[发明专利]一种水下无人航行器油电混合动力装置

说明书

本发明公开了一种水下无人航行器油电混合动力装置，属于水下无人航行器技术领域，包括：燃料舱段、发电舱段、电池舱段和电动力推进段；水下无人航行器在水下航行时由二次电池组提供的电能驱动推进器工作，当二次电池组的电能低于设定值时，启动浮力调节机构使水下无人航行器浮至水面后，通过吸排气机构进入内燃机的空气和来自油囊的燃油燃烧产生热能，对二次电池组进行充电，充电完成后，启动浮力调节机构使水下无人航行器潜入水下后，继续在水下续航；该装置能够使得水下无人航行器按照“水下航行‑上浮充电‑水下续航”的模式工作，并以此循环，完成多次续航。

技术领域

本发明属于水下无人航行器技术领域，具体涉及一种水下无人航行器油电混合动力装置。

背景技术

水下无人航行器是一种智能化、自主航行、可根据任务使命要求进行模块优化组合、实现多种功能的集成系统，在军事和民用方面均有广泛的应用需求。水下无人航行器动力装置主要分为热动力和电动力，其发展围绕着“更快、更远、更深、更静”的目标发展。由于电动力装置不受海水背压影响，在水下无人航行器中应用较广泛。

在远距离水下无人航行器领域，加拿大ISE公司研制的Theseus采用电动力推进，在水下350米使用了65％的电池容量驶出了405公里的距离；美国海军拥有的DOLPHIN，是一种采用内燃动力的半潜式水下航行器，航程可达575公里；南安普敦海洋中心研制的AutoSub航程可达500公里，最大工作水深达1600米。可以看出来，目前采用螺旋桨(泵喷)推进的水下无人航行器主要集中在百公里级别。对于千公里级别，主要采用浮力驱动方式，如Spray、Seaglider，其航程分别为7000公里、4600公里，最大深度分别为1500米、1000米，然而其水平航速仅有0.27m/s。

目前，水下无人航行器动力装置主要存在以下问题：

(1)电动力驱动受电池能量密度的约束，在提升效费比方面面临瓶颈；

(2)热动力驱动受海水背压影响较大，最大工作水深受约束；

(3)针对于千公里级别，采用浮力调节驱动的航行器的航速较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种水下无人航行器油电混合动力装置，该装置能够使得水下无人航行器按照“水下航行-上浮充电-水下续航”的模式工作，并以此循环，完成多次续航。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种水下无人航行器油电混合动力装置，包括：燃料舱段、发电舱段、电池舱段和电动力推进段；

所述燃料舱段内安装有浮力调节舱、油囊及浮力调节机构；油囊安装在浮力调节舱内，通过油管与发电舱段连接，油囊内部充满燃油；浮力调节机构的一端与浮力调节舱内部油囊以外的空腔相通，另一端与外部的海水相通，通过调节进入或排出浮力调节舱中的海水量对水下无人航行器进行浮力调节；

所述发电舱段内安装有吸排气机构、油气混合机构、内燃机及发电机；所述吸排气机构通过伸缩机构控制其是否伸出水面与外部空气相通，吸排气机构与油气混合机构的进气端连接，用于在伸出水面时将外部的空气提供给油气混合机构，并将内燃机内产生的废气排出；油气混合机构的进油端与燃料舱段的油囊连接，输出端与内燃机连接；油气混合机构用于将来自油囊的燃油及来自吸排气机构的空气按设定比例混合后供给内燃机；内燃机与发动机连接，内燃机用于将燃油和空气燃烧后产生的热能转化为动能并驱动发电机发电；

所述电池舱段内安装有二次电池组和整流充电装置；所述整流充电装置用于接收发电机工作发电的电能，并将所述电能传输给二次电池组，对二次电池组充电，二次电池组用于为电动力推进段提供电能；