[发明专利]一种用于水下航行器的温差能、电能浮力驱动系统及基于该系统的航行器驱动方法

说明书

一种用于水下航行器的温差能、电能浮力驱动系统及基于该系统的航行器驱动方法，涉及水下航行器领域。本发明是为了解决现有温差能浮力驱动系统适用范围受限、且不能够实现海洋温差能到电能的转换，不能供水下航行器使用的问题。本发明同时采用温差能和电能进行浮力驱动，并实现海洋温差能转化为电能，拓宽了水下航行器的工作范围，提高了其工作时长以及能源利用率。

技术领域

本发明属于水下航行器领域，尤其涉及水下航行器的驱动系统。

背景技术

人类开发利用海洋以及保护海洋的前提是海洋环境观测。海洋环境观测获取到长期、连续和大范围的水下环境，包括物理学参数、海洋地质学和地球物理学参数、海洋化学参数、海洋生物学参数等。

现有能满足上述观测需求的水下潜标和水下滑翔机均采用浮力来进行驱动。这些用于水下航行器的浮力驱动系统目前主要采用水下航行器携带的电源作为能源系统。但是，这种浮力驱动系统无法长期驱动水下航行器运动。

采用温差能浮力驱动系统可以利用海洋温差能驱动水下航行器运动，摆脱水下航行器自身携带电能的限制，使水下航行器具备长期观测的能力。但是，温差能浮力驱动系统需要海水有足够的温度差，因此导致其应用范围受限。且温差能浮力驱动系统不能够实现海洋温差能到电能的转换，无法供应水下航行器的使用。

发明内容

本发明是为了解决现有温差能浮力驱动系统适用范围受限、且不能够实现海洋温差能到电能的转换，不能供水下航行器使用的问题，现提供一种用于水下航行器的温差能、电能浮力驱动系统。

一种用于水下航行器的温差能、电能浮力驱动系统，包括：换热器、内存储腔、外存储腔、蓄能器、液压马达、发电机、蓄电池、介质箱和电池管理模块，

所述内存储腔和外存储腔均为柔性的存储腔体，内存储腔、蓄能器、液压马达、发电机、蓄电池、介质箱和电池管理模块均位于航行器内部，换热器的换热耐压仓和外存储腔均位于航行器的外部环境中，

换热器的换热耐压仓内设有柔性的介质腔，换热耐压仓与介质腔之间填充有相变材料，内存储腔、外存储腔、介质腔、介质箱和蓄能器都用于填充介质，液压马达的液体入口、介质腔、内存储腔、外存储腔、蓄能器和介质箱之间均相互连通，液压马达的液体出口、内存储腔和外存储腔和介质箱之间均相互连通，介质箱的开口处设有泵，外存储腔与内存储腔之间的通路、蓄能器与外存储腔之间的通路、以及液压马达的液体入口处均设有阀门，介质腔与蓄能器之间通路的流向为介质腔至蓄能器，介质腔与内存储腔之间通路的流向为内存储腔至介质腔，

液压马达的动力输出端连接发电机的动力输入端，发电机的电能输出端连接电池管理模块的电能输入端，电池管理模块电能输出端连接蓄电池的电能输入端，电池管理模块的驱动信号输出端连接泵的驱动信号输入端。

上述换热器的换热耐压仓外壳为金属耐压管，介质腔为橡胶软管，橡胶软管沿金属耐压管轴向设置，相变材料充满在金属耐压管内壁与橡胶软管外壁之间。

上述内存储腔和外存储腔均为皮囊。

上述介质腔的开口、内存储腔的开口、蓄能器的开口、液压马达的液体入口和液压马达的液体出口均分为两路，外存储腔的开口分为三路，介质腔的开口一路与内存储腔的开口一路连通、且二者之间设有内存储腔至介质腔方向的单向阀，介质腔的开口二路与蓄能器的开口一路连通、且二者之间设有介质腔至蓄能器方向的单向阀，蓄能器的开口一路与液压马达的液体入口一路连通，液压马达的液体入口二路与外存储腔的开口一路连通，外存储腔的开口二路与液压马达的液体出口一路连通，液压马达的液体出口二路与内存储腔的开口二路连通，外存储腔的开口三路与介质箱连通，液压马达的液体入口处、外存储腔的开口一路和二路处均设有阀门。

基于上述一种用于水下航行器的温差能、电能浮力驱动系统的航行器驱动方法，所述方法包括：温差能驱动方法和电能驱动方法，

温差能驱动方法为：