[實用新型]基于壓電材料的水下無人航行器

有效

• 申請號: 201820061347.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN207860419U
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 李沖;劉芳華;盧道華;王佳
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63H21/17
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

本實用新型提供了一種基于壓電材料的水下無人航行器，包括同軸順次連接的艏部、使航行器潛入或浮出的潛伏系統、控制存儲系統和艉部，還包括設置在艉部推動航行器航行的推進系統、固定在潛伏系統上的視覺探測系統以及壓電電能收集系統、壓電減振系統。本實用新型將壓電能量收集和壓電減振引入到水下無人航行器中，使得無人航行器在航行時，水的流動使環形壓電陶瓷片和方形壓電陶瓷片產生往復振動，壓電陶瓷片在振動的同時能夠產生電能，該電能能夠儲存起來供無人航行器備用；同時無人航行器螺旋槳葉片在工作時產生的振動能量被扇形壓電陶瓷上集成的分流電路中的電阻和電感吸收，進而達到螺旋槳葉片減振的效果。

技術領域

本實用新型涉及一種航行器，具體涉及一種水下無人航行器。

背景技術

隨著科技的發展，水下無人航行器在海洋調查、水下勘察和海上救援等方面的應用越來越廣泛。目前無人航行器驅動源大多來源于蓄電池，而無人航行器在航行時產生的波浪能量則白白流失，若能將水中波浪能轉換成電能供航行器使用則可大大提升無人航行器的性能。同時螺旋槳在水波激勵下的引起的振動影響了水下無人航行器的工作性能。

實用新型內容

實用新型目的：本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有壓電電能收集和螺旋槳壓電被動減振功能的基于壓電材料的水下無人航行器。

技術方案：一種基于壓電材料的水下無人航行器，包括同軸順次連接的艏部、使航行器潛入或浮出的潛伏系統、控制存儲系統和艉部，還包括設置在艉部推動航行器航行的推進系統、固定在潛伏系統上的視覺探測系統以及壓電電能收集系統、壓電減振系統；

所述壓電電能收集系統包括固定在視覺探測系統上和安裝于控制存儲系統前后兩個端面的壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片與控制存儲系統相連；

所述壓電減振系統包括設置在推進系統上、集成壓電分流電路的壓電陶瓷片。

進一步，所述潛伏系統包括前端面與艏部固定連接的浮力艙、設置在浮力艙中的儲水囊、通過儲水囊前端的彎管與儲水囊內部連通的電磁閥、與彎管相連并通向航行器外部的直管、與儲水囊后端相連的電動推桿；所述電動推桿的尾部貫穿于浮力艙中的固定盤并通過固定座安裝在浮力艙的后端面上。

進一步，所述控制存儲系統包括殼體及上蓋構成的腔室，腔室中放置控制器、電能儲存器及電池，所述控制器連接推進系統、視覺探測系統、電磁閥、電動推桿和電池，所述電能儲存器連接壓電電能收集系統，所述電池連接電磁閥、電動推桿及推進系統。

進一步，所述推進系統包括沿艉部的周向平均分布的尾翼，相鄰的兩個尾翼之間設有推進電機，每個所述推進電機尾端安裝螺旋槳。

進一步，所述螺旋槳的各個葉片上均附有扇形壓電陶瓷片，所述扇形壓電陶瓷片的正反面與電阻、電感串聯形成集成壓電分流電路。

進一步，所述視覺探測系統包括通過支架固定在潛伏系統上的鏡頭，支架的前端面安裝方形壓電陶瓷片，陶瓷片的背面設置對應的方形橡膠墊。

進一步，安裝于控制存儲系統前后兩個端面的壓電陶瓷片，是繞控制存儲系統外周的環形壓電陶瓷片。

有益效果：本實用新型將壓電能量收集和壓電減振引入到水下無人航行器中，使得無人航行器在航行時，水的流動使環形壓電陶瓷片和方形壓電陶瓷片產生往復振動，壓電陶瓷片在振動的同時能夠產生電能，該電能能夠儲存起來供無人航行器備用；同時無人航行器螺旋槳葉片在工作時產生的振動能量被扇形壓電陶瓷上集成的分流電路中的電阻和電感吸收，進而達到螺旋槳葉片減振的效果；無人航行器工作時采用四個螺旋槳向前推進，同時利用左右各兩個螺旋槳的差速原理來改變航行器的方向。

本實用新型主要適用于淺水海域中目標探測，具有結構簡單、續航時間長、螺旋槳振動小等優點。

附圖說明

圖1為水下無人航行器外部立體結構示意圖；