[发明专利]一种风帆动力水下自主航行器

说明书

技术领域

本发明涉及水下自主航行器领域，尤其是涉及一种风帆动力水下自主航行器。

背景技术

在相关技术中，水下自主航行器作为一种新型的观测平台，越来越多地被用于海洋监测和海洋工程领域。水下自主航行器一般采用电驱动方式提供动力。然而，由于水下自主航行器的舱体空间有限，并且其装载电池电量有限，使得水下自主航行器的续航能力很差，不能对海洋环境进行长期有效的观测。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种风帆动力水下自主航行器。

本发明实施方式的风帆动力水下自主航行器包括支架、浮力体、风力系统及仪器舱，所述浮力体连接在所述支架的下端，所述浮力体用于提供浮力，所述风力系统包括桅杆及动力帆，所述桅杆安装在所述支架的上端，所述动力帆的一侧固定在所述桅杆上，所述动力帆形成有帆面，所述仪器舱连接在支架的下端并与所述浮力体间隔设置。

在本发明实施方式的风帆动力水下自主航行器中，由于在支架上安装有动力帆，这样可通过风力提供动力推动帆面运动以驱动风帆动力水下自主航行器航行，这样可降低风帆动力水下自主航行器对装载电池的依赖，并可提高风帆动力水下自主航行器的续航能力，从而可实现对海洋环境进行长期有效的观测。

在某些实施方式中，所述浮力体的数量为两个，两个所述浮力体间隔设置在所述支架的相对两侧，所述动力帆位于所述两个浮力体之间。

在某些实施方式中，所述支架包括连接两个浮力体的连接架，所述两个浮力体对称设置在所述连接架的两端，所述帆面与所述浮力体的宽度方向之间的夹角大于0度并小于或等于90度。

在某些实施方式中，所述浮力体的下端呈流线型。

在某些实施方式中，所述风帆动力水下自主航行器包括控制系统、风速风向仪及电机装置，所述控制系统设置在所述仪器舱内，所述电机装置包括第一电机，所述控制系统与所述风速风向仪及所述第一电机电性连接，所述风速风向仪用于检测风速和风向，所述控制系统用于根据所述风速风向仪检测到的所述风速和所述风向控制所述第一电机转动以驱动所述动力帆相对于所述桅杆转动以调节所述动力帆与风之间的夹角。

在某些实施方式中，在所述风对所述帆面形成的作用力构成所述风帆动力水下自主航行器航行的推动力时，所述控制系统用于控制所述第一电机转动以驱动所述动力帆相对于所述桅杆转动以使得所述帆面与所述风之间的夹角大于90度。

在某些实施方式中，在所述风对所述帆面形成的作用力构成所述风帆动力水下自主航行器航行的阻力时，所述控制系统用于控制所述第一电机转动以驱动所述动力帆相对于所述桅杆转动以使得所述帆面与所述风之间的夹角大于或等于45度并小于或等于90度。

在某些实施方式中，所述第一电机收容在所述浮力体内，所述风帆动力水下自主航行器包括钢绳，所述钢绳的一端连接所述动力帆，所述钢绳的另一端穿入所述浮力体并连接所述第一电机，所述控制系统用于控制所述第一电机转动以驱动所述钢绳拉动所述动力帆相对于所述桅杆转动。

在某些实施方式中，所述风帆动力水下自主航行器包括定滑轮及连接环，所述支架包括连接架，所述定滑轮固定在所述连接架上，所述动力帆的另一侧的底部通过所述连接环与所述钢绳的一端相连接，所述钢绳绕设所述定滑轮，所述动力帆的另一侧与所述动力帆的一侧相背，所述控制系统用于控制所述第一电机转动以驱动所述钢绳拉动所述动力帆的另一侧相对于所述桅杆转动。

在某些实施方式中，所述风帆动力水下自主航行器包括舵面，所述舵面安装在所述浮力体的下端，所述电机装置设置在所述浮力体内，所述电机装置包括与所述舵面连接的第二电机，所述控制系统与所述第二电机电性连接，所述控制系统用于控制所述第二电机转动以驱动所述舵面相对于所述浮力体转动以调节所述风帆动力水下自主航行器的航行方向。

在某些实施方式中，所述支架包括连接架和连接杆，所述风帆动力水下自主航行器包括工作载荷，所述连接杆的上端连接所述连接架的下端，所述连接杆的下端连接所述仪器舱，所述仪器舱位于所述连接架的下方，所述控制系统及所述工作载荷位于所述仪器舱内，所述浮力体的数量为两个，所述两个浮力体分别连接在所述连接架的两端，所述仪器舱位于所述两个浮力体之间，所述仪器舱距离所述两个浮力体的距离相等。

在某些实施方式中，所述风帆动力水下自主航行器包括太阳能电池板及电池舱，所述太阳能电池板安装在所述浮力体的顶面上，所述电池舱安装在所述仪器舱内，所述太阳能电池板与所述电池舱电性连接，所述电池舱与所述控制系统、所述电机装置和所述工作载荷电性连接。