的外圈飞轮2082在弹性势能的作用下旋转，并 由外圈飞轮2082带动摩擦轮210高速旋转，摩擦轮210经第二电磁离合器211将转动传递到 发电机212，使发电机212开始发电，发电机212产生的电能被存储到蓄电池5中。
如图7和图8所示，机身框架1上装设有滑翔推进控制装置6，滑翔推进控制装置6包 括定位支架60和装设于定位支架60上的齿轮泵61、油箱62、溢流阀63、两件双层皮囊64 和两件三位四通换向阀65，油箱62中装有油液，齿轮泵61上装设有用于驱动齿轮泵61的 齿轮泵电机66，各双层皮囊64的外层与外界水连通，各双层皮囊64的内层分别与一三位四 通换向阀65的A油口连通，油箱62与各三位四通换向阀65的B油口连通，齿轮泵61的输 出端与各三位四通换向阀65的P油口连通，齿轮泵61的输入端与各三位四通换向阀65的0油口连通，溢流阀63—端与齿轮泵61的输出端连通，另一端与齿轮泵61的输入端连通，横 轴202的端部装设有第一转角控制电机222，第二纵轴204的端部装设有第二转角控制电机 223。
滑翔推进控制装置6工作时，推进器进入滑翔推进状态，不启动倾转旋翼矢量推进装置 3和尾翼矢量推进装置4也可使推进器向目的地移动，但是，波能转换装置2停止蓄能。滑 翔推进控制装置6通过改变排水体积对推进器所受浮力进行调整，使推进器可以实现沉降和 上浮两种运动，并通过控制重锤207或内框架201的偏转方向改变推进器重心位置，使推进 器上的滑翔翼31与水平面形成一定夹角，从而在推进器沉降或上浮的过程中，受滑翔翼31 的影响，实现滑翔前进和转向。在滑翔推进过程中，若需要增大浮力，即要求增大双层皮囊 64的排水体积，通过控制三位四通换向阀65，使A油口与P油口连通，B油口与O油口连 通，油箱62内的油液在齿轮泵61的作用下依次经B油口与0油口进入齿轮泵61，再通过齿 轮泵61增压后依次经P油口与A油口进入内皮囊，使得双层皮囊64的内层皮囊体积增大， 外层皮囊中的海水被挤出，使得排水体积增加，浮力增大，推进器开始上浮；相反，若要减 小浮力，即要求减小双层皮囊64的排水体积，通过控制三位四通换向阀65，使A油口与O 油口连通，B油口与P油口连通，海水的压力迫使双层皮囊64的内层皮囊压縮、体积减小， 内层皮囊内的油液依次经A油口与0油口进入齿轮泵61，从齿轮泵61输出后再依次经P油 口与B油口回流至油箱62中，双层皮囊64的内层皮囊被压縮后，使得排水体积减小，浮力 减小，推进器开始下沉。当完成内层皮囊的注油或排油后，控制三位四通换向阀65将各油口 断开，且互不连通，维持内层皮囊内的油量，使浮力保持不变。推进器开始上浮时，通过第 一转角控制电机222驱动横轴202转动，使重缍207向后摆动，推进器的重心相对于浮心后 移，使推进器的前端上翘，这样推进器就可以在上浮的过程中实现前进；推进器开始下沉时， 通过第一转角控制电机222驱动横轴202转动，使重锤207向前摆动，推进器的重心相对于 浮心前移，使推进器的后端上翘，这样推进器就可以在下沉过程中实现前进。在推进器上浮 或下沉的过程中，通过第二转角控制电机223驱动第二纵轴204转动，使内框架201偏转， 引起推进器横向重心的变化，产生横滚力矩，形成横滚角，使推进器在重力和水动力的作用 下实现转向。同时双层皮囊64也可以参与横向重心的调整，向一侧的双层皮囊64内层中注 入油液，并将另一侧双层皮囊64内层中的油液排出，使两侧形成重量差，重量差越大，重心 偏移量就越大，转向角度越大。推进器处于滑翔推进状态时，浮力和重心调整到位后可断开 驱动部分的电力，仅利用推进器与水的相互作用就可以实现前进，耗电量低。
如图2所示，本实施例中，两组倾转旋翼矢量推进装置3均包括包括滑翔翼31、推进机
