一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器，包括水面浮體、水下驅(qū)動(dòng)體、攬繩，纜繩與水面浮體固連，纜繩另一端固定在水下驅(qū)動(dòng)體的重心部位。水面浮體內(nèi)設(shè)有蓄電池，太陽(yáng)能電池板位于蓄電池的上面，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能并為電子設(shè)備提供能源；水面浮體中間固定有控制通訊器和彈性立柱，控制通訊器上部安裝衛(wèi)星接收器，用于與海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與信息交換；彈性立柱上安裝氣象裝置，用來(lái)測(cè)量航行器實(shí)時(shí)所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面后部，便于及時(shí)校準(zhǔn)航行器的航線；水下驅(qū)動(dòng)體有多對(duì)驅(qū)動(dòng)翼，保證航行器向前運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。水下航行器能較長(zhǎng)時(shí)間在水中作業(yè)，無(wú)需定期返回基站即可實(shí)現(xiàn)同海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊。
【專利說(shuō)明】一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶工程水下作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器。

【背景技術(shù)】
[0002]海洋的開(kāi)發(fā)和利用已成為世界各沿海國(guó)家科學(xué)研究的一項(xiàng)重要課題；隨著軍用、民用、軍民兩用【技術(shù)領(lǐng)域】在水下環(huán)境進(jìn)行測(cè)試和實(shí)驗(yàn)的不斷增加，各種水下航行器不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用。目前已有的水下航行器大都是將所采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)，待數(shù)據(jù)飽和時(shí)返回海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不能完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，大大降低了航行器的作業(yè)效率。波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器包括一個(gè)上浮體，水下驅(qū)動(dòng)體，一條纜繩連接上浮體和水下驅(qū)動(dòng)體。水面上浮體包括氣象站、衛(wèi)星接收器系列設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)海洋氣候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，位置信息的實(shí)時(shí)更新；水下驅(qū)動(dòng)體能提供航行器航行時(shí)所需的動(dòng)力。波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器不需要有人控制，它能攜帶通訊和控制設(shè)備按照指令前進(jìn)，同時(shí)它也可同海洋基站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和交換。
[0003]發(fā)明專利CN 202896863 U中公開(kāi)了一種混合型水下航行器，該水下航行器在巡航一段時(shí)間后，即返回水下對(duì)接平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并補(bǔ)充能源。這種航行器不能與海洋基站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與交換，航行器需要定期返回基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大降低了航行器的工作效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服水下航行器需要定期返回海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作效率較低的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器。水下航行器能較長(zhǎng)時(shí)間在水中作業(yè)，并實(shí)時(shí)與海洋基站進(jìn)行通訊；水下航行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和運(yùn)行成本較低。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:包括水面浮體、水下驅(qū)動(dòng)體、攬繩，纜繩固定在水下驅(qū)動(dòng)體的重心處，纜繩的另一端與水面浮體固連；
[0006]所述水面浮體包括太陽(yáng)能電池板、衛(wèi)星接收器、控制通訊器、蓄電池、氣象裝置、方向舵，水面浮體為船形結(jié)構(gòu)，水面浮體內(nèi)兩端部分別有蓄電池，太陽(yáng)能電池板位于蓄電池的上面，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能并為電子設(shè)備提供能源；控制通訊器和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器上安裝有衛(wèi)星接收器，用于與海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與信息交換；彈性立柱上部安裝氣象裝置，氣象裝置用來(lái)測(cè)量航行器實(shí)時(shí)所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面后部，便于及時(shí)校準(zhǔn)航行器的航線；
