[發明專利]自主水下航行器隨體波浪能發電裝置

在審

• 申請號: 202011099171.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112377358A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 方紅偉;張玄杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F03B13/20
• 分類號: F03B13/20;B63G8/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種自主水下航行器隨體波浪能發電裝置，包括置于航行器機殼內的慣性旋轉擺發電機構，設置在航行器兩側的擺翼波浪能發電機構以及機械傳動機構和發電機，慣性旋轉擺發電機構和擺翼波浪能發電機構兩部分的機械傳動機構通過差動輪進行動力耦合，差動輪系輸出軸連接發電機轉子進行發電，其中，慣性旋轉擺發電機構包括作為慣性旋轉擺的實心球體和旋轉軸，慣性擺旋轉軸與航行器固定連接，慣性旋轉擺實心球體依靠重力作用圍繞慣性擺旋轉軸旋轉，帶動旋轉軸齒輪轉動；擺翼波浪能發電機構包括擺翼和擺翼軸，擺翼繞擺翼軸擺動，帶動擺翼齒輪旋轉。

技術領域

本發明屬于波浪發電領域，具體涉及一種自主水下航行器隨體波浪能發電裝置。

背景技術

海洋波浪能是海洋能源中蘊藏最豐富、最有開發潛力的能源之一。與其他海洋能源相比，波浪能分布廣泛、能源密度高，對其開發利用可以有效緩解能源緊張，是解決世界能源問題的重要途徑。波浪能較為廣泛的應用在波浪發電領域，發電裝置捕獲波浪的機械能，通過傳動裝置轉換為液壓能再進一步轉換為發電機的電能，或者機械能直接轉換為發電機的電能。波浪能除了廣泛應用在能源事業上，還能有效的應用在小型海洋航行器當中。

水下航行器作為便捷、高效的海洋移動平臺，在海洋資源勘探、水下軍事偵察、海洋設備監測等領域具有十分重要的意義。目前的自主水下航行器電力來源主要依靠一次電源、蓄電池或者燃料電池。只能維持短暫的工作時間，時常需要回收更換電池，大大降低了航行器的工作效率，且耗費大量的人力物力。一些水下航行器隨體波浪發電裝置往往只能對單自由度方向波能進行捕獲，效率較低，且受環境影響較大，對實現航行器的長續航幫助不大。因此，若能進行多自由度方向波能捕獲，提高波能捕獲效率，將能大大提高航行器的長續航能力和工作效率，降低成本。

發明內容

本發明針對以上問題，提供了一種自主水下航行器波浪能發電裝置，能夠實現波浪能多自由度方向的捕獲，提高波能捕獲效率，實現水下航行器的自由續航。技術方案如下：

一種自主水下航行器隨體波浪能發電裝置，包括置于航行器機殼內的慣性旋轉擺發電機構，設置在航行器兩側的擺翼波浪能發電機構以及機械傳動機構和發電機，慣性旋轉擺發電機構和擺翼波浪能發電機構兩部分的機械傳動機構通過差動輪進行動力耦合，差動輪系輸出軸連接發電機轉子進行發電，其中，

慣性旋轉擺發電機構包括作為慣性旋轉擺的實心球體和旋轉軸，慣性擺旋轉軸與航行器固定連接，慣性旋轉擺實心球體依靠重力作用圍繞慣性擺旋轉軸旋轉，帶動旋轉軸齒輪轉動，旋轉軸齒輪與相交軸錐齒輪嚙合，經過棘輪將兩個方向的旋轉轉換為單方向的旋轉，再通過飛輪蓄能穩定速度，連接至動力耦合裝置差動輪系中；

擺翼波浪能發電機構包括擺翼和擺翼軸，擺翼繞擺翼軸擺動，帶動擺翼齒輪旋轉，經過棘輪將兩方向旋轉轉換為單方向旋轉，再通過飛輪的蓄能和穩速，傳入差動輪系；在擺翼后端開設有擺翼滑道，擺翼齒輪側面設置的擺翼齒輪固件嵌入在擺翼滑道內，齒輪固件可在擺翼滑道內滑動，從而帶動擺翼齒輪旋轉。

進一步地，擺翼波浪能發電機構還包括用以實現擺翼鎖緊與釋放的自鎖型氣彈簧，自鎖型氣彈簧一端與擺翼的末端固定，另一端航行器固定連接。

所述的差動輪系包括兩個輸入軸和一個輸出軸，擺翼傳動部分的輸入軸帶動太陽輪旋轉，慣性旋轉擺傳動部分的輸入軸通過傳動齒輪帶動齒圈旋轉，行星輪將齒圈和太陽輪耦合，通過行星架將合力輸入至發電機中。

附圖說明

圖1為自主水下航行器波浪能發電系統圖。

圖2為擺翼發電裝置圖。

圖3為單側擺翼上擺示意圖。

圖4為單側擺翼下擺示意圖。

圖5為差動輪系動力耦合圖。