一种变海况自驱收放式波浪推进翼制造技术

本发明专利技术公开了一种变海况自驱收放式波浪推进翼，属于波浪能的收集和转换领域。包括摆动式水翼、传动连杆、蓄气装置、储气罐、动力输出杆、收放套杆、限位弹簧和收放弹簧。低海况下摆动式水翼受到收放弹簧的向上拉力，被拉离水面靠近航行器下表面，从而减小航行器的航行阻力，达到一定海况等级时，摆动式水翼克服限位弹簧的拉力向下运动，浸没到水线面以下，收集波浪能驱动水面航行器航行，航行器重新处于持续低海况状态时，储气罐内气压将逐渐减小，摆动式水翼受收放弹簧回复力作用，重新被拉回水面以上，从而实现不同海况下的自驱收放。本发明专利技术可减小低海况下航行阻力、节约水面航行器能源，有助于水面航行器的长期航行。

A self propulsion and retractable wave propulsion wing with variable sea condition

The invention discloses a self propulsion and retractable wave propulsion wing with variable sea state, which belongs to the collection and conversion field of wave energy. It includes swing type hydrofoil, transmission connecting rod, gas storage device, gas storage tank, power output rod, retractable sleeve rod, limit spring and retracting spring. Low sea swinging hydrofoil by retracting spring upward pull is pulled out of the water near the vehicle surface, thereby reducing the sailing resistance of the vehicle, the sea reaches a certain level, the oscillating hydrofoil overcomes the limit tension of the spring downward movement, immersion to the waterline, collecting wave can drive surface vehicle navigation the vehicle, again in a continuous low sea state, the pressure inside the tank will gradually decrease, swinging hydrofoil by retracting spring back force, to be back above the water, so as to realize the self driving and under different sea conditions. The invention can reduce the navigation resistance under the low sea state, save the energy of the surface vehicle, and is helpful for the long voyage of the surface vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种变海况自驱收放式波浪推进翼
本专利技术属于波浪能的收集和转换领域，特别涉及一种变海况自驱收放式波浪推进翼。
技术介绍