[0007]所述水下驅(qū)動(dòng)體包括驅(qū)動(dòng)翼、縱向連桿、連接板、轉(zhuǎn)軸、底板、拉伸彈簧、翼板轉(zhuǎn)軸、剛性立柱，縱向連桿位于底板的上方，縱向連桿上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，多根轉(zhuǎn)軸沿縱向連桿長(zhǎng)度方向等距離分布，轉(zhuǎn)軸兩端分別與連接板連接，剛性立柱位于縱向連桿與底板之間，剛性立柱沿底板長(zhǎng)度方向等距離分布固定在底板上，拉伸彈簧位于剛性立柱的前部，且與縱向連桿、底板固連，翼板轉(zhuǎn)軸安裝在剛性立柱的上端，并與剛性立柱兩側(cè)的連接板的另一端連接，翼板轉(zhuǎn)軸兩端分別與驅(qū)動(dòng)翼固連，且驅(qū)動(dòng)翼依剛性立柱對(duì)稱安裝。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)翼為多對(duì)，驅(qū)動(dòng)翼采用NACA0012翼型。
[0009]有益效果
[0010]本發(fā)明提出的一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器，包括水面浮體、水下驅(qū)動(dòng)體、攬繩，纜繩與水面浮體固連，纜繩另一端固定在水下驅(qū)動(dòng)體的重心部位；蓄電池為驅(qū)動(dòng)翼提供動(dòng)力。水面浮體內(nèi)有蓄電池，太陽(yáng)能電池板位于蓄電池的上面，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能并為電子設(shè)備提供能源；水面浮體中間固定有控制通訊器和彈性立柱，控制通訊器上部安裝衛(wèi)星接收器，用于與海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與信息交換；彈性立柱上安裝氣象裝置，用來(lái)測(cè)量航行器實(shí)時(shí)所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面后部，便于及時(shí)校準(zhǔn)航行器的航線；水下驅(qū)動(dòng)體安裝有多對(duì)驅(qū)動(dòng)翼，保證航行器向前運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。
[0011]本發(fā)明波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器能較長(zhǎng)時(shí)間在水中作業(yè)，無(wú)需定期返回基站即可實(shí)現(xiàn)同海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊。水下航行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和運(yùn)行成本較低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1為本發(fā)明水下航行器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明水下航行器的水下驅(qū)動(dòng)體連接機(jī)構(gòu)局部示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明水下航行器在海洋波浪中狀態(tài)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明水下航行器在海洋波浪中浮仰狀態(tài)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明水下航行器在不同海洋波浪中狀態(tài)示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明水下航行器整體外形示意圖。
[0019]圖中:
[0020]1.氣象裝置2.衛(wèi)星接收器3.太陽(yáng)能電池板4.控制通訊器5.蓄電池6.方向舵
7.攬繩8.縱向連桿9.翼板轉(zhuǎn)軸10.連接板11.轉(zhuǎn)軸12.拉伸彈簧13.剛性立柱14.驅(qū)動(dòng)翼15.底板

【具體實(shí)施方式】
[0021]參閱圖1?圖6，本實(shí)施例波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器，包括水面浮體、水下驅(qū)動(dòng)體、攬繩，纜繩7固定在水下驅(qū)動(dòng)體的重心處，纜繩7的另一端與水面浮體固連。
[0022]水面浮體包括太陽(yáng)能電池板3、衛(wèi)星接收器2、控制通訊器4、蓄電池5、氣象裝置1、方向舵6，水面浮體為船形結(jié)構(gòu)，保證航行器整體有足夠的浮力。水面浮體內(nèi)兩端部分別裝有蓄電池，太陽(yáng)能電池板3安裝在蓄電池5的上面，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能并為電子設(shè)備提供能源?？刂仆ㄓ嵠?和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器4上部安裝衛(wèi)星接收器2，用于與海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與信息交換；彈性立柱上部安裝有氣象裝置1，氣象裝置I用來(lái)測(cè)量航行器實(shí)時(shí)所處的位置與氣象信息；方向舵6固定安裝在水面浮體底部后面，便于及時(shí)校準(zhǔn)航行器的航線。
[0023]水下驅(qū)動(dòng)體包括驅(qū)動(dòng)翼14、縱向連桿8、連接板10、轉(zhuǎn)軸11、底板15、拉伸彈簧12、翼板轉(zhuǎn)軸9、剛性立柱13，縱向連桿8位于底板15的上方，縱向連桿8上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸11，多根轉(zhuǎn)軸11沿縱向連桿8長(zhǎng)度方向等距離分布，轉(zhuǎn)軸11兩端分別與連接板10的一端連接，剛性立柱13位于縱向連桿8與底板15之間，剛性立柱13沿底板15長(zhǎng)度方向等距離分布固定安裝在底板15上，拉伸彈簧12位于剛性立柱13的前部，且拉伸彈簧12與縱向連桿8、底板15固定連接，翼板轉(zhuǎn)軸9安裝在剛性立柱13的上端，并與剛性立柱13兩側(cè)的連接板10的另一端連接，翼板轉(zhuǎn)軸9兩端分別與驅(qū)動(dòng)翼14固連，且驅(qū)動(dòng)翼14依剛性立柱13對(duì)稱安裝；通過(guò)拉伸彈簧12與連接板10的相互配合，可防止驅(qū)動(dòng)翼14過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保證了航行器向前運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。
