一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置制造方法及图纸

一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置。两个水平海流发电装置分别安装在航行器壳体上，并且两个水平海流发电装置的安装方向相反。柱塞泵固定安装在支撑板的内表面上；各柱塞泵的顶端与伸缩机构的套筒端盖上的接口连接，底端与液压油箱连通。三个叶片分别安装在水平轴海流发电装置中各伸缩机构的顶端，叶片在来流冲击下绕中心轴转动，并产生驱动转轴转动的切向力，使叶片、伸缩机构以及发电装置支架绕水下航行器纵轴线旋转，带动与叶轮壳连接的内齿轮旋转，进而带动外齿轮和发电机转动，从而将海流的动能转化为供水下航行器使用的电能。本发明专利技术解决了水下航行器的能源供给问题，延长水下航行器的工作时间，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置
本专利技术属水下航行器领域，具体涉及一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置。
技术介绍
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。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。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，商业发展以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年英国水下涡轮公司建成的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。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。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锯齿运动，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。Komerska,R.J.,ChappellS.G.在2006年OCEANS会议的《ASimulationEnvironmentforTestingandEvaluatingMultipleCooperatingSolar-poweredUUVs》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。在公开号为102705139A的专利技术创造中，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。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。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的能量转换效率较低、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，本专利技术提出了一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置。本专利技术所述水下航行器采用现有技术，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：还包括两个水平轴海流发电装置，并且：a.所述两个水平轴海流发电装置对称固定安装在航行器前段与航行器中段之间；所述航行器各段壳体外表面分别均布有两个凹槽；凹槽的横截面为弧形，用于收纳海流发电装置的叶片；b.所述水平轴海流发电装置包括安装支架、伸缩机构、叶片、柱塞泵、大锥齿轮、小锥齿轮和发电机；其中，所述安装支架由叶轮壳体、两个端盖板和两个支撑板组成；所述的伸缩机构包括叶片安装架、第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第三伸缩套筒和套筒端盖；所述伸缩机构安装在所述叶轮壳体的圆周上，并使位于伸缩机构顶端的叶片分别伸出叶轮壳体之外；伸缩机构中的第三伸缩套筒一端位于叶轮壳体内，另一端通过套筒端盖固定连接，并通过滚珠轴承安装在所述安装支架的支撑板上；所述大锥齿轮安装在所述各第三伸缩套筒安装有套筒端盖的一端；所述小锥齿轮安装在发电机的输出轴上，并与所述大锥齿轮齿合；所述发电机安装在所述支撑板的外表面上；所述柱塞泵固定安装在所述支撑板的内表面上；各柱塞泵的顶端通过液压管路及旋转接头与伸缩机构的套筒端盖上的接口连接；柱塞泵底端通过液压管路与液压油箱连通；c.所述伸缩机构中，第一伸缩套筒、第二伸缩套筒和第三伸缩套筒按第一至第二的顺序依次逐级收缩；所述叶片安装架固定安装在第一伸缩套筒内；所述的两个叶片安装在各伸缩机构的顶端。所述第一伸缩套筒为实心回转体，直径与第二伸缩套筒的内凸缘孔径相同；所述第一伸缩套筒套装在第二伸缩套筒内，并带动该第二伸缩套筒旋转；所述第二伸缩套筒的外径与叶轮壳体上通孔的孔径相同；第二伸缩套筒的一端有限制第一伸缩套筒的轴向移动范围的内凸缘；第二伸缩套筒另一端的圆周表面与第三伸缩套筒的内表面通过键配合，并带动第三伸缩套筒旋转；第三伸缩套筒的外径与叶轮壳体上通孔的内径相同；第三伸缩套筒一端有用于限制第二伸缩套筒的轴向移动范围的内凸缘，另一端通过套筒端盖密封固定；所述第三伸缩套筒有内凸缘一端套装在叶轮壳体的通孔内，并能够在该通孔内旋转；第三伸缩套筒的另一端通过滚珠轴承安装在支撑板的通孔内；所述滚珠轴承固定在套筒端盖上的接头上。