常规移动观测平台如科考船、无人艇、水下航行器等，一般采用燃油或电池作为动力源，由于所携带的能源有限，导致其续航力较短，这对于长期的海洋观测来说成本高昂、经济性较差，并且容易造成环境污染。由于海洋蕴含了极其丰富的绿色能源，人们对利用海洋能作为海洋运载器的能量源表现出浓厚的兴趣。目前，国内外针对海洋能推进型海洋航行器技术开展了大量研究，主要集中在太阳能推进水下航行器或无人艇、温差能推进水下航行器、风能或太阳能推进无人艇、波浪能推进水下航行器等方面。波浪滑翔器(unmannedwaveglider，UWG)作为一种新型波浪能推进海洋无人航行器，具有超长航时、自主、零排放、经济性等突出优点。它能长期、自主地执行环境监测、水文调查、气象预报、生物追踪、远程预警、通信中继等作业任务，使得UWG在军民领域皆具有广泛的应用前景。在这种背景下，近十年来UWG技术成为了国内外的一个研究热点。水面航行器可以利用水中的翼板，将波浪能直接转化为驱动水面航行器的前向推力。此类水面航行器以长航时作业为目标，需要对航行器本身携带的能源加以节约、合理利用，因此需要尽量减少在作业过程中对能源的消耗。水面航行器可以利用水中的翼板，将波浪能直接转化为驱动水面航行器的前向推力。此类水面航行器以长航时作业为目标，需要对航行器本身携带的能源加以节约、合理利用，因此需要尽量减少在作业过程中对能源的消耗。申请号为201520183626.0的专利公开了“一种双翼波浪推进远程水面航行器”，提供了一种利用固定于艇首和艇尾的推进水翼实现水面航行器的波浪能推进，大幅提高了水面航行器的续航能力。在波浪能充足的条件下，水面航行器下方布设的波浪推进水翼可以有效地收集波浪能驱动水面航行器航行，但在波浪能不充足时，波浪推进水翼不能提供推力且受到水流的冲击，成为了水面航行器航行的阻力，显著增加水面航行器的能量消耗。同时，长时间受到水流冲击，会导致波浪推进水翼的疲劳损伤，从而影响水面航行器的使用寿命。因此，波浪驱动水面航行器迫切需要一种可以在海况等级较高(波浪能充足)环境下布放摆动式水翼，而在海况等级较低(波浪能不足)环境下收起摆动式水翼，同时耗能较少甚至不耗能的方式。申请号为201610392011.8的专利公开了“一种可收放双体水翼船”，提供了一种可转动水翼和一种可升降水翼，实现了水翼的布放与回收要求。但是收放过程由船上携带的电能提供能量，进行控制回收与布放，消耗了水面航行器本身携带的电能，与节约水面航行器能源，以达到长航时运行的初衷相悖。同时，这种方式需要额外的控制装置和人工干预，增加了耗能与人力投入。观察到利用摆动式水翼驱动的水面航行器，在随波浪起伏运动时，摆动式水翼的翼板在惯性作用下，也将随着水面航行器的起伏作上下摆动，而翼板自身摆动的动能没有被有效利用。同样，翼板在水中时，只有产生的水平分力为水面航行器的航行供能，而翼板的垂直分力没有被充分加以利用。因此，考虑利用翼板本身的运动特性，需要自动驱使摆动式水翼的布放和回收。基于以上发现，本专利技术旨在提供一种具有自驱动布放回收、装置无能耗、增加航行器的续航性、易于维护保养的变海况自驱收放式波浪推进翼。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实现长航时作业的水面航行器，自驱动布放回收摆动式水翼，整个过程无能耗的变海况自驱收放式波浪推进翼。本专利技术的设计方案：所述的变海况自驱收放式波浪推进翼包括了摆动式水翼、传动连杆、蓄气装置、储气罐、动力输出杆、收放套杆、固定在航行器下方的收放弹簧以及航行器上方的限位弹簧。所述的传动连杆近水面端连接在摆动式水翼的翼板末端，海况等级较低时，摆动式水翼受固定在航行器支架下方的收放弹簧向上拉力，被拉离水面，靠近航行器下表面。海况达到一定等级的时候，所述摆动式水翼的翼板随水面航行器的起伏上下摆动，带动传动连杆上下运动。所述传动连杆的运动驱使蓄气装置向储气罐中注入空气，增加储气罐中的压力。气压将推动储气罐的活塞一向下运动，带动动力输出杆向下运动。此时，摆动式水翼克服收放弹簧的拉力向下运动，浸没到水线面以下，收集波浪能驱动水面航行器航行。待海况等级降低，所述的蓄气装置不能提供足够的气压，摆动式水翼受收放弹簧的拉力作用重新被拉回到水面以上，完成不同海况的自驱动布放和回收。所述的蓄气装置固结在蓄气罐中的动力输出杆上，当储气罐中的活塞一被气压推动向下运动的时候，蓄气装置也将随着动力输出杆向下运动，保证了摆动式水翼的翼板与蓄气装置之间始终保持着相同的距离，使得摆动式水翼的翼板的上下摆动始终可以通过传动连杆驱动蓄气装置。所述的蓄气装置包括连杆机构、活塞二、单向阀门、进气口、导气管和气压缓释阀门。动力输入杆的向上运动，使所述的连杆机构推动活塞二向左运动，单向阀门通过导气管向储气罐中压入气体。动力输入杆向下运动，将通过连杆机构拉动活塞二向右运动，蓄气装置通过进气口吸入空气，为下一次注入气体做准备。