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构32、倾转驱动电机33和倾转架34，滑翔翼31—端固定于机身框架1上，倾转架34通过 轴承支承于滑翔翼31另一端，倾转驱动电机33的输出端通过齿轮副与倾转架34连接。该推 进机构32包括侧翼螺旋桨321、侧翼螺旋桨传动机构322和侧翼螺旋桨驱动电机323，侧翼 螺旋桨321通过轴承支承于倾转架34上，侧翼螺旋桨驱动电机323的输出端通过侧翼螺旋桨 传动机构322与侧翼螺旋桨321的转轴相连。在倾转驱动电机33的驱动下倾转架34可带动 推进机构32产生旋转，且旋转轴垂直于机身框架1布置。其中倾转驱动电机33和侧翼螺旋 桨驱动电机323均装设于机身框架1上，并且均位于机身内部，均可受到机身框架1的保护， 侧翼螺旋桨驱动电机323的输出轴与倾转架34的旋转轴布置于同一轴线上，侧翼螺旋桨321 的转轴与侧翼螺旋桨驱动电机323的输出轴垂直布置，侧翼螺旋桨传动机构322为锥齿轮传 动副，当倾转架34转动时，侧翼螺旋桨驱动电机323仍能够通过该锥齿轮传动副正常驱动侧 翼螺旋桨321转动，使倾转架34的转动和侧翼螺旋桨321的转动互不干涉。通过倾转驱动电 机33驱动倾转架34带动推进机构32旋转，从而改变推进机构32产生的推进力方向，在两 组倾转旋翼矢量推进装置3的配合下，推进器不仅可以实现前进、后退、垂直上升、垂直下 降等简单运动，而且可以实现快速转向和横向翻滚等复杂运动。例如，将推进机构32调整到 适当的方向，可以利用推进机构32产生的推进力辅助转向，使转向更灵活，回转半径更小， 转向速度更快；当两组倾转旋翼矢量推进装置3中的推进机构32产生的推进力方向相反且均 垂直于滑翔翼31所在平面时，可以使推进器产生绕机身纵轴线旋转的横向翻滚运动。本实施 例巾，尾翼矢量推进装置4包括尾翼螺旋桨41、尾翼螺旋桨传动机构42、尾翼螺旋桨驱动电 机43、翻转架44和翻转驱动电机45，翻转架44通过轴承支承于机身框架1的尾端，翻转驱 动电机45的输出端通过直齿轮副和锥齿轮副与翻转架44连接，尾翼螺旋桨41通过轴承支承 于翻转架44上，尾翼螺旋桨驱动电机43通过尾翼螺旋桨传动机构42与尾翼螺旋桨41相连， 该尾翼螺旋桨传动机构42为由三件锥齿轮组成的锥齿轮传动机构，其中的中间锥齿轮通过轴 承支承于翻转架44的转轴上，因此，当翻转架44转动时，尾翼螺旋桨驱动电机43仍能够通 过该锥齿轮传动机构正常驱动尾翼螺旋桨41转动，使翻转架44的转动和尾翼螺旋桨41的转 动互不干涉。翻转架44可以在翻转驱动电机45驱动下带动尾翼螺旋桨41摆动，使尾翼螺旋 桨41不仅可以为推进器提供更大的动力，而且可以提高推进器的转向能力。
本发明的基于波浪能的滑翔推进器中，倾转旋翼矢量推进装置3不仅可以设置为两组， 还可以根据需要设为三组或更多组，此类简单替换均应视为本发明的等同替换，均应落在本 发明的保护范围之内。
1权利要求
1、一种基于波浪能的滑翔推进器，包括机身框架(1)，其特征在于所述机身框架(1)上装设有波能转换装置(2)、蓄电池(5)和滑翔推进控制装置(6)，所述波能转换装置(2)包括波浪感应部分、运动传递部分、单向运动转换部分和蜗簧扭转发电部分，所述波浪感应部分包括内框架(201)、横轴(202)、第一纵轴(203)、第二纵轴(204)和重锤(207)，所述第一纵轴(203)和第二纵轴(204)支承于机身框架(1)上，所述内框架(201)一端支承于第一纵轴(203)上，另一端与第二纵轴(204)固定连接，所述横轴(202)与第一纵轴(203)垂直布置，且横轴(202)的两端支承于内框架(201)