阅读说明：本技术 一种波浪能发电的变体式高速运输船 (Variant type high-speed transport ship capable of generating electricity by wave energy ) 是由 马东方 马伟皓 吴诗梁 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种波浪能发电的变体式高速运输船。本发明包括运输船本体、变体连接装置和波浪自适应浮力舱,运输船本体通过变体连接装置与两侧的波浪自适应浮力舱连接。所述波浪自适应浮力舱包括前端的浮力舱首部、中间的流线柔性外壳和尾部的推进舱,其中所述流线柔性外壳由内外两层组成,内外两层均为柔性防水材料,流线柔性外壳能够随波浪发生变形以减少冲击。流线柔性外壳内部包括压载水舱、储气室和波浪能发电装置,其中所述压载水舱排出和排入水以控制浮力舱浸水的体积；所述波浪能发电装置包括涡轮发电机,稳压模块、进气口和排气口。本发明可以应用于搜救和快速运输重要物资和人员,保障人员的安全,并满足军事需求。(The invention discloses a variant type high-speed transport ship for wave energy power generation. The wave self-adaptive buoyancy cabin comprises a transport ship body, a variant connecting device and wave self-adaptive buoyancy cabins, wherein the transport ship body is connected with the wave self-adaptive buoyancy cabins on two sides through the variant connecting device. The wave self-adaptive buoyancy cabin comprises a buoyancy cabin head part at the front end, a flow line flexible shell in the middle and a propelling cabin at the tail part, wherein the flow line flexible shell consists of an inner layer and an outer layer, the inner layer and the outer layer are made of flexible waterproof materials, and the flow line flexible shell can deform along with waves to reduce impact. The interior of the streamline flexible shell comprises a ballast water tank, a gas storage chamber and a wave energy power generation device, wherein the ballast water tank is drained in and out of water to control the immersion volume of the buoyancy tank; the wave energy power generation device comprises a turbine generator, a voltage stabilizing module, an air inlet and an air outlet. The invention can be applied to search and rescue and rapid transportation of important materials and personnel, ensures the safety of the personnel and meets the military requirements.)

一种波浪能发电的变体式高速运输船

技术领域

本发明涉及水上交通运输领域，具体涉及一种变体式高速运输船，可以应用于搜救和快速运输重要物资和人员，保障人员的安全，并满足军事需求。

背景技术

高速船舶具有快速性好、机动灵活、用途广泛等特点，能够迅速运输重要物资和人员，近二三十年在军用以及民用领域都受到了广泛的关注，并在船型的研发方面取得了巨大的进展。我国拥有漫长曲折的海岸线、岛屿众多且内河航运发达。因此在保卫国家海疆，海上搜救，海洋资源开发等方面都需要大量的高速船。

军用方面，战场形势瞬息万变，高机动性在很多时候决定着胜负。高速运输船舶能够快速运输重要物资和人员，是各国海军必备的装备之一。如美国的高速运输舰JHSV2“警惕”号，时速可达40节。另一方面，隐蔽性也是目前海军装备发展的主要趋势。

民用方面，高速船舶在海上搜救、海洋资源开发方面一直扮演着重要角色，水上救助是人民群众放心进行海上出行与工作的后勤保障，水上救助能力密切联系着人们的生命与财产安全。现有的海上搜救船舶大多只能进行水面上的搜救，而在实际过程中，若船舶发生倾覆，如“东方之星”沉船事件，被困人员可能位于水下，传统船舶无法观测水面下情况。因此，需要一种即能够高速航行，又可以观察水下情况的搜救船舶。

基于上述背景和需求，有必要研究设计一种变体式高速运输船，通过变体将船体隐蔽于水下，并可于水面上高速航行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种新型波浪能发电的变体式高速运输船，能够快速运输重要物资和人员，并能够利用波浪能发电，以更好地搜救落水人员、并可用于军事运输。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

本发明包括运输船本体、变体连接装置和波浪自适应浮力舱，运输船本体通过变体连接装置与两侧的波浪自适应浮力舱连接。

所述波浪自适应浮力舱包括前端的浮力舱首部、中间的流线柔性外壳和尾部的推进舱，其中所述流线柔性外壳由内外两层组成，内外两层均为柔性防水材料，流线柔性外壳能够随波浪发生变形以减少冲击。流线柔性外壳内部包括压载水舱、储气室和波浪能发电装置，其中所述压载水舱排出和排入水以控制浮力舱浸水的体积；所述波浪能发电装置包括涡轮发电机，稳压模块、进气口和排气口，其中所述的进气口和排气口设置在所述储气室上；储气室的变形引入气流流动，从而带动设置在进气口和排气口之间的涡轮发电机工作；将气体流动的动能转换为电能；所述稳压模块对涡轮发电机输出的电能进行稳压调节，然后输入到蓄电池。

所述变体连接装置包括减震支架、支撑板、转体电机。所述减震支架与波浪自适应浮力舱相连，在行驶过程中，减震支架用于缓和垂直方向上的位移，提高稳定性；所述支撑板连接减震支架和转体电机，起支撑作用；所述转体电机能够带动支撑板转动，从而完成运输船本体的上浮和下潜。

所述运输船本体包括前端的载客舱和后端的运输舱，其中载客舱内带有控制端，所述控制端包括电机驱动模块和模式转换模块，所述电机驱动模块控制两侧推进舱中的电机旋转，从而控制船体前进、后退和转向，所述模式转换模块通过转体电机控制运输船本体的上浮和下潜；所述的运输舱包括箱体、吊扣和固定装置。所述箱体密封，内部放置需要运输的物资；所述吊扣设置在箱体上，可与岸上龙门吊连接，方便快速的转移和放置；所述固定装置与船体连接，保证在行驶过程中所述箱体不发生运动。

