催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇

本发明属于无人艇，具体涉及一种催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇。

背景技术：

1、便携式无人水面艇是一种非常小的新型水面无人舰艇，其配合海军水面作战人员同步执行任务。其长度约1到2米，重约10千克，在广阔的水面上，其微小的轮廓和尺寸，使其在执行环境中难以被发现，因而可以胜任敌方情报收集、监视、侦察和威胁检测等任务。未来它将成为海军远洋作战的重要辅助工具之一。

2、在驱动方面，目前无人水面艇多采用的能源形式是能够提供安静、高速的电能。通常选用蓄电池为电能来源，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等，然而其对工况环境要求较高，且比能量密度较低，从而限制了其应用的地理范围和工作时间。

3、质子交换膜燃料电池具有宽应用温度域(室温-100℃)，高比能量密度(800-1000wh/kg)，同时其以氢气为燃料，燃烧产物为水，显示出绿色可持续的应用优势。因此，如何高效且合理地将质子交换膜燃料电池应用于无人水面艇，成为该领域重要的研究方向之一。

4、如申请号为cn202110962954.0的中国发明专利申请公开了一种采用燃料电池结合风能的无人监测艇，包括船体、驱动装置、动力装置、能源配置装置、监测控制装置、pc端装置；所述动力装置与驱动装置连接，为驱动装置提供动力来源，所述动力装置包括主动力装置及辅助动力装置，所述主动力装置采用燃料电池，并配备金属储氢瓶，且金属储氢瓶内的液氢为燃料电池提供燃料；所述能源配置装置是将动力装置、驱动装置及监测控制装置三者之间进行能源配置；所述pc端装置分别与监测控制装置及能源配置装置相连接，实现对监测控制装置及能源配置装置的控制；该方案的直接以氢为燃料，存氢能力有限，不利于远航。

技术实现思路

1、本发明提供一种催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其使用催化剂催化硼氢化钠溶液产生氢能，具有零污染，能量高，续航能力强的优点。

2、为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

3、催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，包括可折叠主艇体、氢质子交换膜燃料电池、硼氢化钠水解产氢机构、遥控接收模块、涡轮推进器、氢气浮囊和供氢管路；

4、所述可折叠主艇体包括沿圆周阵列设置的多根侧棱、底边可折叠支撑杆和浮囊连接杆，所述侧棱上端连接、下端可同步张合；所述底边可折叠支撑杆转动连接于相邻2根侧棱之间且于侧棱下端以实现折叠时收于侧棱内、展开时形成棱锥底边；所述浮囊连接杆转动连接于侧棱外侧且于侧棱下端以实现翻转时折叠于侧棱内部；所述氢气浮囊安装在浮囊连接杆的底部，涡轮推进器则安装在浮囊连接杆的外端；

5、所述氢质子交换膜燃料电池安装于侧棱外侧的矩形槽内，与涡轮推进器电连接为其供电；

6、所述硼氢化钠水解产氢机构安装在可折叠主艇体上，且通过供氢管路与氢气浮囊连通，还通过供氢管路与氢质子交换膜燃料电池连通为其输入氢气燃料；

7、所述遥控接收模块受遥控器控制，可对涡轮推进器实现转速控制。

8、为了可以可调可控硼氢化钠水解产氢的过程，优选，所述硼氢化钠水解产氢机构包括硼氢化钠溶液柱状容器、升降组件和整体型催化剂多孔存储罐，所述升降组件安装于硼氢化钠溶液柱状容器内部上端，升降组件的输出轴与整体型催化剂多孔存储罐连接以带动整体型催化剂多孔存储罐的升降实现催化剂浸入或露出硼氢化钠溶液的液面。

9、优选的，所述升降组件包括步进电机和滚珠丝杆，所述整体型催化剂多孔存储罐安装于滚珠丝杆上，步进电机与氢质子交换膜燃料电池电连接。

10、为了可以侧棱的收叠与展开更稳固，优选，所述可折叠主艇体还包括弹簧圈，该弹簧圈套在侧棱的顶端外并卡入侧棱的卡槽内将侧棱套住。

11、优选的，所述侧棱为类棱柱状，收合后呈类棱柱状、下端张开时呈类棱锥状。

12、为了使本无人艇更稳定、稳固，优选，所述侧棱为3根，3根侧棱收和后呈类三棱柱状、下端张开时呈类三棱锥状。

13、优选的，3根侧棱相邻夹角为60°，与可旋转支撑杆成等边三角形配合。该设计侧棱与底边可折叠支撑杆呈等边三角形，使得呈等边三角形排列的三个推进器可以实现快速调整方向，机动性优良。

