本发明专利技术公开一种半潜式AUV无人充电装置。本发明专利技术主要设计三部分：第一部分为海上波浪能转换装置，波浪能转换装置通过在海面上下浮动将波浪能转化为电能并进行收集；第二部分为半潜式电源，用于电能的储存和AUV电能供应，同时在半潜式电源舱内设置AUV充电仓，作为AUV充电场所；第三部分为连接波浪能转换装置和半潜式电源的缆绳，缆绳内同时携带电缆，用于电能的传输；同时另一段缆绳一端固定于海底，一端与半潜式电源相连接，对半潜式电源起到固定作用。本发明专利技术为水下AUV提供及时充电场所，延长了水下AUV工作时长，解决了水下AUV作业时间短，作业面积范围小等问题，提高了水下AUV的续航能力，可以大大减小AUV水下作业时的人工充电成本，提高AUV的连续作业能力。提高AUV的连续作业能力。提高AUV的连续作业能力。
【技术实现步骤摘要】
一种半潜式AUV无人充电装置
[0001]本专利技术属于AUV充电
，具体涉及一种半潜式AUV无人充电装置。
技术介绍
[0002]近年来，AUV技术发展迅速，AUV作为一种自主控制、有动力、可执行多种任务并能重复使用的水下航行器，具有活动范围广、机动性能好、具有智能决策等优点，被广泛的应用于海底测绘、海底资源勘探、军事侦察、海洋生物抓取、海底沉船捕捞、失事人员搜救等复杂任务中，但是由于AUV自身携带的电池电量限制，导致AUV不能长时间工作，需要经过更换电池或是人工打捞充电后才能继续投入使用，大大增加了AUV的人工作业成本。因此，解决AUV作业过程中由于电池充电导致的作业成本提高问题急需解决。。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种半潜式AUV水下自动充电装置。
[0004]本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：
[0005]一种半潜式AUV无人充电装置，包括波浪能转换装置和电能存储装置，之间通过箱体连接缆连接，箱体连接缆内设置电能传输线和通讯信号线，电能存储装置通过锚链与海底连接；波浪能转换装置是一个立式的圆柱箱体，主要分割成顶舱、中间位置的主舱体和底部的波浪能转换装置压载水舱三部分；电能存储装置是一个立式的矩形箱体，主要分割成电能存储装置顶舱、中部的AUV充电舱和位于底部的电能储存舱三部分舱体。
[0006]本专利技术还可以包括：
[0007]1、所述波浪能转换装置的顶舱内有传感器设备舱、智能决策系统装置、气象信息交互系统装置；所述传感器设备舱设置有温度传感器读取海面温度信息、湿度传感器读取海面湿度信息、风速传感器读取海面风速信息；所述智能决策系统装置作为整个AUV水下自动充电装置的信息处理和信息决策；气象信息交互系统装置与卫星交互天气数据，交由智能决策系统处理信息，做出下一步决策。
[0008]2、所述波浪能转换装置的主舱体包括强力弹簧、弹簧振子、转轴、转子、变速齿轮箱；弹簧振子，齿轮与变速齿轮箱相连；强力弹簧一端与弹簧振子连接，另一端与箱体连接；变速齿轮箱改变转轴转速，附着于弹簧振子内侧中部；转轴连接转子、变速齿轮箱、齿轮、齿条，水平布置，贯穿内部装置，两端与箱体连接；转子上缠绕线圈，转动时线圈切割定子产生磁场和电流，传送给电能传输线；定子围绕转子周向布置，布置在箱体内壁；电能传输线从主舱走线，并入箱体连接缆。
[0009]3、所述波浪能转换装置压载水舱中间位置设置泵舱内有水泵，波浪能转换装置压载水舱通过水泵压入或排出海水，用于控制波浪能转换装置箱体的沉浮。
[0010]4、所述电能存储装置顶舱包括电能存储装置压载水舱、泵舱和传感器设置舱；电能存储装置压载水舱布置于箱体上方，通过泵舱和传感器设置舱内的水泵压入或排出海水，用于控制电能存储装置箱体的沉浮；泵舱和传感器设置舱设置有深度传感器，用于测量
箱体所处深度，传输给智能决策系统用于信息决策处理。
[0011]5、所述AUV充电舱布置于电能存储装置的中间部位，舱内一侧设有可开启舱门，作为AUV充电场所；舱内设置有照明设备、视觉传感器、机械手臂和充电设备舱；视觉传感器实时捕捉AUV的图像，传送给智能决策系统处理信息，处理后将指令反馈给机械手臂；机械手臂用于抓取AUV并引导其进入舱体，使AUV通过充电接口与充电设备舱相连接；充电接口布置于AUV充电舱底部，周围有圆柱形刚性支座用于支撑AUV，圆柱形刚性支座内部有可伸缩磁吸接头与AUV充电接口紧密相接，磁吸接头内部有触点为AUV进行充电。
[0012]6、所述电能储存舱采用可充放的锂电池作为电能存储；电能储存舱的下方中部位置布置锚链舱用于存放连接海底与电能存储装置的锚链；锚链舱连接机舱，机舱存放收放锚链的电动机。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
[0014]本专利技术提供的一种半潜式AUV水下自动充电装置，能够实现AUV的自动充电，降低AUV充电成本，提高AUV的续航能力，增加AUV的连续工作性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的整体连接示意图；
[0016]图2为本专利技术的波浪能转换装置示意图；