进一步说，所述流线柔性外壳内外两层采用封闭的高强度尼龙橡胶布，填充气体采用密度低的惰性气体氦气，能够在保证安全的情况下，提供更多浮力。

进一步说，所述蓄电池连接压载水舱的水泵、变体连接装置中的转体电机、控制端，同时与涡轮发电机通过稳压模块连接。

进一步说，所述稳压模块采用可靠稳定的集成可调升/降压芯片，能够将输入无规则电压自动稳压至蓄电池所要求的输入电压。

进一步说，所述储气室采用初始模量低、弹性好、不易断裂、耐冲击的聚酰胺织物。

本发明的有益效果为：

1. 从军用的角度，该变体式高速运输船能够快速运输重要物资和人员，并能潜入水中躲避侦查，具有强大的适应能力，能够满足快速隐蔽运输的需求。

2. 从搜救的角度，该变体式高速运输船能够迅速到达事故区域，并能够潜入水下观察事故船舶水下部分情况，以满足多种搜救需求。

3. 从旅游开发的角度，该变体式高速运输船成本低，结构简单，维护方便，可以在水面上高速航行和水下观光游览，能够促进沿海旅游业的发展，为沿海城市带来较大的经济效益。

附图说明

图1a、图1b和图1c是本发明的三视图。

图2是本发明的模块化设计图。

图3是本发明波浪自适应浮力舱的剖面图。

图4是本发明涡轮发电机结构图。

图5a、图5b是本发明上浮和下潜效果图。

图6是本发明电机驱动模块电路图。

图7是本发明模式转换模块电路图。

图8是本发明采用的稳压源芯片电路原理图。

图中1-波浪自适应浮力舱，2-变体连接装置，3-载客舱，4-前视玻璃，5-转体电机，6-支撑板，7-运输舱，8-箱体，9-吊扣，10-固定装置，11-减震支架，12-螺旋桨，13-浮力舱首部，14-流线柔性外壳，15-推进舱，16-电机，17-蓄电池，18-涡轮发电机，19-进/排气口，20-储气室，21-氦气，22-压载水舱，23-进/排气口，24-涡轮发电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1a、图1b、图1c及图2所示，一种新型可升降的半潜式游艇，包括波浪自适应浮力舱1、变体连接装置2、载客舱3和运输舱7。它的浮体可以随波浪变形，减少波浪冲击的同时，可以将形变通过波浪能发电装置转换为电能。其另一特征在于：它可以通过变体连接装置实现上浮和下潜两种形态，并采用模块化的设计，便于转移和维护。

如图3和图4所示，波浪自适应浮力舱1包括流线型外壳14、压载水舱22、螺旋桨6、电机16、螺旋桨12和蓄电池17，流线柔性外壳13包括内外两层，内外两层均为柔性防水材料，中间填充氦气21，流线柔性外壳13能够随波浪发生变形以减少冲击，进一步，所述流线柔性外壳内外两层采用封闭的高强度尼龙橡胶布，填充气体采用密度低的惰性气体氦气，能够在保证安全的情况下，提供更多浮力。

压载水舱22排出和排入水以控制浮力舱浸水的体积，以调解由于游艇因重量分布不均导致的横倾和纵倾，并保证螺旋桨12一直在水面以下。螺旋桨12和电机16用于推进游艇前进、后退和转向，前进时，两个螺旋桨以相同转速向前推动，后退时，两个螺旋桨以相同转速向后推动，转向时，左右螺旋桨速度不一致，利用差速转向，该方式较单螺旋桨船舶而言更加快捷灵活。

变体连接装置2用于调整载客舱3和运输舱7的位置（浮出、潜入），蓄电池17用于提供转体电机5、电机16、载客舱中控制端等装置的电力。

运输舱7包括箱体8，吊扣9和固定装置10，其中箱体8水密，内部放置需要运输的物资，吊扣9可与岸上龙门吊连接，方便快速的转移和放置，固定装置10与船体连接，保证在行驶工程中箱体不发生运动。

波浪能发电机理如下：流线柔性外壳13发生形变时，氦气21会通过进/排气口23进出储气室20，从而利用气体流动带动涡轮发电机24发电。涡轮发电机24通过图8的稳压模块，将电压稳定在蓄电池17的充电电压，为蓄电池17充电。该装置的实质是将形变转换为气体动能，进而将气体动能转换为电能。所述稳压模块采用可靠稳定的专用集成可调升/降压芯片，能够将输入无规则电压自动稳压至蓄电池所要求的输入电压。所述储气室采用初始模量低、弹性好、不易断裂、耐冲击的聚酰胺织物。

变体连接装置2包括减震支架11、支撑板6和转体电机5。减震支架11与波浪自适应浮力舱1相连，在行驶过程中，减震支架11能够有效缓和垂直方向上的位移，提高稳定性。支撑板6连接减震支架11和转体电机5，起支撑作用。转体电机5能够带动支撑板6转动，从而完成变体船的上浮和下潜，见图5a和图5b。

控制端布置在载客舱3内，控制端的主要作用是控制船舶前进、后退、转向和变体等操作，主要由电机驱动模块和模式转换模块组成，载客舱3前部前视玻璃4采用聚甲基丙烯酸甲酯。电机驱动模块控制两个波浪自适应浮力舱1中的电机旋转，从而控制船舶前进、后退和转向。模式转换模块则控制变体连接装置2中的转体电机5，从而控制船体的上浮和下潜。

电机驱动模块电路图如图6，模式转换模块如图7。两个模块电路由主控模块控制，主控模块采用基于Cortex-M4内核的STM32F4系列产品，其丰富的片内外设和接口可以满足船体航行和变体的设计要求，且开发效率高，程序下载和调试较为方便。