上，所述横轴(202)上装设有第二锥齿轮(206)和重锤(207)，所述第一纵轴(203)上装设有与第二锥齿轮(206)啮合的第一锥齿轮(205)，第一纵轴(203)和第二纵轴(204)分别与运动传递部分相连，所述运动传递部分通过单向运动转换部分与蜗簧扭转发电部分相连，蜗簧扭转发电部分与蓄电池(5)相连，所述滑翔推进控制装置(6)包括定位支架(60)、齿轮泵(61)、油箱(62)、溢流阀(63)、两件双层皮囊(64)和两件三位四通换向阀(65)，所述齿轮泵(61)、油箱(62)、溢流阀(63)、两件双层皮囊(64)和两件三位四通换向阀(65)均装设于定位支架(60)上，所述齿轮泵(61)上装设有与蓄电池(5)连接的齿轮泵电机(66)，各双层皮囊(64)的外层与外界水连通，各双层皮囊(64)的内层通过三位四通换向阀(65)、齿轮泵(61)与油箱(62)连通，溢流阀(63)一端与齿轮泵(61)的输出端连通，另一端与齿轮泵(61)的输入端连通，所述横轴(202)的端部装设有第一转角控制电机(222)，所述第二纵轴(204)的端部装设有第二转角控制电机(223)。
2、 根据权利要求1所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述各双层皮囊(64) 的内层分别与一三位四通换向阀(65)的A油口连通，油箱(62)与各三位四通换向阀(65) 的B油口连通，齿轮泵(61)的输出端与各三位四通换向阀(65)的P油口连通，齿轮泵(61) 的输入端与各三位四通换向阀(65)的O油口连通。
3、 根据权利要求2所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述机身框架(1) 上还装设有至少两组倾转旋翼矢量推进装置(3)，各倾转旋翼矢量推进装置(3)分别与蓄电 池(5)连接，所述倾转旋翼矢量推进装置(3)包括滑翔翼(31)、推进机构(32)、倾转驱 动电机(33)和倾转架(34)，所述滑翔翼(31) —端固定于机身框架(1)上，所述倾转架(34)支承于滑翔翼(31)另一端，所述倾转驱动电机(33)的输出端与倾转架(34)连接， 推进机构(32)装设于倾转架(34)上。
4、 根据权利要求3所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述推进机构(32) 包括侧翼螺旋桨(321)、侧翼螺旋桨传动机构(322)和侧翼螺旋桨驱动电机(323)，所述侧翼螺旋桨(321)支承于倾转架(34)上，所述侧翼螺旋桨驱动电机(323)通过侧翼螺旋桨 传动机构(322)与侧翼螺旋桨(321)相连。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述机 身框架(1)上装设有与蓄电池(5)连接的尾翼矢量推进装置(4)，所述尾翼矢量推进装置(4)包括尾翼螺旋桨(41)、尾翼螺旋桨传动机构(42)、尾翼螺旋桨驱动电机(43)、翻转 架(44)和翻转驱动电机(45)，所述翻转架(44)支承于机身框架(1)的尾端，翻转驱动 电机(45)的输出端与翻转架(44)连接，尾翼螺旋桨(41)支承于翻转架(44)上，尾翼 螺旋桨驱动电机(43)通过尾翼螺旋桨传动机构(42)与尾翼螺旋桨(41)相连。
6、 根据权利要求1至4中任一项所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述运 动传递部分包括两组皮带传动机构，所述单向运动转换部分包括第一换向装置(21)和第二 换向装置(22)，所述第一换向装置(21)的输出端和第二换向装置(22)的输出端分别连接 于蜗簧扭转发电部分的两端，第一换向装置(21)的输入端通过一组皮带传动机构与第一纵 轴(203)连接，第二换向装置(22)的输入端通过另一组皮带传动机构与第二纵轴(204) 连接。
