波浪滑翔机的制作方法

1.本发明涉及海洋信息收集系统领域，特别涉及一种波浪滑翔机。


背景技术：

2.波浪滑翔机是一种新型、持久的海洋观测平台，具有波浪能驱动和太阳能供电的能源特点，已被广泛的用于监测海洋环境要素、海洋灾害预报、海洋科学研究领域。其中，投弃式海洋传感器是一种一次性使用，可在搭载平台(船、飞机、潜艇等)航行状态下进行海洋环境参数剖面测量的设备。
3.目前，投弃式海洋传感器主要采用手持投放的方式，通常由实验人员将探头放置在投放枪上，拔出插销，实现探头投放，以获取海水剖面数据，这种投放方法对测量时的海况和实验人员的自身素质均有较高要求，而且每次只能完成一枚探头的投放，投放过程复杂、效率低、人员劳动强度大、投放成本高、投放成功率低。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种波浪滑翔机，旨在解决现有技术中常用的探测器每次只能完成一枚探头的投放，投放过程复杂、效率低、人员劳动强度大、投放成本高、投放成功率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的一种波浪滑翔机，包括：
6.船体；
7.脐带缆，所述脐带缆包括脐带缆固定端与脐带缆自由端，所述脐带缆固定端与所述船体的底部连接；
8.水下驱动机构，所述水下驱动机构与所述脐带缆自由端连接；以及
9.探测器投放机构，所述探测器投放机构设置于所述船体，用于将至少一个探测器投放至水中；
10.所述探测器投放机构包括：框架、驱动件和至少一个投放件，所述框架具有框架固定端和框架自由端，所述框架固定端与所述船体可转动地连接，所述驱动件设置于所述船体上，且所述驱动件与所述框架自由端连接，所述驱动件用于驱动所述框架转动至预设投放角度，所述至少一个投放件设置于所述框架，所述至少一个投放件内具有一腔体，所述腔体用于容纳至少一个探测器并在所述框架转动至预设投放角度时投放所述探测器。
11.可选地，所述驱动件包括固定部和伸缩部，所述驱动件的固定部与所述船体连接，所述伸缩部可移动地设置于所述固定部，且所述伸缩部与所述框架连接。
12.可选地，所述探测器投放机构以框架固定端为圆心在0
°
到60
°
之间转动。
13.可选地，所述投放机构还包括挡板机构，所述挡板机构设置于所述投放件上；
14.其中，所述挡板机构包括电机和挡板，所述电机设置于所述投放件上，所述挡板具有挡板固定端和挡板自由端，所述挡板固定端与所述电机连接，所述挡板自由端具有刀刃，所述挡板构造为在关闭位置和打开位置之间可移动，在所述挡板位于关闭位置时，所述刀
刃与所述投放件腔体的内腔壁连接，所述挡板位于打开位置时，所述刀刃与所述投放件腔体的内腔壁分离。
15.可选地，所述脐带缆固定端通过连接件与所述船体连接，所述脐带缆自由端通过所述连接件与所述水下驱动机构连接；
16.其中，所述连接件包括：
17.第一连接部，所述第一连接部与脐带缆连接；
18.第二连接部，所述第二连接部与所述船体或所述水下驱动件连接；以及
19.连杆，连杆的一端转动连接于所述第一连接部，所述连杆的另一端转动连接于所述第二连接部；
20.其中，所述连杆的一端相对于所述第一连接部绕第一转动轴线转动，所述第一连杆的另一端相对于所述第二连接部绕第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线互相垂直。
21.可选地，所述水下驱动件包括：
22.机座，所述机座与所述第二连接部连接；
23.至少2个翼板，所述至少2个翼板对称设置于所述机座上；
24.转向件，所述转向件可转动地设置于所述机座上；
25.垂直推进器，所述垂直推进器设置于所述机座上；以及
26.姿态传感器，所述姿态传感器设置于所述机座上，所述姿态传感器用于检测所述机座的姿态信息。
27.可选地，波浪滑翔机还包括：
28.控制器，所述控制器分别与所述姿态传感器和所述垂直推进器连接，用于接收所述姿态信息，并根据所述姿态信息控制所述垂直推进器释放竖直方向上的推力，以使所述机座保持在预设姿态。
29.可选地，所述控制器与所述驱动件连接，用于控制所述驱动件的伸缩部伸长预设距离，以使所述框架转动至预设工作角度。
30.可选地，所述控制器与所述挡板机构连接，用于控制所述挡板在关闭位置与打开位置之间移动，所述探测器投放机构位于初始位置时，控制所述挡板移动至关闭位置，所述探测器投放机构位于预设位置时，控制所述挡板移动至打开位置。
