[發明專利]一種適用于具有永久續航能力的水下無人航行器的充電系統

有效

• 申請號: 201811573047.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109515662B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 程鵬;史超;李睿燁;蘭海;李偉力;王曉超;成倩;梁寧;李攀龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;F03B13/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于水下無人航行領域，特別涉及一種適用于具有永久續航能力的水下無人航行器的充電系統。此發明是通過在水下無人航行器尾部安裝一個水力發電裝置來為水下無人航行器充電，海流會帶動水力發電裝置的葉片旋轉，從而驅使發電機產生電能并儲存在蓄電池中，完全滿足航行器的工作需求，達到永久續航的目的。該水下無人航行器可以通過所加的水力發電裝置滿足遠洋探測所需的電力；當水下無人航行器定點探測時，同時也可以利用水力發電裝置進行充電；水力發電裝置安裝在航行器尾部，占據航行器內部空間很小；水力發電裝置可以收縮葉片貼近航行器，使水力發電裝置不影響水下無人航行器的航行及其航速。

技術領域

本發明屬于水下無人航行領域，特別涉及一種適用于具有永久續航能力的水下無人航行器的充電系統。

背景技術

海洋占地球表面71％，面積廣闊，蘊藏著豐富的海洋資源，但目前開發利用的程度還很低，因此探索海洋資源具有十分重要的意義。為了了解海洋資源分布，各國從20世紀50年代末相繼對水下無人航行器進行了研究，并且水下無人航行器不僅可以探測海洋資源，而且還可以用于軍事活動，比如情報收集、通信中繼和水雷探測等方面。傳統的水下無人航行器由于體積小，容量有限，造成電源系統能量有限，因而續航能力不強，不能長時間航行，若測量的目標地點過遠，還需要用其它載具攜帶水下無人航行器至目標區域投放，十分不便。

為了解決水下無人航行器長時間航行的問題，許多專利都提出了具有建設性的方法，但它們或多或少的存在一些問題。對于專利申請號為201410450768.9，名稱為“利用風能或水流能充電續航的螺旋槳”，如果利用風能充電，飛行器停泊位置，固定方法還需要解決，若是停在地面，風力很弱，發電量低，若是停在高處，風力很強，使飛行器無法固定；如果利用水流能充電，這種兩葉片的螺旋槳結構的推進效果不好，同時水下發電效率很低。對于專利申請號為201710218259.7,名稱為“一種用于水下航行器的流體動能收集裝置”，其裝置內置于水下航行器的艙體中，包括兩個以上的振動艙和一個以上的水輪艙，這種裝置工作時水流由一端流入，另一端流出，需要從航行器內部穿過才能滿足需要，因此其占用航行器內部空間大，會影響航行器原有的內部結構。對于專利申請號為201610185853.6，名稱為“一種用于小型海洋航行器的擺翼式波浪能收集裝置”，對于安裝這種裝置的長期工作在海面以下的水下航行器，當需要充電時，航行器還需上浮到海面上才能發揮最大的作用，從而會使航行器相應的調節系統更加復雜。對于專利申請號為201610826041.5，名稱為“一種基于海浪-光能互補發電的水下航行器感應充電系統”，如果水下航行器進行遠距離探測時，這種充電方式需要布置大量的集洋面漂浮模塊、海浪發電模塊、光能發電模塊、儲能模塊及水下非接觸充電模塊，這使得成本增加，并且也為其它在海面航行的船舶增加了安全隱患。對于專利申請號為201410592554.5，名稱為“一種液壓式的水下航行器垂直軸海流發電裝置”，包括兩個垂直軸海流發電裝置，分別安裝在航行器前段與航行器中段之間，航行器中段與航行器后段之間。這種裝置將航行器分成三段，使前段、中段及后段之間的聯系更加復雜，從而會影響航行器原有的內部構造，難以實現系統有機統一。每個垂直軸海流發電裝置都有一套由液壓油箱、柱塞泵、液壓管路和旋轉接頭組成的液壓系統，液壓系統不僅占據了很多的航行器內部空間，而且液壓系統一旦發生故障，將影響垂直軸海流能發電裝置的發電效果及水下航行器運行性能和安全性。

發明內容

本發明的目的是在不影響水下無人航行器內部結構布局和航行性能的前提下，提供一種可以保證水下無人航行器永久續航的充電系統。

一種適用于具有永久續航能力的水下無人航行器的充電系統，水下無人航行器整體發電裝置安裝在水下無人航行器尾端的外側，該系統包括：發電裝置部分和錨泊裝置部分，發電裝置部分包括推桿電機1、永磁發電機艙2、步進電機、垂直軸式水輪機5、主軸6，推桿電機1安裝在水下無人航行器尾端的內側，推桿電機1通過推桿伸出航行器尾端與永磁發電機艙2底部固定，永磁發電機艙2為圓柱形，主軸6穿過垂直軸式水輪機5的軸中心與之相連，永磁發電機艙2內部的永磁發電機與主軸6一端相連，主軸6另一端與錨泊裝置部分相連，垂直軸式水輪機5上端均勻分布六個步進電機。