一种波浪发电滑翔机及其工作方法
阅读说明：本技术 一种波浪发电滑翔机及其工作方法 (Wave power generation glider and working method thereof ) 是由 盛松伟 王坤林 王振鹏 张亚群 陈敏 丁伟伟 于 2021-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种波浪发电滑翔机及其工作方法,该波浪发电滑翔机包括通过牵引绳组件连接的浮体和波浪滑翔翼,浮体内设置有通讯装置、定位装置、控制装置、储电装置和能量转换器,通讯装置、定位装置和储电装置分别与控制装置相连接；波浪滑翔翼包括滑翔翼主体,滑翔翼的两侧上设置有多个波浪发电机构,多个波浪发电机构分别与能量转换器相连接,且能量转换器与储电装置相连接；波浪发电机构包括转轴,转轴的两端分别与滑翔翼主体和翅板活动连接；转轴包括套筒和可在套筒内伸缩的活动杆,翅板与活动杆相连接。本申请还公开了波浪发电滑翔机的工作方法。本申请在波浪滑翔翼的作用下,达到了发电的目的,并实现了基于波浪的滑翔功能。(The invention discloses a wave power generation glider and a working method thereof, wherein the wave power generation glider comprises a floating body and a wave glider wing which are connected through a hauling cable assembly, a communication device, a positioning device, a control device, an electricity storage device and an energy converter are arranged in the floating body, and the communication device, the positioning device and the electricity storage device are respectively connected with the control device; the wave glider comprises a glider main body, a plurality of wave power generation mechanisms are arranged on two sides of the glider, the wave power generation mechanisms are respectively connected with an energy converter, and the energy converter is connected with an electricity storage device; the wave power generation mechanism comprises a rotating shaft, and two ends of the rotating shaft are respectively movably connected with the glider main body and the fin plate; the rotating shaft comprises a sleeve and a movable rod which can stretch out and draw back in the sleeve, and the fin plate is connected with the movable rod. The application also discloses a working method of the wave power generation glider. This application has reached the purpose of electricity generation under the effect of wave glide vane to realized the function of gliding based on wave.)
技术领域
本发明涉及波浪发电技术领域，特指一种波浪发电滑翔机及其工作方法。
背景技术
波浪滑翔器是一种以波浪动力前进，利用太阳能为仪器通讯、控制、定位、导航、传感器数据采集等供应能量的新型海洋移动观测平台。现有的波浪滑翔器一般由水面母船、牵引绳、水下牵引机三部分组成，水面母船漂浮于水面吸收太阳能，水下牵引机悬浮于水下进行波浪能量转化，这样便可不需要岸站供电供能就能长周期地持续在水中进行大范围巡航观测。
波浪滑翔机引起特殊的动力推进方式，其航行速度和航行机动性对水中状况的依赖性较高。以在海上使用为例，当遇到流大、浪小的海况时，波浪滑翔机会因吸收不到充足的太阳能或波浪所产生的动能等能量，导致航运动力不足而出现随流漂移的现象。同时，还容易因前向动力不足也会导致波浪滑翔机无法保持预期的航向而造成航迹紊乱等现象。