31.可选地，所述探测器投放机构还包括连接线，所述连接线的一端与所述探测器连接，另一端与所述控制器连接，所述探测器位于所述探测器投放机构内且所述探测器投放机构位于初始位置时，所述连接线位于所述探测器与所述探测器投放机构的腔壁之间，当所述探测器离开所述探测器投放机构后到达水中预设深度且所述探测器投放机构位于所述初始位置时，所述挡板移动至关闭位置，所述挡板的刀刃切断所述连接线，以使所述探测器与所述船体断开。
32.本发明通过提供一种波浪滑翔机，包括：船体；脐带缆，所述脐带缆包括脐带缆固定端、脐带缆自由端和至少两个连接件，所述脐带缆固定端与所述船体的底部铰接，所述至少两个连接件分别与所述脐带缆固定端和脐带缆自由端连接；水下驱动机构，所述水下驱动机构与所述脐带缆自由端连接；以及探测器投放机构，所述探测器投放机构设置于所述船体，用于将至少一个探测器投放至水中。通过探测器投放机构使一次投放过程能投放多
个探头，简化了投放过程，提高了投放效率，且无需人员手动投放，降低了投放成本，提高了投放成功率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本发明波浪滑翔机一实施例的结构示意图；
35.图2为图1中探测器投放机构处的局部放大图；
36.图3为图2中投放件的局部放大图；
37.图4为图1中连接件的局部放大图。
38.附图标号说明：
39.标号名称标号名称100船体200脐带缆300水下驱动机构400探测器投放机构210连接件211第一连接部212连杆213第二连接部310机座320翼板330转向件340垂直推进器410框架420驱动件430投放件440挡板机构441电机442挡板450探测器460连接线
40.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
41.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
42.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.本发明提出一种波浪滑翔机。
46.参照图1至4，图1为本发明波浪滑翔机一实施例的结构示意图；图2为图1中探测器投放机构处的局部放大图；图3为图2中投放件的局部放大图；图4为图1中连接件的局部放大图。
47.在本发明实施例中，该波浪滑翔机，如图1所示：
48.本发明技术方案通过采用波浪滑翔机代替传统蓄电池探测船，提高了海洋信息收集系统的续航能力，且在波浪滑翔机船体上设置有探测器投放机构，可以自动投放海洋探测器。
49.在一实施例中，如图1所示，所述波浪滑翔机包括：
50.船体100，船体100上设有太阳能电池板，以及控制模块、驱动模块、通信定位模块以及机载计算机等模块。
51.脐带缆200，所述脐带缆200包括脐带缆固定端与脐带缆自由端，所述脐带缆固定端与所述船体100的底部连接；
52.水下驱动机构300，所述水下驱动机构300与所述脐带缆自由端连接；以及，
53.探测器投放机构400，所述探测器投放机构400设置于所述船体100，用于将至少一个探测器450投放至水中。
54.其中，所述船体100的剖面结构形状可以为方形、圆形等多种形状。本发明不对船体100的结构和形状进行限制，只要船体100上能够设置探测器投放机构400和多个电子模块即可。试验人员可根据海洋信息收集的需求对船体100上搭载的模块进行设置，以满足不同实验对海洋信息数据的需求。
55.探测器投放机构400包括：框架410、驱动件420和至少一个投放件430。框架410具有框架固定端和框架自由端，所述框架固定端与船体100可转动地连接，驱动件420设置于所述船体100上，且驱动件420与框架410自由端连接，所述驱动件420用于驱动框架410转动至预设投放角度，至少一个投放件430设置于框架410，至少一个投放件430内具有一腔体，所述腔体用于容纳至少一个探测器450并在框架410转动至预设投放角度时投放探测器450。
