[发明专利]用于滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼系统

说明书

本发明提供一种用于滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼系统，包括水面浮体船、柔性缆绳、水下牵引机、水翼刚度调节系统和传感单元，在所述水下牵引机中设有弹簧与水翼连接，在不同的弹簧初始拉力下，水翼表现出不同的俯仰刚度，从而在波浪中有着不同的推进力。在所述水翼刚度调节系统中，通过设置电机与绳索，拉动弹簧的可移动端，调节弹簧的拉紧力，从而控制水翼的刚度，最终得到不同的推进力。本发明采用串联结构，可通过一个电机直接控制多个水翼的俯仰刚度。所述传感单元，能够感知流速和位姿等信息，并将该信息反馈给控制系统，控制系统根据反馈信息进一步控制水翼俯仰刚度，实现对波浪滑翔器速度的调控，进而实现水下牵引机最佳推进性能。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程的技术领域，具体地，涉及用于滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼系统，尤其涉及一种用于波浪滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼设计。

背景技术

波浪滑翔器利用太阳能为所携带传感通讯设备供电，通过将波浪动力直接转化为前进动力的新型海洋移动观测平台，通过对波浪能和太阳能的综合利用，可实现长达一年，上万公里的续航，成为国内外研究热点。

波浪滑翔器主要包括三个部分，水面浮体、连接柔性缆绳、水下牵引机。其中水下牵引机所携带的水翼的被动扑翼运动，为整个装置产生前进推力，是设计研发的重点。

在公开号为CN110395376A的专利文献中公开了一种混合驱动波浪滑翔机，包括水面母船、柔性扁平缆和水下牵引机，所述水面母船与所述水下牵引机通过所述柔性扁平缆进行柔性连接，所述水面母船包括主浮体、密封固定在所述主浮体内的通讯和定位装置、主控系统和蓄电池以及太阳能发电装置，所述水下牵引机包括牵引机主体结构、电子罗盘、转向机构和波浪转换机构，在所述主浮体的后部底面两侧各设有一水面推进器，在所述牵引机主体结构的底部中间位置设有一水下推进器，所述水面推进器和所述水下推进器均由所述蓄电池供电、由所述主控系统控制。

在公开号为CN110803271A的专利文献中公开了一种用于波浪滑翔器的水下牵引机，包括成对称结构的牵引机主梁侧板Ⅰ和牵引机主梁侧板II、翼板、防护板Ⅰ、防护板II、套环、机翼限位组件、钛合金轴Ⅰ、钛合金轴II、主梁支撑、轴套Ⅰ、轴套II。在牵引机主梁侧板Ⅰ和牵引机主梁侧板ⅠⅠ上开有通孔，螺栓依次穿过牵引机主梁侧板Ⅰ、套环、牵引机主梁侧板ⅠⅠ组装成框架式结构，机翼限位组件一侧固定在钛合金轴II上，另一侧固定在螺栓上，并且将机翼限位组件中的拉簧用压簧代替，可以对机翼的摆动幅度进行限制。

在公开号为CN111669084A的专利文献中公开了一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器，属于无刷直流电机技术领域，其特征在于，至少包括：控制电机三相绕组的电流流通方向的MOSFET桥；控制MOSFET桥工作状态的MOSFET驱动模块；用于检测MOSFET桥输出给电机电流大小的电流采集模块；用于接收上位机的控制信号、接收电流采集模块的信号，并将控制信号发送给电机的主控模块；用于实现主控模块和上位机之间信号通信的通信模块；为所述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流采集模块和通信模块提供电源的电源模块；其中：所述主控模块通过MOSFET驱动模块与MOSFET桥连接，所述MOSFET桥与电机连接。

水翼的扭转刚度对推力转化、推进效率影响较大。而现有的波浪滑翔器的水下牵引机均为定刚度模式。在水下牵引机制造时，通过调整结构参数，会达到一个相对最佳的水翼扭转刚度。然而该扭转刚度通常只能满足在指定的几个工况下达到最佳性能。在波浪滑翔器在几个月到一年的时间跨度内，波况状态随机，变化较大，现有设计难以达到最佳性能。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼系统。

根据本发明提供的一种用于滑翔器的变扭转刚度水下牵引机水翼系统，包括水面浮体船、柔性缆绳和水下牵引机,水面浮体船和柔性缆绳连接，柔性缆绳和水下牵引机连接；