专利申请号为201910797372.4的发明专利申请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，水面母船与水下牵引机通过柔性扁平缆进行柔性连接，水面母船包括主浮体、密封固定在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，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，在主浮体的后部底面两侧各设有一水面推进器，在牵引机主体结构的底部中间位置设有一水下推进器，水面推进器和水下推进器均由蓄电池供电、由主控系统控制。
在该发明专利申请中，是在现有的波浪滑翔器中增加了太阳能发电装置，通过吸收太阳能以为波浪滑翔机驱动提供动力。但是，这样仍然不能解决阴雨等天气，太阳能不足时，波浪滑翔器动力不足的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种波浪发电滑翔机及其工作方法。
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：
一种波浪发电滑翔机，包括浮体和设置在所述浮体下方的波浪滑翔翼，且所述浮体和所述波浪滑翔翼之间连接有牵引绳组件，所述浮体内设置有通讯装置、定位装置和控制装置，所述通讯装置、所述定位装置分别与所述控制装置相连接，所述浮体内还设置有储电装置和能量转换器，所述储电装置与所述控制装置相连接；所述波浪滑翔翼包括滑翔翼主体，所述滑翔翼主体沿其长度方向上的两侧上设置有多个波浪发电机构，多个所述波浪发电机构分别与所述能量转换器相连接，且所述能量转换器与所述储电装置相连接；每个所述波浪发电机构包括转轴，所述转轴的两端分别与所述滑翔翼主体和翅板活动连接；所述转轴包括套筒和可在所述套筒内伸缩的活动杆，所述翅板与所述活动杆相连接。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述翅板为偏心翅板。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述牵引绳组件包括外包绝缘保护层、主牵引绳、电缆和软管道，所述主牵引绳、所述电缆和所述软管道均包裹在所述外包绝缘保护层内，所述软管道与所述套筒相连通。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述转轴与所述滑翔翼主体的连接处设置有用于限制转轴转动位置的限位部件。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述浮体和所述滑翔翼主体的后面均设置有推进器，所述推进器与所述储电装置相连接。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述浮体上设置有若干块光伏电板，所述若干块光伏电板与所述储电装置相连接。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述浮体的尾端处设置有尾舵。
作为本发明波浪发电滑翔机的技术方案的一种改进，所述波浪滑翔翼为重型的波浪滑翔翼，所述牵引绳组件分别与所述浮体和所述波浪滑翔翼柔性连接。
本申请还公开了一种波浪发电滑翔机的工作方法，包括以下步骤：
1)当海浪较为平静时，所述波浪滑翔翼处于水平工作状态；
2)当所述浮体上升至波峰处时，此时所述波浪滑翔翼处于上仰工作状态，所述波浪滑翔翼被所述浮体牵引向上，海水对所述翅板的压力使所述翅板向下倾斜，并对所述翅板形成向前的分力，产生用以推动所述波浪滑翔翼向前运动的推动力；同时，当所述翅板受力时，所述活动杆收缩至所述套筒内，并向进入到所述套筒内的海水形成压力，使海水顺着所述牵引绳组件到达所述能量转换器处，在所述能量转换器的作用下，转化成电能储存在所述储电装置中，并通过多个所述波浪发电机构实现发电和储电；
3)当所述浮体下降至波谷处时，此时所述波浪滑翔翼处于俯冲工作状态时，所述波浪滑翔翼失去所述浮体施加的牵引力，且所述波浪滑翔翼在自身重力的作用下下沉，海水对所述翅板的压力使所述翅板倾斜向上，并对所述翅板形成向前的分力，产生用以推动所述波浪滑翔翼向前运动的推动力。
本发明的有益效果：
1、现有技术是直接增加太阳能发电装置，而在本发明中，在波浪滑翔翼的作用下，与现有技术相比，不仅达到了发电的目的，同时还实现了基于波浪的滑翔功能；
2、在本发明中增加了储电装置，可以在储电装置中储存电量，以便为波浪发电滑翔机整体供电，使波浪发电滑翔机的运行时间增长，也保证了波浪发电滑翔机中的通讯装置、定位装置等的正常使用，避免通讯装置或定位装置等出现断电的情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中的波浪滑翔翼处于俯冲工作状态时的结构示意图；
图3为本发明中的波浪滑翔翼处于水平工作状态时的结构示意图；
图4为本发明中的波浪滑翔翼处于上仰工作状态时的结构示意图；
图5为本发明中的波浪发电机构的结构示意图；
图6为本发明的使用状态图。