14、为了使本无人艇收叠更紧凑，优选的，每根侧棱内部设置有用于收叠底边可折叠支撑杆和浮囊连接杆的容纳槽。

15、优选的，所述浮囊连接杆的外端部开设有用于安装涡轮推进器的圆柱形空腔。

16、优选的，所述浮囊连接杆的底面开设有用于收纳氢气浮囊的凹槽。

17、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

18、1、本发明在能源上使用催化剂催化硼氢化钠溶液产生氢能，实现了零污染，能量高的战略需要，是未来清洁能源使用的趋势。

19、2、本发明在传统无人艇设计上采用了可折叠的方式，极大地节省了运输空间。

20、3、本发明采用三角锥稳定结构，呈等边三角形排列的三个推进器可以实现快速调整方向，机动性优良；并且增加可折叠功能减小体积便于携带和运输；该设计的突出优点还在于零件可模块化组装，并且可以将其折叠成柱形结构。

技术特征：

1.催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：包括可折叠主艇体(1)、氢质子交换膜燃料电池(2)、硼氢化钠水解产氢机构(3)、遥控接收模块(4)、涡轮推进器(5)、氢气浮囊(6)和供氢管路；

2.根据权利要求1所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述硼氢化钠水解产氢机构(3)包括硼氢化钠溶液柱状容器、升降组件和整体型催化剂多孔存储罐，所述升降组件安装于硼氢化钠溶液柱状容器内部上端，升降组件的输出轴与整体型催化剂多孔存储罐连接以带动整体型催化剂多孔存储罐的升降实现催化剂浸入或露出硼氢化钠溶液的液面。

3.根据权利要求2所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述升降组件包括步进电机和滚珠丝杆，所述整体型催化剂多孔存储罐安装于滚珠丝杆上，步进电机与氢质子交换膜燃料电池电连接。

4.根据权利要求1所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述可折叠主艇体(1)还包括弹簧圈(11)，该弹簧圈(14)套在侧棱(11)的顶端外并卡入侧棱(11)的卡槽内将侧棱套住。

5.根据权利要求1所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述侧棱(11)为类棱柱状，收合后呈类棱柱状、下端张开时呈类棱锥状。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述侧棱(11)为3根，3根侧棱(11)收合后呈类三棱柱状、下端张开时呈类三棱锥状。

7.根据权利要求6所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：3根侧棱(11)相邻夹角为60°，与可旋转支撑杆(12)成等边三角形配合。

8.根据权利要求6所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：每根侧棱(11)内部设置有用于收叠底边可折叠支撑杆(12)和浮囊连接杆(13)的容纳槽。

9.根据权利要求6所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述浮囊连接杆(13)的外端部开设有用于安装涡轮推进器(5)的圆柱形空腔。

10.根据权利要求6所述的催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，其特征在于：所述浮囊连接杆(13)的底面开设有用于收纳氢气浮囊(6)的凹槽。

技术总结
本发明公开一种催化硼氢化钠水解产氢动力源可折叠式无人艇，包括可折叠主艇体、氢质子交换膜燃料电池、硼氢化钠水解产氢机构、遥控接收模块、涡轮推进器、氢气浮囊和供氢管路；可折叠主艇体包括侧棱、底边可折叠支撑杆和浮囊连接杆，侧棱上端连接、下端可张合，底边可折叠支撑杆转动连接于相邻2根侧棱之间，浮囊连接杆转动连接侧棱，氢气浮囊和涡轮推进器分别安装在浮囊连接杆的底部和外端，氢质子交换膜燃料电池安装于侧棱与涡轮推进器连接，硼氢化钠水解产氢机构安装在可折叠主艇体上通过供氢管路与氢气浮囊和氢质子交换膜燃料电池连通，遥控接收模块对涡轮推进器实现控制。本发明实现了无人艇可控产氢且能源使用氢能并且艇身可折叠的功能。

技术研发人员：闫普选,吴梦,孙立贤,王梦沂,王玉峰,李文卓,黄程程
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6