[发明专利]一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构

说明书

本发明公开一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，包括联动收展机构、转角调节机构、风帆、压载龙骨四部分，用于调节风帆转帆角并实现风帆与压载龙骨在展开、收拢两种状态间的切换。在展开状态下，风帆沿Z轴立于航行器上部并可绕Z轴旋转，两侧压载龙骨合拢于船体下方；在收拢状态下，联动收展机构与转角调节机构收回至航行器内部，风帆收回至航行器中后部并与航行器上表面平行，压载龙骨分置于航行器两侧并与XY平面平行。本发明装置实现将风能转化为海洋无人航行器前行推进力，同时在航行过程中可防止航行器横倾角过大与倾覆；在海洋气象条件不适于使用风帆时，本发明的风帆收展机构可实现风帆收拢，对风帆加以保护。

技术领域

本发明属于新型海洋无人航行器技术领域，具体涉及一种供海洋无人航行器搭载使用的风帆推进装置及收展机构。

背景技术

随着人类探索、认知海洋的步伐由近海向远海发展，无人化、智能化观探测技术成为当前海洋工程技术领域的研究热点，同时远海观探测任务对海洋无人航行器的续航能力、自持力提出了更高的要求。当前，海洋无人航行器通常由自身携带的电池与燃料满足航行器推进、用电的能源需求。自身能源载量有限使海洋无人航行器的续航能力、自持力受到极大制约，同时限制了无人航行器在远海的长期、大范围使用。

海洋自然环境中蕴藏着巨大的能量，利用海洋能成为破解无人航行器能源受限问题的新途径。在众多形式的海洋能源中，风能是人类航海史中使用时间最长、最广泛的海洋能，迄今已有两千多年，相比其它形式海洋能，航行器使用风能的推进效能最优。近年来，海洋无人航行器的风帆推进技术已成为研究热点，在风帆的物理尺寸、布局位置、结构外形等方面产出了大量研究成果。然而，海洋气象条件多变不定，受无人航行器风帆自身轻量化、结构强度有限的影响，风帆在海洋强风条件下时常出现折断、破损等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种供海洋无人航行器搭载使用的风帆推进装置及收展机构。在适于采用风帆推进的海洋气象条件下，本发明的风帆推进装置实现风能转化为无人航行器前行推进力，同时压载龙骨防止航行器横倾角过大与倾覆；在海洋气象条件不适于使用风帆时，本发明的风帆收展机构可实现风帆收拢，对风帆加以保护。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，由联动收展机构、转角调节机构、风帆、压载龙骨四部分组成，用于调节风帆转帆角并实现风帆与压载龙骨在展开、收拢两种状态间的切换；

所述联动收展机构包括框架、第一侧支撑板、第二侧支撑板、机构底座、支撑杆、转台基座、液压缸、升降模块、直线导轨、导轨支柱、导轨滑块、龙骨连杆、限位块、龙骨铰链、龙骨连接件、转台铰链和转台连杆；

所述框架、第一侧支撑板、第二侧支撑板、机构底座和支撑杆相互紧固连接组成联动收展机构的安装基座；所述框架安装于机构底座的一侧，第一侧支撑板和第二侧支撑板相对称的安装于机构底座的上，支撑杆固定于第一侧支撑板、第二侧支撑板之间；

所述升降模块、直线导轨、导轨支柱、导轨滑块和液压缸构成联动收展机构的驱动单元，所述导轨支柱、液压缸垂直固定于机构底座的安装平面上且相互平行；所述导轨支柱的两侧平行安装有所述直线导轨，所述直线导轨与所述导轨滑块的一端滑动连接，导轨滑块的另一端固接于升降模块的内壁，所述升降模块的顶部与液压缸推杆的末端通过杆端连接件连接，升降模块能够在液压缸的带动下沿直线导轨进行往复直线运动；

所述龙骨连杆、龙骨铰链、龙骨连接件和限位块组成联动收展机构的龙骨收展单元，所述第一侧支撑板和第二侧支撑板的两端与所述龙骨铰链的一端连接，龙骨铰链的另一端与所述龙骨连接件连接，所述龙骨连杆的两端分别与升降模块和龙骨连接件连接，所述龙骨连杆的两端安装有关节轴承，所述关节轴承能够绕升降模块和龙骨连接件上安装的悬臂销轴转动；所述限位块安装于龙骨铰链下方，用于限制龙骨铰链的开启角度；