[发明专利]一种适用于具有永久续航能力的水下无人航行器的充电系统

说明书

本发明属于水下无人航行领域，特别涉及一种适用于具有永久续航能力的水下无人航行器的充电系统。此发明是通过在水下无人航行器尾部安装一个水力发电装置来为水下无人航行器充电，海流会带动水力发电装置的叶片旋转，从而驱使发电机产生电能并储存在蓄电池中，完全满足航行器的工作需求，达到永久续航的目的。该水下无人航行器可以通过所加的水力发电装置满足远洋探测所需的电力；当水下无人航行器定点探测时，同时也可以利用水力发电装置进行充电；水力发电装置安装在航行器尾部，占据航行器内部空间很小；水力发电装置可以收缩叶片贴近航行器，使水力发电装置不影响水下无人航行器的航行及其航速。

技术领域

本发明属于水下无人航行领域，特别涉及一种适用于具有永久续航能力的水下无人航行器的充电系统。

背景技术

海洋占地球表面71％，面积广阔，蕴藏着丰富的海洋资源，但目前开发利用的程度还很低，因此探索海洋资源具有十分重要的意义。为了了解海洋资源分布，各国从20世纪50年代末相继对水下无人航行器进行了研究，并且水下无人航行器不仅可以探测海洋资源，而且还可以用于军事活动，比如情报收集、通信中继和水雷探测等方面。传统的水下无人航行器由于体积小，容量有限，造成电源系统能量有限，因而续航能力不强，不能长时间航行，若测量的目标地点过远，还需要用其它载具携带水下无人航行器至目标区域投放，十分不便。

为了解决水下无人航行器长时间航行的问题，许多专利都提出了具有建设性的方法，但它们或多或少的存在一些问题。对于专利申请号为201410450768.9，名称为“利用风能或水流能充电续航的螺旋桨”，如果利用风能充电，飞行器停泊位置，固定方法还需要解决，若是停在地面，风力很弱，发电量低，若是停在高处，风力很强，使飞行器无法固定；如果利用水流能充电，这种两叶片的螺旋桨结构的推进效果不好，同时水下发电效率很低。对于专利申请号为201710218259.7,名称为“一种用于水下航行器的流体动能收集装置”，其装置内置于水下航行器的舱体中，包括两个以上的振动舱和一个以上的水轮舱，这种装置工作时水流由一端流入，另一端流出，需要从航行器内部穿过才能满足需要，因此其占用航行器内部空间大，会影响航行器原有的内部结构。对于专利申请号为201610185853.6，名称为“一种用于小型海洋航行器的摆翼式波浪能收集装置”，对于安装这种装置的长期工作在海面以下的水下航行器，当需要充电时，航行器还需上浮到海面上才能发挥最大的作用，从而会使航行器相应的调节系统更加复杂。对于专利申请号为201610826041.5，名称为“一种基于海浪-光能互补发电的水下航行器感应充电系统”，如果水下航行器进行远距离探测时，这种充电方式需要布置大量的集洋面漂浮模块、海浪发电模块、光能发电模块、储能模块及水下非接触充电模块，这使得成本增加，并且也为其它在海面航行的船舶增加了安全隐患。对于专利申请号为201410592554.5，名称为“一种液压式的水下航行器垂直轴海流发电装置”，包括两个垂直轴海流发电装置，分别安装在航行器前段与航行器中段之间，航行器中段与航行器后段之间。这种装置将航行器分成三段，使前段、中段及后段之间的联系更加复杂，从而会影响航行器原有的内部构造，难以实现系统有机统一。每个垂直轴海流发电装置都有一套由液压油箱、柱塞泵、液压管路和旋转接头组成的液压系统，液压系统不仅占据了很多的航行器内部空间，而且液压系统一旦发生故障，将影响垂直轴海流能发电装置的发电效果及水下航行器运行性能和安全性。

发明内容

本发明的目的是在不影响水下无人航行器内部结构布局和航行性能的前提下，提供一种可以保证水下无人航行器永久续航的充电系统。

一种适用于具有永久续航能力的水下无人航行器的充电系统，水下无人航行器整体发电装置安装在水下无人航行器尾端的外侧，该系统包括：发电装置部分和锚泊装置部分，发电装置部分包括推杆电机1、永磁发电机舱2、步进电机、垂直轴式水轮机5、主轴6，推杆电机1安装在水下无人航行器尾端的内侧，推杆电机1通过推杆伸出航行器尾端与永磁发电机舱2底部固定，永磁发电机舱2为圆柱形，主轴6穿过垂直轴式水轮机5的轴中心与之相连，永磁发电机舱2内部的永磁发电机与主轴6一端相连，主轴6另一端与锚泊装置部分相连，垂直轴式水轮机5上端均匀分布六个步进电机。