一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器的制作方法

本发明涉及海洋移动观测平台技术领域，具体为一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器。

背景技术：

海洋具有丰富的波浪能源，将该能源转化为海洋移动观测平台的前向动力可以解决无人移动观测平台的能源瓶颈问题，进而满足海洋观测任务对观测平台长周期、大范围作业能力的要求。

当前，传统意义上的波浪滑翔器通常是双体结构，可将波浪的上下起伏转化为前进动力，工作原理是：在海浪的作用下水质点在水面具有上下运动的幅度，而随着水深的增加，水质点上下运动的幅度减小，这样一来，水面母船可通过柔性缆带动水下6～8米的牵引机做上下起伏，使安装于牵引机上的摆动翼板与水质点产生相对运动，进而产生前向推力，完成波浪能转换工作。因此，传统的双体结构波浪滑翔器主要存在以下三个方面的不足：1、双体结构波浪滑翔器的前进速度难以大幅度提升；2、由于采用双体结构，并在水面母船与水下牵引机之间加装6～8米的铠装缆，加大了波浪滑翔器的布放与回收的操作难度；3、由于采用双体结构，增加了波浪滑翔器的制造成本，增加了波浪滑翔器的制造工艺流程，造成了人力与物力的浪费。因此在波浪滑翔器国产化批量化的大趋势下，亟需一种制造成本低且设计简单的单体结构波浪滑翔器。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器，解决了现有波浪滑翔器速度慢、回收难以及生产成本高的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器，包括船体、太阳能发电模块、卫星通讯模块、侧柔性鳍、腹柔性鳍、螺旋桨推进器、转向尾舵、刚性轴、弹性板、柔性橡胶；

所述船体采用流线型设计，具有较小的流体阻力，所述船体吃水深度大，吃水线基本接近所述船体上表面，所述船体重心靠下、浮心靠上，具有较大的扶正力矩，垂向稳定性较好，在所述船体上开有矩形槽，所述太阳能发电模块和所述卫星通讯模块通过螺栓紧固在所述船体的矩形槽内，所述太阳能发电模块与所述卫星通讯模块通过导线与水密接插件连接，所述卫星通讯模块的电能均由所述太阳能发电模块提供，所述太阳能发电模块用来提供波浪滑翔器的所需电能，所述卫星通讯模块用来提供波浪滑翔器的位置信息，所述螺旋桨推进器嵌在所述船体的凹槽内，并通过水密接插件与所述太阳能发电模块电性连接，所述转向尾舵通过转轴安装在所述船体的尾部，所述侧柔性鳍通过所述刚性轴固定在所述船体两侧，所述侧柔性鳍用于获得竖直方向的波浪能，所述刚性轴使所述侧柔性鳍相对于所述船体固定不动，所述腹柔性鳍通过所述刚性轴固定在所述船体下部，所述腹柔性鳍用于获取水平方向的波浪能，所述刚性轴使所述腹柔性鳍相对于所述船体固定不动，所述侧柔性鳍与腹柔性鳍内部均嵌有所述刚性轴，所述刚性轴周围焊接有所述弹性板，所述弹性板受力作用时会产生较大弯曲，外力撤除后能恢复原状，所述刚性轴与所述弹性板外覆所述柔性橡胶，能随所述弹性板一起摆动。

优选的，所述侧柔性鳍与腹柔性鳍的结构一致。

优选的，所述船体的内部且在所述太阳能发电模块的下方设置有蓄电池。

优选的，所述船体的下端中部等距离固定连接有所述腹柔性鳍，所述腹柔性鳍通过所述刚性轴和所述船体固定连接。

优选的，所述船体的上端两侧均固定连接有提手。

优选的，所述卫星通讯模块处于所述船体的上端中部。

（三）有益效果

本发明提供了一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器。具备以下有益效果：

1、本发明，由于采用单体结构，并通过侧柔性鳍与腹柔性鳍来获取波浪能，大幅度提升了波浪滑翔器机动性和快速性。

2、本发明，由于采用单体结构，缩小了波浪滑翔器布放与回收时所需要的空间范围，简化了波浪滑翔器的布放与回收的流程。

3、本发明，由于采用单体结构，减少了波浪滑翔器的工艺制作流程，降低了波浪滑翔器的制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的侧柔性鳍和腹柔性鳍的结构示意图；

图3为本发明的侧柔性鳍和腹柔性鳍的截面示意图。

其中，1、船体；2、太阳能发电模块；3、卫星通讯模块；4、侧柔性鳍；5、腹柔性鳍；6、螺旋桨推进器；7、转向尾舵；8、刚性轴；9、弹性板；10、柔性橡胶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-3所示，本发明实施例提供一种基于柔性鳍的单体结构波浪滑翔器，包括船体1、太阳能发电模块2、卫星通讯模块3、侧柔性鳍4、腹柔性鳍5、螺旋桨推进器6、转向尾舵7、刚性轴8、弹性板9、柔性橡胶10；

