一种新型半潜式巡航器的制作方法

本发明属于潜水器领域，具体涉及一种新型半潜式巡航器。

技术背景

潜水器是指具有水下观察和作业能力的活动浅水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。但是在某些工作环境及工作需求情况下，对潜水器的工作不仅仅局限在水下环境的监测和测量，同时还需要对所处的大气环境进行监测和测量，如监测台风范围内的水文及气象条件。因此，半潜式、动力可靠的半潜式潜水器的研究十分必要。

半潜式潜水器属于一种特殊的潜水器设计方式，与一般的潜水器和水面舰船设计方式不同，半潜式潜水器自身绝大部分隐没与水中，但又不是完全隐没在水中，而是有部分结构裸露在水面外。由于隐没在水中的结构比例高，因此半潜式潜水器不容易受水面波浪的影响，还能保证良好的稳性。现有的半潜式潜水器设计理念多是利用半潜式潜器的稳性良好，不易受水面波浪的影响的优点，并没有将影响潜水器正常工作时的波浪能利用起来。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种将水面波浪往返上下运动的能量转换为巡航器前进动力的新型半潜式巡航器。

一种新型半潜式巡航器，包括浮体，浮体连接杆，万向轴承，活塞杆，巡航器外壳，曲柄，活塞，动力轴，螺旋桨，活塞桶；所述浮体包括两个浮球，两个浮球通过浮体连接杆连接，浮体连接杆通过万向轴承和活塞杆连接，活塞杆和活塞刚性连接，活塞杆和活塞位于巡航器内部的活塞桶内，活塞桶内涂有润滑油，活塞底部通过凹槽和曲柄杆连接，曲柄连接两个动力轴，两个动力轴分别和巡航器首部的发电装置和尾部的螺旋桨相连，巡航器的外壳为流线型。

所述一种新型半潜式巡航器，万向轴承包括万向轴承外壳和万向轴承滑珠，浮体连接杆能通过万向轴承围绕活塞杆做圆周运动。

所述一种新型半潜式巡航器，曲柄包括曲柄杆和曲柄轴，曲柄杆绕凹槽做往返运动，曲柄轴相对活塞凹槽绕连接轴承转动。

所述一种新型半潜式巡航器，巡航器外壳与巡航器首部连接的动力轴之间有两个永磁体。

本发明的有益效果在于：

本发明设计了一种新型半潜式巡航器，能将半潜式潜水器工作环境中的波浪能转换成驱动其运动的动力，具有节省能源、构造及维护简单、环境适应能力强等优点。同时，巡航器的外壳构造简单且为流线型，在很大程度上降低了水阻力带来的能量损失，避免了波浪对巡航器稳性的影响；浮体连接杆能围绕活塞连接杆作周向运动，使之能垂直波浪方向，最大程度的利用了波浪能量；本发明利用波浪能为巡航器提供一定的电力，能辅助巡航器完成数据采集、数据传输、巡航器位置和运动姿态控制等，可以远程操控巡航器的工作。

附图说明

图1为本发明实施例半潜式巡航器的结构示意图；

图2为本发明实施例半潜式巡航器活塞杆和活塞连接示意图；

图3为本发明实施例半潜式巡航器活塞和曲柄杆连接示意图；

图4为本发明浮体在波浪作用下的往返上下运动示意图；

图5为本发明浮体连接杆在波浪作用下绕活塞杆运动示意图；

图6为本发明万向轴承示意图；

图7为本发明活塞连同曲柄运动示意图；

图8为本发明巡航器首部发电装置工作示意图；

图9为本发明螺旋桨工作示意图。

具体实施方式

下面是结合附图对本发明作进一步说明。

如附图1所示，为本发明实施例半潜式巡航器的结构示意图；包括浮体1，浮体连接杆2，万向轴承3，活塞杆4，巡航器外壳5，曲柄6，活塞7，动力轴8，螺旋桨9，活塞桶10；所述浮体1包括两个浮球，曲柄6包括曲柄杆及曲柄；浮体连接杆2通过万向轴承3和活塞杆4连接，并能围绕活塞杆做圆周运动；活塞杆4和活塞7刚性连接，并且可以带动活塞往返上下运动，活塞杆4和活塞7位于巡航器内部的活塞桶10内，活塞桶10内涂有润滑油；活塞底部凹槽和曲柄杆通过轴承连接，曲柄杆可以绕凹槽做往返运动，曲柄6连接两个动力轴8，两个动力轴8分别和巡航器首部的发电装置和尾部的螺旋桨相连，巡航器外壳5为流线型。

如附图2所示，为本发明实施例半潜式巡航器活塞杆和活塞连接示意图；活塞杆4和活塞7刚性连接，并且可以带动活塞往返上下运动，活塞杆4和活塞7位于巡航器内部的活塞桶10内，由于活塞杆4和浮体连接杆2通过万向轴承3连接并进行垂直运动的约束，故活塞杆4亦随着浮体及浮体连接杆往返的上下运动而运动；活塞杆和活塞是刚性连接在一起，所以活塞和浮体、浮体连接杆、活塞杆的运动姿态、形式也是一致的。

如附图3所示，为本发明实施例半潜式巡航器活塞和曲柄杆连接示意图；如附图7所示，为本发明活塞连同曲柄运动示意图；活塞7底部凹槽和曲柄杆通过轴承11连接，曲柄轴能相对活塞凹槽绕连接轴承转动；接下来，曲柄杆和曲柄的配合将活塞往返的上下运动转换为动力轴的转动，产生巡航器运动和发电装置的原动力。

