[發(fā)明專利]一種變海況自驅(qū)收放式波浪推進翼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710502469.9
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107264759B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何佳雨;廖煜雷;李曄;李彥瑩;張偉斌;付悅文;秦洪德
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B63H19/02
• 分類號: B63H19/02;B63H1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種變海況自驅(qū)收放式波浪推進翼，屬于波浪能的收集和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。包括擺動式水翼、傳動連桿、蓄氣裝置、儲氣罐、動力輸出桿、收放套桿、限位彈簧和收放彈簧。低海況下擺動式水翼受到收放彈簧的向上拉力，被拉離水面靠近航行器下表面，從而減小航行器的航行阻力，達(dá)到一定海況等級時，擺動式水翼克服限位彈簧的拉力向下運動，浸沒到水線面以下，收集波浪能驅(qū)動水面航行器航行，航行器重新處于持續(xù)低海況狀態(tài)時，儲氣罐內(nèi)氣壓將逐漸減小，擺動式水翼受收放彈簧回復(fù)力作用，重新被拉回水面以上，從而實現(xiàn)不同海況下的自驅(qū)收放。本發(fā)明可減小低海況下航行阻力、節(jié)約水面航行器能源，有助于水面航行器的長期航行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波浪能的收集和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，特別涉及一種變海況自驅(qū)收放式波浪推進翼。

背景技術(shù)

常規(guī)移動觀測平臺如科考船、無人艇、水下航行器等，一般采用燃油或電池作為動力源，由于所攜帶的能源有限，導(dǎo)致其續(xù)航力較短，這對于長期的海洋觀測來說成本高昂、經(jīng)濟性較差，并且容易造成環(huán)境污染。由于海洋蘊含了極其豐富的綠色能源，人們對利用海洋能作為海洋運載器的能量源表現(xiàn)出濃厚的興趣。目前，國內(nèi)外針對海洋能推進型海洋航行器技術(shù)開展了大量研究，主要集中在太陽能推進水下航行器或無人艇、溫差能推進水下航行器、風(fēng)能或太陽能推進無人艇、波浪能推進水下航行器等方面。

波浪滑翔器(unmanned wave glider，UWG)作為一種新型波浪能推進海洋無人航行器，具有超長航時、自主、零排放、經(jīng)濟性等突出優(yōu)點。它能長期、自主地執(zhí)行環(huán)境監(jiān)測、水文調(diào)查、氣象預(yù)報、生物追蹤、遠(yuǎn)程預(yù)警、通信中繼等作業(yè)任務(wù)，使得UWG在軍民領(lǐng)域皆具有廣泛的應(yīng)用前景。在這種背景下，近十年來UWG技術(shù)成為了國內(nèi)外的一個研究熱點。

水面航行器可以利用水中的翼板，將波浪能直接轉(zhuǎn)化為驅(qū)動水面航行器的前向推力。此類水面航行器以長航時作業(yè)為目標(biāo)，需要對航行器本身攜帶的能源加以節(jié)約、合理利用，因此需要盡量減少在作業(yè)過程中對能源的消耗。

水面航行器可以利用水中的翼板，將波浪能直接轉(zhuǎn)化為驅(qū)動水面航行器的前向推力。此類水面航行器以長航時作業(yè)為目標(biāo)，需要對航行器本身攜帶的能源加以節(jié)約、合理利用，因此需要盡量減少在作業(yè)過程中對能源的消耗。

申請?zhí)枮?01520183626.0的專利公開了“一種雙翼波浪推進遠(yuǎn)程水面航行器”，提供了一種利用固定于艇首和艇尾的推進水翼實現(xiàn)水面航行器的波浪能推進，大幅提高了水面航行器的續(xù)航能力。在波浪能充足的條件下，水面航行器下方布設(shè)的波浪推進水翼可以有效地收集波浪能驅(qū)動水面航行器航行，但在波浪能不充足時，波浪推進水翼不能提供推力且受到水流的沖擊，成為了水面航行器航行的阻力，顯著增加水面航行器的能量消耗。同時，長時間受到水流沖擊，會導(dǎo)致波浪推進水翼的疲勞損傷，從而影響水面航行器的使用壽命。

因此，波浪驅(qū)動水面航行器迫切需要一種可以在海況等級較高(波浪能充足)環(huán)境下布放擺動式水翼，而在海況等級較低(波浪能不足)環(huán)境下收起擺動式水翼，同時耗能較少甚至不耗能的方式。

申請?zhí)枮?01610392011.8的專利公開了“一種可收放雙體水翼船”，提供了一種可轉(zhuǎn)動水翼和一種可升降水翼，實現(xiàn)了水翼的布放與回收要求。但是收放過程由船上攜帶的電能提供能量，進行控制回收與布放，消耗了水面航行器本身攜帶的電能，與節(jié)約水面航行器能源，以達(dá)到長航時運行的初衷相悖。同時，這種方式需要額外的控制裝置和人工干預(yù)，增加了耗能與人力投入。

觀察到利用擺動式水翼驅(qū)動的水面航行器，在隨波浪起伏運動時，擺動式水翼的翼板在慣性作用下，也將隨著水面航行器的起伏作上下擺動，而翼板自身擺動的動能沒有被有效利用。同樣，翼板在水中時，只有產(chǎn)生的水平分力為水面航行器的航行供能，而翼板的垂直分力沒有被充分加以利用。因此，考慮利用翼板本身的運動特性，需要自動驅(qū)使擺動式水翼的布放和回收。

基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明旨在提供一種具有自驅(qū)動布放回收、裝置無能耗、增加航行器的續(xù)航性、易于維護保養(yǎng)的變海況自驅(qū)收放式波浪推進翼。

發(fā)明內(nèi)容