船体1采用流线型设计，具有较小的流体阻力，船体1吃水深度大，吃水线基本接近船体1上表面，船体1重心靠下、浮心靠上，具有较大的扶正力矩，垂向稳定性较好在船体1上开有矩形槽，太阳能发电模块2和卫星通讯模块3通过螺栓紧固在船体1的矩形槽内，太阳能发电模块2与卫星通讯模块3通过导线与水密接插件连接，卫星通讯模块3的电能均由太阳能发电模块2提供，太阳能发电模块2用来提供波浪滑翔器的所需电能，卫星通讯模块3用来提供波浪滑翔器的位置信息，螺旋桨推进器6嵌在船体1的凹槽内，并通过水密接插件与太阳能发电模块2连接，转向尾舵7通过转轴安装在船体1的尾部，侧柔性鳍4通过刚性轴8固定在船体1两侧，侧柔性鳍4用于获得竖直方向的波浪能，刚性轴8使侧柔性鳍4相对于船体1固定不动，腹柔性鳍5通过刚性轴8固定在船体1下部，腹柔性鳍5用于获取水平方向的波浪能，刚性轴8使腹柔性鳍5相对于船体1固定不动，侧柔性鳍4与腹柔性鳍5内部均嵌有刚性轴8，刚性轴8周围焊接有弹性板9，弹性板9受力作用时会产生较大弯曲，外力撤除后能恢复原状，刚性轴8与弹性板9外覆柔性橡胶10，能随弹性板9一起摆动，船体1、太阳能发电模块2、卫星通讯模块3、侧柔性鳍4、腹柔性鳍5、螺旋桨推进器6、转向尾舵7、刚性轴8、弹性板9、柔性橡胶10通过有机结合，可将垂直于海面的波浪能与平行于海面的波浪能转换为波浪滑翔器前进的动力，组成本发明，单体结构的波浪滑翔器相当于一个浮动于水面的刚体，该刚体在海浪作用下会产生六个自由度方向上的运动，分别为俯仰、横滚、偏转、前进、侧移和升降，固定安装于船体1两侧的侧柔性鳍4可以将单体水下滑翔器在升降、横滚和俯仰方向上的运动转化为前向推力，固定安装于船体1腹部正下方的腹柔性鳍5可以将单体水下滑翔器在横滚、偏转和侧移方向上的运动转化为前向推力，基于柔性鳍的结构特点，相比于双体结构波浪滑翔器，单体结构波浪滑翔器可在不影响各项功能的，在船体1上开有矩形槽，太阳能发电模块2和卫星通讯模块3通过螺栓紧固在船体1的矩形槽内，太阳能发电模块2与卫星通讯模块3通过导线与水密接插件连接，卫星通讯模块3的电能均由太阳能发电模块2提供，太阳能发电模块2用来提供波浪滑翔器的所需电能，卫星通讯模块3用来提供波浪滑翔器的位置信息，螺旋桨推进器6嵌在船体1的凹槽内，并通过水密接插件与太阳能发电模块2连接，转向尾舵7通过转轴安装在船体1的尾部，侧柔性鳍4通过刚性轴8固定在船体1两侧，侧柔性鳍4用于获得竖直方向的波浪能，刚性轴8使侧柔性鳍4相对于船体1固定不动，腹柔性鳍5通过刚性轴8固定在船体1下部，腹柔性鳍5用于获取水平方向的波浪能，刚性轴8使腹柔性鳍5相对于船体1固定不动，侧柔性鳍4与腹柔性鳍5内部均嵌有刚性轴8，刚性轴8周围焊接有弹性板9，弹性板9受力作用时会产生较大弯曲，外力撤除后能恢复原状，刚性轴8与弹性板9外覆柔性橡胶10，能随弹性板9一起摆动。

所述侧柔性鳍4与腹柔性鳍5的结构一致，船体1的内部且在所述太阳能发电模块2的下方设置有蓄电池，船体1的下端中部等距离固定连接有所述腹柔性鳍5，所述腹柔性鳍5通过所述刚性轴8和所述船体1固定连接，船体1的上端两侧均固定连接有提手，卫星通讯模块3处于所述船体1的上端中部。

船体1、太阳能发电模块2、卫星通讯模块3、侧柔性鳍4、腹柔性鳍5、螺旋桨推进器6、转向尾舵7、刚性轴8、弹性板9、柔性橡胶10通过有机结合，可将垂直于海面的波浪能与平行于海面的波浪能转换为波浪滑翔器前进的动力，组成本发明。

单体结构的波浪滑翔器相当于一个浮动于水面的刚体，该刚体在海浪作用下会产生六个自由度方向上的运动，分别为俯仰、横滚、偏转、前进、侧移和升降，固定安装于船体1两侧的侧柔性鳍4可以将单体水下滑翔器在升降、横滚和俯仰方向上的运动转化为前向推力，固定安装于船体1腹部正下方的腹柔性鳍5可以将单体水下滑翔器在横滚、偏转和侧移方向上的运动转化为前向推力。

基于侧柔性鳍4和腹柔性鳍5的结构特点，相比于双体结构波浪滑翔器，单体结构波浪滑翔器可在不影响各项功能的前提下，大幅度提高其机动性与快速性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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