所述摆动式水翼的翼板不能为蓄气装置持续提供压力的时候，摆动式水翼在收放弹簧的拉力作用下向初始位置运动，反向挤压储气罐中的活塞一和蓄气装置，在导气管的管壁上设置的气压缓释阀门，在这个时候逐渐释放出空气，使摆动式水翼可以顺利回到原位。本专利技术的有益效果在于：自驱动布放回收。在波浪能充足条件下布放摆动式水翼，在波浪能不足的条件下受弹簧拉力主动收起摆动式水翼，无需人工干预。装置无能耗。装置有效利用了摆动式水翼翼板的运动的能量，不需要额外的对于摆动式水翼收放进行能源供给。增加航行器的续航性。由于装置利用波浪能，不需要消耗水面航行器本身携带的能源，将水面航行器本身携带收集的能源用于航行任务，同时减小了风浪能较弱时水面航行器的航行阻力，为水面航行器提高了续航能力。易于维护保养。所述波浪推进翼的驱动收放部分布设与水面航行器航行器上方，方便于维护保养，以及易于更换与拆卸。附图说明图1为一种变海况自驱收放式波浪推进翼的整体结构示意图；图2为摆动式水翼收放装置的蓄气装置部分的局部细节结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。图中要素说明：传动连杆1，蓄气装置2，储气罐3，动力输出杆4，收放套杆5，收放弹簧6，摆动式水翼7，活塞一8，连杆机构9，活塞二10，单向阀门11，进气口12，导气管13，气压缓释阀门14，限位弹簧15，活塞棒16。一种变海况自驱收放式波浪推进翼，由蓄气装置2，储气装置，动力转换装置组成，其特征在于：蓄气装置2位于储气装置的内部，蓄气装置2和储气装置一端通过导气管13连接，另一端通过动力转换装置连接。所述的蓄气装置2由外壳一，连杆机构9，单向阀门11，进气口12，导气管13，气压缓释阀门14，限位弹簧15和活塞棒16组成；外壳一是金属薄板，围成了圆柱体空腔，外壳一的外侧面对称分布着两个孔洞，一侧为进气口12，另一侧孔洞内插入连杆机构9，外壳一上表面边缘开有孔洞，通过单向阀门11与导气管13相连；连杆机构9由一长一短的两段金属杆和活塞二10组成，两段金属杆一端均连接在可转动的滚轴上，较短的金属杆与活塞二10相连，活塞二10位于外壳一形成是空腔内部，大小与空腔内侧的侧面积相等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变海况自驱收放式波浪推进翼，由蓄气装置(2)，储气装置，动力转换装置组成，其特征在于：蓄气装置(2)位于储气装置的内部，蓄气装置(2)和储气装置一端通过导气管(13)连接，另一端通过动力转换装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种变海况自驱收放式波浪推进翼，由蓄气装置(2)，储气装置，动力转换装置组成，其特征在于：蓄气装置(2)位于储气装置的内部，蓄气装置(2)和储气装置一端通过导气管(13)连接，另一端通过动力转换装置连接。2.根据权利要求1所述的一种变海况自驱收放式波浪推进翼，其特征在于：所述的蓄气装置(2)由外壳一，连杆机构(9)，单向阀门(11)，进气口(12)，导气管(13)，气压缓释阀门(14)，限位弹簧(15)和活塞棒(16)组成；外壳一是金属薄板，围成了圆柱体空腔，外壳一的外侧面对称分布着两个孔洞，一侧为进气口(12)，另一侧孔洞内插入连杆机构(9)，外壳一上表面边缘开有孔洞，通过单向阀门(11)与导气管(13)相连；连杆机构(9)由一长一短的两段金属杆和活塞二(10)组成，两段金属杆一端均连接在可转动的滚轴上，较短的金属杆与活塞二(10)相连，活塞二(10)位于外壳一形成是空腔内部，大小与空腔内侧的侧面积相等且不固定连接；限位弹簧(15)为一根直弹簧，一端与外壳一的下表面固定连接，另一端与活塞棒(16)固定连接；活塞棒(16)为两段直径不同的金属圆柱体固定连接而成，长度为限位弹簧(15)自然伸长时与航行器支架上表面的距离。3.根据权利要求1所述的一种变海况自驱收放式波浪推进翼，其特征在于：所述的储气装置由储气罐(3)，动力输出杆(4)，收放套杆(5)，活塞一(8)组成；储气罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：何佳雨，廖煜雷，李晔，李彦莹，张伟斌，付悦文，秦洪德，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23