一种利用波浪能驱动的无人船及其驱动方法

本发明涉及无人船，尤其涉及一种利用波浪能驱动的无人船及其驱动方法。

背景技术：

1、随着人类对资源需求的日益增长，陆上的资源已无法满足，而海洋占地球表面积的71％，并且蕴含丰富多样的资源，所以海洋资源的开发和利用对人类可持续发展有重要的意义。无人船作为海洋环境勘探和资源开发的重要设备，需要长时间在海上进行作业，常用太阳能作为其能源的供给。但是太阳能夜间无法供给，并且受天气影响较大，而波浪能具有全天候和能量密度大的特点，可作为无人船推进的能量供给。波浪能推进无人船具有绿色环保和可长时间作业的特点，近年来受到许多关注，主要包括波浪滑翔机和利用波浪能喷水推进等方式。

2、波浪滑翔机通过水下翼板的升力的水平分力提供向前的动力，其多个翼板之间易受到扰流影响，这使得其波浪能转化效率很难突破。利用波浪能喷水推进的无人船在波浪起伏作用下，通过装置吸排海水实现推进，但是喷水时间短并且速度较慢，因此波浪能转化效率也较低。

3、鉴于太阳能供给不稳定和其他利用波浪能驱动无人船能量转化效率低的缺点，本发明提出了一种利用波浪能驱动的无人船，能够实现无人船长时间全天候海上作业。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种利用波浪能驱动的无人船及其驱动方法，将无人船与波浪能推进装置结合起来，将无人船在波浪中的上浮下沉运动转化成向前的动力，实现无人船长时间全天候海上作业。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种利用波浪能驱动的无人船，包括船体以及与船体连接的波浪能推进装置，波浪能推进装置包括挡板组件，挡板组件的内部转动设置有旋转轴一和旋转轴二，旋转轴一和旋转轴二上均设置有若干叶片，挡板组件的上端、旋转轴一和旋转轴二上的叶片端部均设置磁铁，旋转轴一的上方、旋转轴二的上方对称设置有长开口，旋转轴一的下方、旋转轴二的下方设置有开口，旋转轴一通过传动结构与旋转轴二连接，旋转轴二通过齿轮组件与螺旋桨连接。

3、优选的，挡板组件包括上下设置的顶部挡板、底部挡板，前后设置的侧面挡板一、侧面挡板二以及左右设置的连接挡板一、连接挡板二，顶部挡板、底部挡板、侧面挡板一、侧面挡板二、连接挡板一、连接挡板二围成一个矩形外壳。

4、优选的，长开口设置有两个，两个长开口开设于顶部挡板上，开口设置有一个，开口开设于底部挡板的中间。

5、优选的，连接挡板一的外侧罩设有防水罩，传动组件和齿轮组件均设置于防水罩内，螺旋桨设置于防水罩外侧；旋转轴一、旋转轴二的一端贯穿连接挡板一与防护罩转动连接，旋转轴一、旋转轴二的另一端与连接挡板二转动连接。

6、优选的，传动组件包括齿轮一和齿轮二，齿轮一、齿轮二分别设置于旋转轴一、旋转轴二上，齿轮一与齿轮二啮合连接。

7、优选的，齿轮组件包括齿轮三和齿轮四，螺旋桨通过转动轴与防水罩转动连接，齿轮四设置于转动轴上，齿轮二通过齿轮三与齿轮四传动连接，齿轮三设置在转轴上。

8、优选的，连接挡板二的外侧设置有整流罩。

9、优选的，船体的艏部和艉部在中线面上分别设置有垂直的刚性连接杆，刚性连接杆一端与船体连接，刚性连接杆另一端与顶部挡板固定连接。

10、优选的，船体上设置有转向尾舵。

11、本发明还提供了一种利用波浪能驱动的无人船的驱动方法，包括以下步骤：

12、当无人船的船体随着波浪上浮时，波浪能推进装置向上运动，流体相对于波浪推进装置向下运动，流体推动旋转轴一、旋转轴二上的叶片，使旋转轴一逆时针转动，旋转轴二顺时针转动，旋转轴二通过齿轮组件带动螺旋桨转动，推动无人船往前运动；

