[发明专利]一种为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置

说明书

本发明公开了一种为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置，包括吸波浮体、浮力仓、永磁电机、蓄电池、张力腿以及重力锚；所述永磁电机和蓄电池均安装在浮力仓内，永磁电机和蓄电池相连接；所述永磁电机包括转子；所述吸波浮体通过连杆和永磁电机的转子相连接，吸波浮体与浮力仓的相对摇动驱动永磁电机发电，并充进蓄电池；所述浮力仓通过张力腿和重力锚相连接，重力锚的重力大于浮力仓的浮力。水下浮力仓通过弹性张力腿与重力锚系泊在一起，使得浮力仓在波浪作用下保持平稳，而吸波浮体采用轻质蘑菇型，在波浪作用下运动响应敏感，从而使得吸波体与浮力仓发生相对运动驱动永磁电机转子做功俘获波浪能并发电。

技术领域

本发明涉及波浪能发电领域，具体涉及一种为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置。

背景技术

我国海域面积大，岛屿众多，蕴藏着巨大的能源资源和经济资源。根据权威机构公布的数据，全球波浪能储量达约2.95万TWh/年(295 亿千瓦时/年)，我国海域波浪能储量达约1000TWh/年(10亿千瓦时/年)，可开发的理论存储量为7000万千瓦左右。

经略海洋在政治和军事上具有举足轻重的战略意义。近年来围绕海洋开发、海洋资源调查、海洋渔业权益，国际上展开了新一轮的海洋竞争，蓝色疆土的保护和开发是以高科技为依托的经济竞争、科技竞争、军事竞争。随着我国近年来进一步提高了对海洋权益和海洋资源的重视程度，作为海洋巡视和监测的重要技术手段，水下无人航行器具有隐蔽、巡航距离长等优点，但同时水下无人航行器多依靠蓄电池为机载设备供电、甚至是提供驱动力。由于蓄电池的容量有限，会导致无人航行器作业半径、航行速度、机载设备探测器距离均受到限制，且无人航行器上浮至母船充电容易暴露目标。

海洋中的波浪是由于风和地球引力作用产生的，在海洋表面以势能和动能的形式周期转换的机械能，但是波浪能不仅仅影响自由液面，还随着水深方向影响流场，如图1所示，当在1/2个波长水深内，波浪质点的能量依然可达自由液面的4％，而据计算在自由液面1/10 波长内波浪质点的能量可达自由液面的54％，对于一个周期为6秒的深水规则波，其1/10波长接近2.8米，也就是说在自由液面以下3米以内依然有将近50％左右的波浪能可以开发，这从理论上证明水下波浪能装置的开发具有广阔的前景。

无人航行器在大海中航行，而大海波浪能资源无穷无尽，原位供电无处不在，因此开展一种利用大海中的波浪能为无人潜航器进行隐蔽状态下的供电就显得极为迫切和具有重大研究前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置，该装置能在在隐蔽状态下俘获波浪能并发电。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置，所述波浪能发电装置使用时处于全浸没状态，包括吸波浮体、浮力仓、永磁电机、蓄电池、张力腿以及重力锚；

所述永磁电机和蓄电池均安装在浮力仓内，永磁电机和蓄电池相连接；所述永磁电机包括转子；

所述吸波浮体通过连杆和永磁电机的转子相连接，吸波浮体与浮力仓的相对摇动驱动永磁电机发电，并充进蓄电池；

所述浮力仓通过张力腿和重力锚相连接，重力锚的重力大于浮力仓的浮力。

进一步地，所述连杆和永磁电机的转子之间还连接有棘轮。

进一步地，所述的为水下航行器供电的隐蔽状态下波浪能发电装置还包括水下无线充电设备，所述水下无线充电设备和蓄电池相连接，以为水下航行器供电。

进一步地，当波浪激励力促使吸波浮体沿着波浪入射反方向运动时，吸波浮体在棘轮的作用下不驱动永磁电机的转子运动，以保障吸波浮体在受纵摇力矩时能复位，准备下一次沿着入射波方向转动驱动永磁电机的转子做功。