[0017]图3为本专利技术的电能存储装置示意图；
[0018]图4为本专利技术的齿轮齿条示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0020]本专利技术的目的是提供一种半潜式AUV自动充电装置，能够实现AUV的水下自动充电。
[0021]根据图1，一种半潜式AUV自动充电装置主要由浮于海面的波浪能转换装置和电能存储装置构成，二者之间由箱体连接缆11相连接，箱体连接缆11内有电能传输线和通讯信号线，电能存储装置通过锚链1与海底相连接；柔性连接的箱体连接缆11，将波浪能转换装置与电能存储装置连接，二者允许存在一定范围内的相对运动；电能传输线，将波浪能转换装置产生的电能传输到电能存储模块进行存储；通讯信号线，用于波浪能转换装置与电能存储装置之间的信息传输，智能决策系统接受信息处理并返回信号。
[0022]进一步的，根据图2，波浪能转换装置，将波浪能转化为电能，通过电能传输模块将电能传输到半潜式电源的电能存储模块中，当AUV抓取模块固定住AUV时，由AUV充电模块为AUV充电。波浪能转换装置箱体整体是一个立式的圆柱箱体，主要分割成上、中、下三部分舱体，其中，主舱体位于中间位置，布置波浪能与电能之间的转换装置，包括强力弹簧14、弹簧振子15、转轴16、变速齿轮箱21、转子17、定子18；波浪能转换装置模块，将波浪能转化为电能，在波浪周期范围内，波浪能转换装置及其弹簧振子15将跟随波浪产生上下振荡往复运动；根据图4，弹簧振子15中设置互相紧扣的齿轮26和齿条24，弹簧振子15通过齿轮26和齿条24将往复运动转化为定向旋转运动，经过变速齿轮箱21使转子17产生一定转速，转子17切割磁感线产生电能，进入电能传输模块。所述的弹簧振子15，包括铁块配重来使弹簧振子
15具有足够的重量使得弹簧在周期往复运动中处于压缩状态，将波浪能转化为弹性势能，并再次推动弹簧振子15，使齿轮26和齿条24产生相对位移，齿轮26发生转动，由于齿轮26只有部分带有轮齿25，当弹簧振子15往相反方向运动时，齿轮26依旧能够朝着原来方向继续转动。
[0023]当浮体随波浪上下运动时，会受到重力和浮力的作用，垂直圆柱形浮体在t时刻所受的浮力为：
[0024][0025]式中，F
浮
(t)—浮体在t时刻所受的总浮力；F
静浮
(t)—浮体在t时刻所受的静浮力；F
静浮
(t)—浮体在t时刻所受的动浮力；ρ—海水的密度；g—重力加速度；k—波数；H—波高；C
V
—浮子的垂直绕射系数；h—水深；d(t)—浮体在t时刻的吃水深度；R—浮体圆柱半径；J1(kR)—一阶第一类贝塞尔函数；ω—波浪圆频率；
[0026]垂直圆柱形浮体在t时刻所排开的海水的体积可用浮体的水截面积乘以这一时刻浮体的吃水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半潜式AUV无人充电装置，其特征在于：包括波浪能转换装置和电能存储装置，之间通过箱体连接缆(11)连接，箱体连接缆(11)内设置电能传输线和通讯信号线，电能存储装置通过锚链(1)与海底连接；波浪能转换装置是一个立式的圆柱箱体，主要分割成顶舱(19)、中间位置的主舱体和底部的波浪能转换装置压载水舱(8)三部分；电能存储装置是一个立式的矩形箱体，主要分割成电能存储装置顶舱、中部的AUV充电舱和位于底部的电能储存舱(2)三部分舱体。2.根据权利要求1所述的一种半潜式AUV无人充电装置，其特征在于：所述波浪能转换装置的顶舱(19)内有传感器设备舱、智能决策系统装置、气象信息交互系统装置；所述传感器设备舱设置有温度传感器读取海面温度信息、湿度传感器读取海面湿度信息、风速传感器读取海面风速信息；所述智能决策系统装置作为整个AUV水下自动充电装置的信息处理和信息决策；气象信息交互系统装置与卫星交互天气数据，交由智能决策系统处理信息，做出下一步决策。3.根据权利要求1所述的一种半潜式AUV无人充电装置，其特征在于：所述波浪能转换装置的主舱体包括强力弹簧(14)、弹簧振子(15)、转轴(16)、转子(17)、变速齿轮箱(21)；弹簧振子(15)中部镂空，纵向放置在箱体两侧；弹簧振子(15)中设置互相紧扣的齿轮(26)和齿条(24)，齿轮(26)留部分轮齿(25)，齿轮(25)与变速齿轮箱(21)相连；强力弹簧(14)一端与弹簧振子(15)连接，另一端与箱体连接；变速齿轮箱(21)改变转轴(16)转速，附着于弹簧振子(15)内侧中部；转轴(16)连接转子(17)、变速齿轮箱(21)、齿轮(26)、齿条(24)，水平布置，贯穿内部装置，两端与箱体连接；转子(17)上缠绕线圈，转动时线圈切割定子(18)产生磁场和电流，传送给电能传输线；定子(18)围绕转子(17)周向布置，布置在箱体内壁；电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博，王杰，霍炜，郑晨，李晔，刘卓研，李雲峰，李岳明，曹建，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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