13、当无人船的船体随波浪下沉时，波浪能推进装置向下运动，流体相对于波浪能装置向上运动，流体推动旋转轴一、旋转轴二上的叶片，使旋转轴一逆时针转动，旋转轴二顺时针转动，旋转轴二通过齿轮组件带动螺旋桨转动，推动无人船往前运动；

14、无人船挡板组件中，顶部挡板和叶片端部的磁铁，构成多稳态系统，使叶片在较小的波浪幅值下实现转动。

15、本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明提供了一种新型的以波浪能为动力的无人船，通过设计波浪能推进装置，将无人船在波浪中的上浮下沉运动转化成向前的动力，实现了无人船长时间全天候海上作业；

17、2、本发明的波浪能推进装置采用两根旋转轴，并且其转动方向相反，因此，其对船体所产生的力矩相互抵消，保证了无人船的稳定性，并提升了无人船波浪能转化效率；

18、3、本发明通过顶部挡板和叶片端部设置磁铁，构成多稳态系统，有利于叶片的低速驱动。

19、4、本发明通过设计波浪能推进装置，采用螺旋桨实现无人船的推进，螺旋桨具有高效的推进效率，整流罩能够减少推进阻力，实现无人船高效率前进。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：包括船体以及与船体连接的波浪能推进装置，波浪能推进装置包括挡板组件，挡板组件的内部转动设置有旋转轴一和旋转轴二，旋转轴一和旋转轴二上均设置有若干叶片，档板组件的上端、旋转轴一和旋转轴二上的叶片端部均设置磁铁，旋转轴一的上方、旋转轴二的上方对称设置有长开口，旋转轴一的下方、旋转轴二的下方设置有开口，旋转轴一通过传动结构与旋转轴二连接，旋转轴二通过齿轮组件与螺旋桨连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：挡板组件包括上下设置的顶部挡板、底部挡板，前后设置的侧面挡板一、侧面挡板二以及左右设置的连接挡板一、连接挡板二，顶部挡板、底部挡板、侧面挡板一、侧面挡板二、连接挡板一、连接挡板二围成一个矩形外壳。

3.根据权利要求2所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：长开口设置有两个，两个长开口开设于顶部挡板上，开口设置有一个，开口开设于底部挡板的中间。

4.根据权利要求2所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：连接挡板一的外侧罩设有防水罩，传动组件和齿轮组件均设置于防水罩内，螺旋桨设置于防水罩外侧；旋转轴一、旋转轴二的一端贯穿连接挡板一与防护罩转动连接，旋转轴一、旋转轴二的另一端与连接挡板二转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：传动组件包括齿轮一和齿轮二，齿轮一、齿轮二分别设置于旋转轴一、旋转轴二上，齿轮一与齿轮二啮合连接。

6.根据权利要求5所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：齿轮组件包括齿轮三和齿轮四，螺旋桨通过转动轴与防水罩转动连接，齿轮四设置于转动轴上，齿轮二通过齿轮三与齿轮四传动连接，齿轮三设置在转轴上。

7.根据权利要求2所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：连接挡板二的外侧设置有整流罩。

8.根据权利要求2所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：船体的艏部和艉部在中线面上分别设置有垂直的刚性连接杆，刚性连接杆一端与船体连接，刚性连接杆另一端与顶部挡板固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种利用波浪能驱动的无人船，其特征在于：船体上设置有转向尾舵。

10.一种利用波浪能驱动的无人船的驱动方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种利用波浪能驱动的无人船及其驱动方法，属于无人船领域，其中无人船包括船体和波浪能推进装置，波浪能推进装置包括挡板组件，挡板组件的内部转动设置有旋转轴一和旋转轴二，旋转轴一和旋转轴二上均设置有若干叶片，档板组件的上端、旋转轴一和旋转轴二上的叶片端部均设置磁铁，旋转轴一的上方、旋转轴二的上方对称设置有长开口，旋转轴一的下方、旋转轴二的下方设置有开口，旋转轴一通过传动结构与旋转轴二连接，旋转轴二通过齿轮组件与螺旋桨连接。本发明将无人船与波浪能推进装置结合起来，将无人船在波浪中的上浮下沉运动转化成向前的动力，实现无人船长时间全天候海上作业。技术研发人员：李晓明,陈敬乾,叶志伟,蔡浩鹏,袁鸿,何陵辉受保护的技术使用者：暨南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11