[0024]本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)翼14為六對(duì)，驅(qū)動(dòng)翼采用NACA0012翼型。
[0025]本實(shí)施例波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器安裝過(guò)程:
[0026]水面浮體安裝如下:首先將蓄電池5固定在水面浮體內(nèi)底部，太陽(yáng)能電池板3安裝在蓄電池5表面；然后將彈性立柱安裝在水面浮體的中間，氣象裝置I安裝在立柱的頂端，控制通訊器4安裝在水面浮體中部，衛(wèi)星接收器2固定連接在控制通訊器4上；最后將方向舵6安裝在水面浮體的底部后方。
[0027]水下驅(qū)動(dòng)體安裝如下:首先將拉伸彈簧12、剛性立柱13安裝在底板15上；然后將翼板轉(zhuǎn)軸9安裝在剛性立柱13上，轉(zhuǎn)軸11安裝在縱向連桿8上，縱向連桿8與拉伸彈簧12的上端固連；并通過(guò)連接板10將翼板轉(zhuǎn)軸9和轉(zhuǎn)軸11連接，將驅(qū)動(dòng)翼14安裝在翼板轉(zhuǎn)軸9上。
[0028]在水面浮體和水下驅(qū)動(dòng)體安裝完成后，并將纜繩7的兩端分別固連在水下驅(qū)動(dòng)體的的重心處和水面浮體的下方。
[0029]本實(shí)施例的使用過(guò)程:波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器在海洋中航行時(shí)，水面浮體在水面上航行，太陽(yáng)能電池板3會(huì)源源不斷的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，在保證電子設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，將額外的電能儲(chǔ)存在蓄電池5中，以待天氣變化時(shí)再輸出給電子設(shè)備。氣象裝置I會(huì)不間斷的將位置信息和天氣信息通過(guò)衛(wèi)星接收器2傳遞給海洋基站，經(jīng)過(guò)海洋基站處理后，海洋基站再發(fā)出指令給控制通訊器4，調(diào)節(jié)航行器運(yùn)動(dòng)。當(dāng)航行器偏離航線時(shí)，可通過(guò)控制方向舵6來(lái)調(diào)節(jié)航向。在波浪作用下，處于水面上的水面浮體將會(huì)產(chǎn)生向上的升力，從而帶動(dòng)纜繩7向上運(yùn)動(dòng)，縱向連桿8向上運(yùn)動(dòng)，拉伸彈簧12產(chǎn)生拉力，連接板10帶動(dòng)翼板轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)翼14繞翼板轉(zhuǎn)軸9擺動(dòng)，各驅(qū)動(dòng)翼14向下擺動(dòng)；波浪過(guò)后，處于水面上的航行器產(chǎn)生向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)纜繩7不受力，拉伸彈簧12以及縱向連桿8的重力使縱向連桿8向下運(yùn)動(dòng)，連接板10帶動(dòng)翼板轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)翼14繞翼板轉(zhuǎn)軸9擺動(dòng)，各驅(qū)動(dòng)翼14向上擺動(dòng)；在風(fēng)平浪靜時(shí)，由于整體航行器的浮力導(dǎo)致纜繩7的拉力，而此時(shí)拉伸彈簧12和纜繩的拉力保證縱向連桿8處于平衡位置，同時(shí)驅(qū)動(dòng)翼14也處于平衡狀態(tài)。
[0030]由此，航行器無(wú)論處于怎樣的環(huán)境中，都可向前航行，如此周而復(fù)始，航行器不需要定期返回基站，既可同海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大增加了航行器的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器，其特征在于:包括水面浮體、水下驅(qū)動(dòng)體、攬繩，纜繩固定在水下驅(qū)動(dòng)體的重心處，纜繩的另一端與水面浮體固連； 所述水面浮體包括太陽(yáng)能電池板、衛(wèi)星接收器、控制通訊器、蓄電池、氣象裝置、方向舵，水面浮體為船形結(jié)構(gòu)，水面浮體內(nèi)兩端部分別有蓄電池，太陽(yáng)能電池板位于蓄電池的上面，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能并為電子設(shè)備提供能源；控制通訊器和彈性立柱固定在水面浮體的中間部位，控制通訊器上安裝有衛(wèi)星接收器，用于與海洋基站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與信息交換；彈性立柱上部安裝氣象裝置，氣象裝置用來(lái)測(cè)量航行器實(shí)時(shí)所處的位置與氣象信息；方向舵固定在水面浮體下面后部，便于及時(shí)校準(zhǔn)航行器的航線； 所述水下驅(qū)動(dòng)體包括驅(qū)動(dòng)翼、縱向連桿、連接板、轉(zhuǎn)軸、底板、拉伸彈簧、翼板轉(zhuǎn)軸、剛性立柱，縱向連桿位于底板的上方，縱向連桿上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，多根轉(zhuǎn)軸沿縱向連桿長(zhǎng)度方向等距離分布，轉(zhuǎn)軸兩端分別與連接板連接，剛性立柱位于縱向連桿與底板之間，剛性立柱沿底板長(zhǎng)度方向等距離分布固定在底板上，拉伸彈簧位于剛性立柱的前部，且與縱向連桿、底板固連，翼板轉(zhuǎn)軸安裝在剛性立柱的上端，并與剛性立柱兩側(cè)的連接板的另一端連接，翼板轉(zhuǎn)軸兩端分別與驅(qū)動(dòng)翼固連，且驅(qū)動(dòng)翼依剛性立柱對(duì)稱安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪驅(qū)動(dòng)水下航行器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)翼為多對(duì)，驅(qū)動(dòng)翼采用NACAOO12翼型。
【文檔編號(hào)】B63B1/28GK104192259SQ201410446306
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】杜曉旭, 李新亮, 王歡, 施瑤, 王有江 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)