[发明专利]一种利用波浪能的水面浮体横摇推进系统

说明书

本发明涉及一种利用波浪能的水面浮体横摇推进系统，包括船壳结构和气压做功装置，气压做功装置包括空气增压机、气动马达和螺旋桨；船壳结构包括外层壳体和内层壳体，外层壳体与内层壳体之间沿船长方向设置多个U型腔，U型腔包括第一侧部、第二侧部和底部，底部装有液体，一端的U型腔的第一侧部气箱、第二侧部气箱通过第一单向阀与外界连通，另一端的U型腔的第一侧部气箱、第二侧部气箱分别与空气增压机连通，U型腔第一侧部与相邻U型腔的第二侧部连通，U型腔第二侧部与相邻U型腔的第一侧部连通。本发明以波浪引起的船体横摇为航向动力，将横摇带来的不利影响变为航行动力，通过横向流体振荡多级压气的方式，将船体横摇动能转化为推进功率。

技术领域

本发明涉及船舶设施技术领域，具体涉及一种海上利用波浪能的水面浮体横摇推进系统。

背景技术

由于目前波浪能等绿色能源的功率输出较为有限，水面浮体航速低，因此利用波浪能的动力装置主要适合用于海上无人平台。再为这些无人水面浮体配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统后，其可以替代人进行一些危险、高难度的，以及重复和枯燥的耗费精力的海上工作。随着未来无人水面浮体向多类任务方向发展，对其续航能力(单次航行距离)的要求也越来越高。但由于要与速度、耐波性以及有效载荷和动力等方面进行权衡，续航能力受到制约，比如小型无人艇的续航力一般只有几百海里。为此，提高燃料有效载荷率和通过利用太阳能、波浪能等方式获得持续动力是无人水面浮体动力研究的重要方向。

目前海上平台利用波浪能发电推进主要有三种技术：漂浮振荡浮子技术、漂浮跃浪技术和漂浮振荡水柱技术。漂浮振荡浮子技术是用波浪能量推动一个浮体相对另一个浮体(支撑平台)平动或转动转换能量，基于该技术发展的装置必须是双(多)浮体，这一特点意味着材料利用率低，浮体之间相互作用问题不可避免，利用波浪能的可靠性和材料利用率低，且海上情况复杂，浅滩、鱼群和海水腐蚀性对于其连接机构是不小的考验。漂浮跃浪技术是利用波浪的爬升作用，把波浪能转换为海水的势能，基于该技术发展的装置特点是单浮体(承载平台)，装置要承担转换载体(海水)的重量，因此其结构规模庞大，后续海洋工程费用高，适于水上漂浮建筑或人工岛，用于船舶则性价比低。漂浮振荡水柱式技术是利用腔体把波浪能转换为腔体的气动能量，其特点是单浮体，材料利用率高，不存在相撞等风险，透平和发电机位于水面上不受海生物影响，便于维修。现有的漂浮振荡水柱式波浪能推进无人艇等海上浮体存在几方面技术问题：1.透平发电效率不高(最高50％)；2.可靠性差，电子设备易出故障导致电力推进系统风险高；3.发动机需要长期维护，且以现有技术，充电时不可用电推进。这些问题导致无人平台不适宜长期远洋航行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用波浪能的水面浮体横摇推进系统，它是一种直接采用气动推进的漂浮振荡水柱式水面浮体横摇推进系统。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种利用波浪能的水面浮体横摇推进系统，包括船壳结构和气压做功装置，所述气压做功装置包括空气增压机、气动马达和螺旋桨；所述船壳结构包括外层壳体和内层壳体，所述外层壳体与内层壳体之间沿船长方向设置多个U型腔，所述U型腔包括第一侧部、第二侧部和底部，所述底部装有液体，所述第一侧部与第二侧部由所述底部的液体分隔，分别形成第一侧部气箱和第二侧部气箱，位于船体一端的U型腔的第一侧部气箱、第二侧部气箱分别通过第一单向阀与外界连通，位于船体另一端的U型腔的第一侧部气箱、第二侧部气箱分别与气压做功装置的空气增压机的气体入口连通，所述空气增压机依次连接所述气动马达和螺旋桨；所述U型腔第一侧部与相邻的U型腔的第二侧部通过第一连接管连通，所述U型腔第二侧部与相邻的U型腔的第一侧部通过第二连接管连通，所述第一连接管和第二连接管上均设有第二单向阀。

上述方案中，所述第一单向阀靠气动力顶开阀芯导通，当所述位于船体一端的U型腔的第一侧部气箱或第二侧部气箱内的压力低于标准大气压时，所述第一单向阀导通，外界大气往第一侧部气箱或第二侧部气箱充气，反向不导通。