附图标记说明：1、浮体；2、牵引绳组件；3、通讯装置；4、定位装置；5、控制装置；6、储电装置；7、滑翔翼主体；8、波浪发电机构；9、套筒；10、活动杆；11、翅板；12、推进器；13、光伏电板。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至图6所示，一种波浪发电滑翔机，包括浮体1和设置在浮体1下方的波浪滑翔翼，且浮体1和波浪滑翔翼之间连接有牵引绳组件2，浮体1内设置有通讯装置3、定位装置4和控制装置5，通讯装置3、定位装置4分别与控制装置5相连接，其特征在于，浮体1内还设置有储电装置6和能量转换器，储电装置6与控制装置5相连接；
波浪滑翔翼包括滑翔翼主体7，滑翔翼主体7沿其长度方向上的两侧上设置有多个波浪发电机构8，多个波浪发电机构8分别与能量转换器相连接，且能量转换器与储电装置6相连接；
如图5所示，每个波浪发电机构8包括转轴，转轴的两端分别与滑翔翼主体7和翅板11相连接。
详细地说，在本申请中，以在海面使用为例；在本申请中的浮体1，为具有浮力漂浮在海面上的物体，可以为船或艇等物体。在使用的时候，浮体1浮于海面上，并通过牵引绳组件2牵引波浪滑翔翼，浮体1在海面上浮动，当海水波动时，海面会随海水的波动上升或下降，浮体1也会随着海面的上升或下降对应地到达波峰或波谷。
如图2至图4所示，当海浪较为平静时，波浪滑翔翼处于水平工作状态。当波浪发电滑翔机的浮体1上升至波峰处时，即波浪滑翔翼处于上仰工作状态时，波浪滑翔翼被浮体1牵引向上，海水对翅板11的压力使翅板11向下倾斜，并对翅板11形成向前的分力，即用以推动波浪滑翔翼向前运动的推动力；当波浪发电滑翔机的浮体1下降至波谷处时，即波浪滑翔翼处于俯冲工作状态时，波浪滑翔翼失去了浮体1对其的牵引力，且波浪滑翔翼自身重力的作用下，波浪滑翔翼下沉，海水对翅板11的压力使翅板11倾斜向上，并对翅板11形成向前的分力，即用以推动波浪滑翔翼向前运动的推动力，这样，达到了在海面滑翔的目的。
第二，由于转轴分别活动地与滑翔翼主体7和翅板11相连接，当波浪滑翔翼在水中上升或下降时，可以便于转轴带动翅板11转动。同时，由于转轴包括套筒9和可在套筒9内伸缩的活动杆10，当翅板11受力时，可以使活动杆10收缩至套筒9内，并向进入到套筒9内的海水形成压力，使海水顺着牵引绳组件2到达浮体1上的能量转换器，在能量转换器的作用下，转化成电能储存在储电装置6中，即通过多个发电机构达到了发电的目的。
第三，浮体1内设置的通讯装置3、定位装置4和控制装置5保证了波浪发电滑翔机的通讯、控制、定位、导航、传感器数据采集等作用的正常发挥。
进一步的，牵引绳组件2包括外包绝缘保护层、主牵引绳、电缆和软管道，主牵引绳、电缆和软管道均包裹在外包绝缘保护层内，软管道与套筒9相连通，在使用的时候，可以通过主牵引绳实现浮体1牵引波浪滑翔翼的功能，通过电缆便于控制装置5控制多个波浪发电机构8的运行，通过软管道便于海水流动到能量转换器中。
优选的，翅板11为偏心翅板11。详细地说，转轴连接在翅板11的一端处，最优选的，转轴连接在翅板11的上端部处，可以使被海水所形成的压力的作用范围最大，即推动波浪滑翔翼的范围最大，更方便地驱动波浪发电滑翔机的前进。
进一步的，转轴与滑翔翼主体7的连接处设置有用于限制转轴转动位置的限位部件，由于转轴与翅板11相连接，通过限位部件限制转轴的转动位置，避免在海水的作用下，翅板11的转动位置过大的情况出现。
作为本发明的第一种优选的实施方式，波浪滑翔翼为重型的波浪滑翔翼，可以在其重量的作用下，沉于海水中，且能保持波浪滑翔翼置于浮体1的下方，也避免了波浪滑翔翼在海水中容易被推动的情况出现。
作为本发明的第二种优选的实施方式，浮体1和滑翔翼主体7的后面均设置有推进器12，推进器12与储电装置6相连接。
作为本发明的第三种优选的实施方式，浮体1上设置有若干块光伏电板13，若干块光伏电板13与储电装置6相连接，在若干块光伏电板13的作用下，在有太阳的时候，还可以收集太阳能以作为驱动波浪发电滑翔机的一种动力。
作为本发明的第四种优选的实施方式，浮体1的尾端处设置有尾舵，通过尾舵以改变波浪发电滑翔机的行驶方向。
借由上述结构，波浪发电滑翔机的工作方法，具体包括以下步骤：
1)当海浪较为平静时，波浪滑翔翼处于水平工作状态；
2)当浮体1上升至波峰处时，此时波浪滑翔翼处于上仰工作状态，波浪滑翔翼被浮体1牵引向上，海水对翅板11的压力使翅板11向下倾斜，并对翅板11形成向前的分力，产生用以推动波浪滑翔翼向前运动的推动力；同时，当翅板11受力时，活动杆10收缩至套筒9内，并向进入到套筒9内的海水形成压力，使海水顺着牵引绳组件2到达能量转换器处，在能量转换器的作用下，转化成电能储存在储电装置6中，并通过多个波浪发电机构8实现发电和储电；
3)当浮体1下降至波谷处时，此时波浪滑翔翼处于俯冲工作状态时，波浪滑翔翼失去浮体1施加的牵引力，且波浪滑翔翼在自身重力的作用下下沉，海水对翅板11的压力使翅板11倾斜向上，并对翅板11形成向前的分力，产生用以推动波浪滑翔翼向前运动的推动力。
基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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