[发明专利]一种用于小型海洋航行器的摆翼式波浪能收集装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋航行器技术领域，尤其涉及一种用于小型海洋航行器的摆翼式波浪能收集装置。

背景技术

小型海洋航行器主要有水下自主水下航行器(AUV)、遥控潜水器(ROV)、水下滑翔器(Glider)和水面滑翔机(ASV)等形式。其作为便捷、高效的海洋移动平台，在海洋资源勘探、水下军事侦察、远程设备监测等领域具有十分重要的战略意义，是海陆空天潜一体化监测网络的重要组成部分。

当前小型海洋航行器的电力来源主要依靠一次电池、蓄电池或燃料电池等，有限的内部空间也制约了所能装载的电源总量，只能为航行器提供几小时到数天作业时间的电力供应。有限的电力来源对航行器作业半径、航行速度、任务持续时间以及负载设备承载能力都有较大限制。如美国军方研发的Bluefin-21型自主式水下航行器，采用锂电池供电，在标准负载和3节航速下的续航能力仅25小时，在执行MH370搜寻任务时，需要频繁回收。当前，AUV进行长时间、远距离作业，需定期回收充电，成本也随之增加。

可见，能源供给技术是制约AUV等小型海洋航行器应用的主要问题之一。如何解决航行器持续的能源供应问题，提高续航能力，满足其长航时、大航程、多任务的作业需求，是当前小型海洋航行器研究的一个重要方向。而海洋波浪能作为一种储量丰富、分布广泛的可再生清洁能源为解决这一问题提供了一种可行的途径，各个国家都在进行深入研究。国内西北工业大学发明了一种用于水下滑翔机的晃动发电装置，通过偏心轮滑动发电机吸收海洋动能带动发电机发电；中船重工702研究所提出利用水下滑翔器固定机翼上下滑移运动发电，但事先需要使用浮力调节装置使机体竖直和控制旋转电机将机翼旋转；国外南安普顿大学提出利用一种陀螺式装置吸收波浪能，利用安装在AUV壳体内的惯性飞轮在波浪激励下的陀螺进动效应产生电力；Liquid Robotics公司研发的海洋观测设备Wave Glider，利用滑翔翼片实现波浪能直接推进滑翔机。包括以上在内的现有技术，都与本发明的技术特征有很大差异。

发明内容

本发明为解决上述小型海洋航行器长期作业时的能源供给问题，提供一种用于小型海洋航行器的摆翼式波浪能收集装置，捕获波浪能并转换为电能存储，为航行器作业提供电力补给，提高续航力。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于小型海洋航行器的摆翼式波浪能收集装置，包括摆动水翼与航行器传动舱室，传动舱室包括上半舱室壳体、下半舱室壳体和内部旋转传动机构，通过前舱室连接隔板和后舱室连接隔板支撑固定；内部旋转传动机构包括输入轴、齿轮加速机构和输出轴，输出轴穿过后舱室连接隔板与发电机连接；所述输入轴设置在传动舱室内两侧靠近外缘处与摆动水翼通过U形连接件固定连接。摆动水翼上下翼面和航行器传动舱室外壳之间还连接有弹簧，在静止时用于支撑摆动水翼处于水平位置，在摆动捕获波浪能时用于提供恢复力矩并缓冲摆动水翼与航行器传动舱室壳体之间过大的相互作用力，避免碰撞。摆动水翼随波浪摆动带动输入轴转动，经旋转加速，带动发电机发电。

所述小型海洋航行器为普通鱼雷外形，包括尾翼、舵、推进器，所述传动舱室布置在航行器中部位置，通过所述前舱室连接隔板和后舱室连接隔板与航行器其他舱室连接。

所述舱室连接隔板总体呈圆形，前舱室连接隔板上设有两个输入轴前轴承座槽，水平对称布置；后舱室连接隔板上设有两个输入轴后轴承座槽和两个输出轴轴承座槽，输出轴轴承座槽中心处还各设有输出轴孔，均水平对称布置；所述轴承座槽分别用于固定输入轴轴承和输出轴轴承；输出轴穿过输出轴孔与发电机连接。所述前舱体连接隔板和后舱体连接隔板均设有线路通孔。舱室连接隔板与传动舱室壳体连接处，设计有密封圈一和密封圈二双重密封。

所述齿轮加速机构包括锥齿轮一、锥齿轮二、锥齿轮三、锥齿轮四。摆动水翼带动输入轴旋转，输入轴带动锥齿轮一，锥齿轮一带动锥齿轮二，锥齿轮二与锥齿轮三同轴运动，并带动锥齿轮四，锥齿轮四通过输出轴带动发电机发电。其中锥齿轮二小于锥齿轮一并通过齿轮配合连接，锥齿轮三大于锥齿轮二并通过中间轴同轴运动，锥齿轮四小于锥齿轮三 并通过齿轮配合连接。

所述摆动水翼为对称翼形结构，在所述传动舱室两侧对称布置，并且在与航行器传动舱室连接的一端设计有两个凸台结构。

所述航行器传动舱室外壳两侧设有凹槽结构和输入轴槽，摆动水翼上下翼面与传动舱室在凹槽壁面之间处连接有弹簧。