7、 根据权利要求5所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述运动传递部分包 括两组皮带传动机构，所述单向运动转换部分包括第一换向装置(21)和第二换向装置(22)， 所述第一换向装置(21)的输出端和第二换向装置(22)的输出端分别连接于蜗簧扭转发电 部分的两端，第一换向装置(21)的输入端通过一组皮带传动机构与第一纵轴(203)连接， 第二换向装置(22)的输入端通过另一组皮带传动机构与第二纵轴(204)连接。
8、 根据权利要求7所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于:所述第一换向装置(21) 和第二换向装置(22)均包括双向输入轴(215)、单向输出轴(216)、单向离合齿轮(217)、 单向离合器(218)、内齿轮轴(219)和行星轮(220)，所述单向离合齿轮(217)和单向离 合器(218)的内圈均与双向输入轴(215)固接，并且单向离合齿轮(217)和单向离合器(218) 的离合旋向相反，内齿轮轴(219) —端的内齿轮部通过行星轮(220)与单向离合齿轮(217) 外圈的齿轮部啮合，内齿轮轴(219)另一端与单向离合器(218)的外圈相接，所述单向输 出轴(216)与单向离合器(218)的外圈固定连接。
9、 根据权利要求8所述的基于波浪能的滑翔推进器，其特征在于所述蜗簧扭转发电部 分包括蓄能蜗簧(208)、第一电磁离合器(209)、摩擦轮(210)、第二电磁离合器(211)、 计数控制器(213)、发电机(212)以及两件位移传感器(214)，所述第一换向装置(21)的 输出端与蓄能蜗簧(208)的内圈(2081)连接，第二换向装置(22)的输出端经第一电磁离合器(209)与蓄能蜗簧(208)的外圈飞轮(2082)连接，所述摩擦轮(210)与外圈飞轮(2082)紧密贴合，摩擦轮(210)输出端经第二电磁离合器(211)与发电机(212)输入端连接，两件位移传感器(214)分别设于第一换向装置(21)和第二换向装置(22)的输出端，计数控制器(213)的数据采集端与两件位移传感器(214)相连，计数控制器(213)的控制端与第一电磁离合器(209)和第二电磁离合器(211)相连，发电机(212)与蓄电池(5)连接。
全文摘要
基于波浪能的滑翔推进器，在其机身框架上装有波能转换装置、蓄电池和滑翔推进控制装置，波能转换装置的波浪感应部分包括内框架、横轴、第一纵轴、第二纵轴和重锤，第一纵轴和第二纵轴经运动传递部分、单向运动转换部分与蜗簧扭转发电部分相连，滑翔推进控制装置的齿轮泵由齿轮泵电机驱动，双层皮囊外层与外界水连通，双层皮囊内层与三位四通换向阀的A油口连通，油箱与三位四通换向阀的B油口连通，齿轮泵输出端与三位四通换向阀的P油口连通，齿轮泵的输入端与三位四通换向阀的O油口连通，溢流阀两端与齿轮泵的输入、输出端连通，横轴端部和纵轴端部装有转角控制电机。该推进器可将波浪能转换为电能，并通过改变重心位置和浮力实现滑翔和转向。
文档编号B63G8/08GK101519113SQ20091004292
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者楠 丛, 尚建忠, 王晓明, 罗自荣 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学