如图4所示，为本发明浮体在波浪作用下的往返上下运动示意图，浮体会在波浪的作用下，以最大的幅度作往返的上下运动。

如图5所示，为本发明浮体连接杆在波浪作用下绕活塞杆运动示意图，半潜式巡航器除部分浮体外皆隐没与水中，在波浪和万向轴承的作用下，浮体和浮体连接杆会保持垂直于波浪的方向。

如附图6所示，为本发明万向轴承示意图；包括万向轴承外壳，万向轴承滑珠，浮体连接杆2通过万向轴承3和活塞杆4连接。

如附图8所示，为本发明巡航器首部发电装置工作示意图；巡航器外壳5与巡航器首部连接的动力轴8之间有两个永磁体，即永磁体14和永磁体15，曲柄及曲柄杆的圆周运动产生的动力被分解成两部分，一部分通过动力轴和首部的发电装置连接，如图1所示，旋转的动力轴不断的切割位于巡航器首部的永磁铁产生的磁感线，进而产生电力供巡航器辅助功能使用，储电装置在示意图中未体现，不是本专利的主要关注点；另一部分通过与巡航器尾部螺旋桨连接的动力轴传递至螺旋桨，驱动螺旋桨转动，进而驱动巡航器的运动，螺旋桨的工作示意图如图9所示。为了避免整个机构工作过程中的能量损失，各活动的连接机构皆有润滑油保护，降低摩擦，提高能量利用率。

本发明所述的新型半潜式巡航器，包括浮体(两个浮球)，浮体连接杆，万向轴承，活塞及其附属件，曲柄及附属件，螺旋桨，巡航器外壳。所述的附体连接杆能围绕活塞杆作圆周运动；所述的活塞能在活塞桶内作往返的上下运动，并且在活塞桶内涂有润滑油；所述的曲柄恰好能在活塞往返上下运动一个周期内转动一周；所述的曲柄通过两根动力轴分别和巡航器首部的发电装置与尾部的螺旋桨相连；所述的巡航器首部的发电装置能产生一定的电力供巡航器的辅助功能(如发送巡航器位置信息、巡航器捕获数据等功能)使用；所述的动力轴旋转方向和螺旋桨驱动巡航器前进的旋转方向相同。

所述的巡航器外壳为流线型外壳，减小流动阻力。所述的浮体连接杆通过万向轴承和活塞杆相连。所述的浮体外形为球形、椭球或者流线翼型。所述与巡航器首部连接的装置通过旋转切割磁感线产生电力；所述巡航器具有水密外壳。

本发明内容的目的是针对现有的半潜式潜水器不能充分利用其工作环境特点和优势的情况，提供一种新型半潜式潜水器，它能将半潜式潜水器工作环境中的波浪能转换成驱动其运动的动力，具有节省能源、构造及维护简单、环境适应能力强等优点。

本发明包括浮体(两个浮球)，浮体连接杆，万向轴承，活塞及常用附属件，曲柄以及曲柄杆，螺旋桨，巡航器外壳；浮体杆通过万向轴承和活塞杆连接，并恰好能围绕活塞杆做圆周运动；活塞杆位于巡航器内部的活塞桶内，并且可以带动活塞往返上下运动，活塞桶内涂有润滑油；活塞杆和活塞在半潜式巡航器内部的活塞桶内，活塞杆和活塞刚性连接，如图2所示；活塞底部通过凹槽和曲柄杆连接，曲柄杆可以绕凹槽做往返运动，如图3所示；曲柄连接的两个动力轴分别和巡航器首部的发电装置和尾部的螺旋桨相连。

本发明所述的半潜式巡航器工作时，浮体及浮体连接杆通过万向轴承进行圆周运动保证浮体连接杆和波浪方向垂直。浮体在波浪运动的作用下做往返的上下运动，带动浮体连接杆、万向轴承和活塞连接杆往返上下运动，活塞连接杆连接活塞在活塞桶内做往返的上下运动，活塞桶内涂有润滑油能降低摩擦阻力，活塞的往返上下运动因曲柄构造特点带动曲柄做圆周运动，进而使得连接巡航器首部发电装置和尾部螺旋桨的动力轴旋转。巡航器首部的发电装置是通过旋转的动力轴切割磁感线产生一定的电力，用于巡航器的附加功能使用(如发送巡航器位置信息、巡航器捕获数据等功能)；巡航器尾部的螺旋桨由动力轴提供的旋转力矩驱动旋转并为巡航器提供前进动力。

为了避免整个机构工作过程中的能量损失，各活动的连接机构皆有润滑油保护，降低摩擦，提高能量利用率。

本发明是一种半潜式的巡航器，具备兼顾水面和水下的工作能力，相对于其它半潜式潜水器，本发明具有以下优点：

1.较好的避免了波浪对巡航器稳性的影响；

2.巡航器的外壳为流线型能在很大程度上较低水阻力带来的能量损失，另外巡航器的外壳构造比较简单；

3.浮体连接杆能围绕活塞连接杆作周向运动，使之能垂直波浪方向，最大程度的利用了波浪能量；

4.利用波浪能为巡航器提供运动动力，具有绿色的能源利用理念，同时波浪在海面、江面、湖面等环境下取之不尽，用之不竭，可为巡航器提供源源不断的动力；

5.利用波浪能为巡航器提供一定的电力，能辅助巡航器完成数据采集、数据传输、巡航器位置和运动姿态控制等，可以远程操控巡航器的工作；

综上所述，本发明所述半潜式巡航器在实际应用方面具有很高的应用价值。