[發明專利]一種風帆動力水下自主航行器

在審

• 申請號: 201710458812.4
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107244404A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李強;李豐果;張凱泰;魏鵬驥
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B63H9/04
• 分類號: B63H9/04;B63H9/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 黃德海

技術領域

本發明涉及水下自主航行器領域，尤其是涉及一種風帆動力水下自主航行器。

背景技術

在相關技術中，水下自主航行器作為一種新型的觀測平臺，越來越多地被用于海洋監測和海洋工程領域。水下自主航行器一般采用電驅動方式提供動力。然而，由于水下自主航行器的艙體空間有限，并且其裝載電池電量有限，使得水下自主航行器的續航能力很差，不能對海洋環境進行長期有效的觀測。

發明內容

本發明旨在至少解決相關技術中存在的技術問題之一。為此，本發明需要提供一種風帆動力水下自主航行器。

本發明實施方式的風帆動力水下自主航行器包括支架、浮力體、風力系統及儀器艙，所述浮力體連接在所述支架的下端，所述浮力體用于提供浮力，所述風力系統包括桅桿及動力帆，所述桅桿安裝在所述支架的上端，所述動力帆的一側固定在所述桅桿上，所述動力帆形成有帆面，所述儀器艙連接在支架的下端并與所述浮力體間隔設置。

在本發明實施方式的風帆動力水下自主航行器中，由于在支架上安裝有動力帆，這樣可通過風力提供動力推動帆面運動以驅動風帆動力水下自主航行器航行，這樣可降低風帆動力水下自主航行器對裝載電池的依賴，并可提高風帆動力水下自主航行器的續航能力，從而可實現對海洋環境進行長期有效的觀測。

在某些實施方式中，所述浮力體的數量為兩個，兩個所述浮力體間隔設置在所述支架的相對兩側，所述動力帆位于所述兩個浮力體之間。

在某些實施方式中，所述支架包括連接兩個浮力體的連接架，所述兩個浮力體對稱設置在所述連接架的兩端，所述帆面與所述浮力體的寬度方向之間的夾角大于0度并小于或等于90度。

在某些實施方式中，所述浮力體的下端呈流線型。

在某些實施方式中，所述風帆動力水下自主航行器包括控制系統、風速風向儀及電機裝置，所述控制系統設置在所述儀器艙內，所述電機裝置包括第一電機，所述控制系統與所述風速風向儀及所述第一電機電性連接，所述風速風向儀用于檢測風速和風向，所述控制系統用于根據所述風速風向儀檢測到的所述風速和所述風向控制所述第一電機轉動以驅動所述動力帆相對于所述桅桿轉動以調節所述動力帆與風之間的夾角。

在某些實施方式中，在所述風對所述帆面形成的作用力構成所述風帆動力水下自主航行器航行的推動力時，所述控制系統用于控制所述第一電機轉動以驅動所述動力帆相對于所述桅桿轉動以使得所述帆面與所述風之間的夾角大于90度。

在某些實施方式中，在所述風對所述帆面形成的作用力構成所述風帆動力水下自主航行器航行的阻力時，所述控制系統用于控制所述第一電機轉動以驅動所述動力帆相對于所述桅桿轉動以使得所述帆面與所述風之間的夾角大于或等于45度并小于或等于90度。

在某些實施方式中，所述第一電機收容在所述浮力體內，所述風帆動力水下自主航行器包括鋼繩，所述鋼繩的一端連接所述動力帆，所述鋼繩的另一端穿入所述浮力體并連接所述第一電機，所述控制系統用于控制所述第一電機轉動以驅動所述鋼繩拉動所述動力帆相對于所述桅桿轉動。

在某些實施方式中，所述風帆動力水下自主航行器包括定滑輪及連接環，所述支架包括連接架，所述定滑輪固定在所述連接架上，所述動力帆的另一側的底部通過所述連接環與所述鋼繩的一端相連接，所述鋼繩繞設所述定滑輪，所述動力帆的另一側與所述動力帆的一側相背，所述控制系統用于控制所述第一電機轉動以驅動所述鋼繩拉動所述動力帆的另一側相對于所述桅桿轉動。

在某些實施方式中，所述風帆動力水下自主航行器包括舵面，所述舵面安裝在所述浮力體的下端，所述電機裝置設置在所述浮力體內，所述電機裝置包括與所述舵面連接的第二電機，所述控制系統與所述第二電機電性連接，所述控制系統用于控制所述第二電機轉動以驅動所述舵面相對于所述浮力體轉動以調節所述風帆動力水下自主航行器的航行方向。

在某些實施方式中，所述支架包括連接架和連接桿，所述風帆動力水下自主航行器包括工作載荷，所述連接桿的上端連接所述連接架的下端，所述連接桿的下端連接所述儀器艙，所述儀器艙位于所述連接架的下方，所述控制系統及所述工作載荷位于所述儀器艙內，所述浮力體的數量為兩個，所述兩個浮力體分別連接在所述連接架的兩端，所述儀器艙位于所述兩個浮力體之間，所述儀器艙距離所述兩個浮力體的距離相等。

在某些實施方式中，所述風帆動力水下自主航行器包括太陽能電池板及電池艙，所述太陽能電池板安裝在所述浮力體的頂面上，所述電池艙安裝在所述儀器艙內，所述太陽能電池板與所述電池艙電性連接，所述電池艙與所述控制系統、所述電機裝置和所述工作載荷電性連接。