所述套筒端盖的中心有通孔，该套筒端盖外表面的中心有凸出的接头，该接头的内孔与套筒端盖上的通孔同轴；安装时，所述套筒端盖的内表面与第三伸缩套筒的端面固定连接，所述套筒端盖的接头装入滚珠轴承内，并与该滚珠轴承过盈配合；所述套筒端盖接头的端面与旋转接头的旋转部分固定连接；旋转接头的固定部分通过螺钉固定在支撑板的内表面；由第二伸缩套筒的内孔、第三伸缩套筒的内孔、套筒端盖的内孔和旋转接头的内孔组成了液压油的流通通道。所述安装支架中的叶轮壳体为圆筒形，该叶轮壳体的两端均端盖板，形成了封闭的叶轮壳体；叶轮壳体的外径与航行器的外径相同；在所述安装支架中的叶轮壳体的两侧圆周表面中部的圆周上分别有两个通孔，两个水平轴发电装置的伸缩机构中的第三伸缩套筒分别安装在所述各通孔内；各伸缩机构所处的叶轮壳体的圆周表面有轴向分布的开口，开口为半圆形，截面与所述伸缩机构的叶片安装架截面形状相同，形成叶片安装架的收纳槽。所述两个支撑板均为平板；两个支撑板平行的固定安装于叶轮壳体内的底部，在两支撑板内表面之间形了成柱塞泵和液压油箱的安装空间；各支撑板的表面平行于叶轮壳体的轴线；在两个支撑板的外表面与叶轮壳体内表面之间形成了伸缩机构、大锥齿轮、小锥齿轮和发电机的安装空间；在支撑板上部中间位置有一通孔，所述套筒端盖通过滚珠轴承在该通孔内。工作时：当水下航行器处于驻留状态时，水下航行器前段与航行器后段的锚链投入海底，使航行器水平稳定驻留，保持发电装置叶轮轴线水平。柱塞泵将液压油经过液压管路和旋转接头高压压入第三伸缩套筒中，推动两级伸缩套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置，所述水下航行器采用现有技术，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：还包括两个水平轴海流发电装置，并且：a.所述两个水平轴海流发电装置对称固定安装在航行器前段与航行器中段之间；所述航行器各段壳体外表面分别均布有两个凹槽；凹槽的横截面为弧形，用于收纳海流发电装置的叶片；b.所述水平轴海流发电装置包括安装支架、伸缩机构、叶片、柱塞泵、大锥齿轮、小锥齿轮和发电机；其中，所述安装支架由叶轮壳体、两个端盖板和两个支撑板组成；所述的伸缩机构包括叶片安装架、第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第三伸缩套筒和套筒端盖；所述伸缩机构安装在所述叶轮壳体的圆周上，并使位于伸缩机构顶端的叶片分别伸出叶轮壳体之外；伸缩机构中的第三伸缩套筒一端位于叶轮壳体内，另一端通过套筒端盖固定连接，并通过滚珠轴承安装在所述安装支架的支撑板上；所述大锥齿轮安装在所述各第三伸缩套筒安装有套筒端盖的一端；所述小锥齿轮安装在发电机的输出轴上，并与所述大锥齿轮齿合；所述发电机安装在所述支撑板的外表面上；所述柱塞泵固定安装在所述支撑板的内表面上；各柱塞泵的顶端通过液压管路及旋转接头与伸缩机构的套筒端盖上的接口连接；柱塞泵底端通过液压管路与液压油箱连通；c.所述伸缩机构中，第一伸缩套筒、第二伸缩套筒和第三伸缩套筒按第一至第二的顺序依次逐级收缩；所述叶片安装架固定安装在第一伸缩套筒内；所述的两个叶片安装在各伸缩机构的顶端。...

【技术特征摘要】
2014.10.29 CN 20141059734791.一种用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置，所述水下航行器包括航行器前段、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：还包括两个水平轴海流发电装置，并且：a.所述两个水平轴海流发电装置对称固定安装在航行器前段与航行器中段之间；所述航行器各段壳体外表面分别均布有两个凹槽；凹槽的横截面为弧形，用于收纳海流发电装置的叶片；b.所述水平轴海流发电装置包括安装支架、伸缩机构、叶片、柱塞泵、大锥齿轮、小锥齿轮和发电机；其中，所述安装支架由叶轮壳体、两个端盖板和两个支撑板组成；所述的伸缩机构包括叶片安装架、第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第三伸缩套筒和套筒端盖；所述伸缩机构安装在所述叶轮壳体的圆周上，并使位于伸缩机构顶端的叶片分别伸出叶轮壳体之外；伸缩机构中的第三伸缩套筒一端位于叶轮壳体内，另一端通过套筒端盖固定连接，并通过滚珠轴承安装在所述安装支架的支撑板上；所述大锥齿轮安装在各所述第三伸缩套筒安装有套筒端盖的一端；所述小锥齿轮安装在发电机的输出轴上，并与所述大锥齿轮齿合；所述发电机安装在所述支撑板的外表面上；所述柱塞泵固定安装在所述支撑板的内表面上；各柱塞泵的顶端通过液压管路及旋转接头与伸缩机构的套筒端盖上的接口连接；柱塞泵底端通过液压管路与液压油箱连通；c.所述伸缩机构中，第一伸缩套筒、第二伸缩套筒和第三伸缩套筒按第一至第二的顺序依次逐级收缩；所述叶片安装架固定安装在第一伸缩套筒内；两个所述的叶片安装在各伸缩机构的顶端。2.如权利要求1所述用于回转体水下航行器的水平轴海流发电装置，其特征在于，所述第一伸缩套筒为实心回转体，直径与第二伸缩套筒的内凸缘孔径相同；所述第一伸缩套筒套装在第二伸缩套筒内，并带动该第二伸缩套筒旋转；所述第二伸缩套筒的外径与叶轮壳体上通孔的孔径相同；第二伸缩套筒的一端有限制第一伸缩套筒的轴向移动范围的内凸缘；第二伸缩套筒另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛昭勇，宋保维，丁文俊，程博，田文龙，袁潇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61