56.具体而言，所述脐带缆200为柔性线材，以传递动能，且在海洋中使用时，柔性线材可以防止海面下的洋流对船体的航行造成过大影响，使船体翻覆。船体100与水下驱动机构300通过脐带缆200间接地连接，水下驱动机构300可将洋流的势能转化为动能，通过脐带缆200将动能传递给船体100，为波浪滑翔机在海洋中航行提供能量。框架410的框架固定端可转动地设置于船体100上，框架自由端与驱动件420的一端连接，探测器投放机构400投放探测器450时，驱动件420驱动所述框架自由端以使框架410绕所述框架固定端旋转至预设角
度，从而使探测器450在重力作用下，投放至海洋中。至少一个投放件430设置于框架410内。投放件430内部具有腔体，所述腔体内容纳探测器540，所述腔体的一端开口。探测器450的种类包括且不限于：投弃式温探仪、投弃式温盐深仪和投弃式声速仪等，本发明不对探测器450的类型进行限制。实验人员可根据所需海洋信息类型设置多个种类的探测器。探测器投放机构400接收试验人员的指令后，自动将探测器450投放至海洋中，进行海洋信息收集。通过投放多种海洋信息探测器，试验人员可通过本发明波浪滑翔机一次性收集多种有效的海洋信息，易于试验人员操作，且节省收集信息花费的时间。
57.参阅图1和图2，在一实施例中，驱动件420包括固定部和伸缩部，驱动件420的固定部与船体100连接，所述伸缩部可移动地设置于固定部，且所述伸缩部与框架100连接。探测器投放机构400在投放探测器时，所述伸缩部沿驱动件420的轴向延伸，驱动所述框架自由端，使框架100以所述框架固定端为圆心转动至预设角度。探测器投放完成后，所述伸缩部沿驱动件420的轴向收缩，驱动所述框架自由端，使框架100以所述框架固定端为圆心转动至初始角度。通过驱动件420控制投放件430工作，降低了人力成本，试验人员不用跟船投放探测器，降低了海洋上的不安全因素，在极端天气下也能通过远程控制进行探测器投放工作，能适应多种工作环境。
58.在一实施例中，探测器投放机构400以框架固定端为圆心在0
°
到60
°
之间转动。在波浪滑翔机航行过程中，探测器投放机构400处于初始状态，探测器投放机构400与船体100之间的角度为0
°
。探测器投放机构400投放探测器450时，驱动件420驱动探测器投放机构400以所述框架固定端为圆心转动至预设角度，探测器投放机构400与船体100之间的角度为60
°
。
59.具体而言，在不同环境条件下，上述转动角度区间可根据船体100的结构和探测器投放机构400的结构等因素进行调整，所述角度区间以实现通过转动探测器投放机构400与船体100之间的角度使探测器450自动投放的功能为准。探测器投放机构400通过调整与船体100之间的角度，利用探测器450自身的重力达到投放探测器的目的，节省了投放成本，降低了探测器投放机构400的能源消耗，延长了波浪滑翔机的航行距离和工作时间。
60.参阅图3，在一实施例中，探测器投放机构400还包括挡板机构440，挡板机构440设置于所述投放件430上。
61.其中，挡板机构440包括电机441和挡板442，电机441设置于投放件430上，挡板442具有挡板固定端和挡板自由端，所述挡板固定端与电机441连接，所述挡板自由端具有刀刃，挡板442在关闭位置和打开位置之间可移动，在挡板442位于关闭位置时，所述刀刃与所述腔体的内腔壁连接，挡板442位于打开位置时，所述刀刃与所述腔体的内腔壁分离。
62.具体而言，探测器投放机构400处于初始位置时，探测器450位于投放件430的腔体内，挡板442处于关闭位置，挡板442将探测器450挡在腔体内，防止因船体100在海面上颠簸使探测器450滑出投放件430。探测器投放机构400投放探测器450时，电机441驱动挡板442从关闭位置移动到打开位置，驱动件420伸缩，使探测器投放机构400转动至预设位置，探测器450在重力作用下滑出投放件430，探测器投放后，所述探测器到达水中预设的深度后，通过连接线460向船体100上报信息，驱动件420收缩，使探测器投放机构400转动至初始位置，电机441驱动挡板442移动至关闭位置，切断连接线460，投放过程结束。通过电机441控制挡板442的开合，可防止航行时的风浪使探测器450滑出投放件，并且避免海水进入投放件430
的腔体中，使仪器工作受到海水的干扰。
63.参阅图4，在一实施例中，所述脐带缆固定端通过连接件210与所述船体100连接，所述脐带缆自由端通过所述连接件210与所述水下驱动机构300连接；
64.所述连接件210包括：
65.第一连接部211，所述第一连接部211与脐带缆200连接；
66.第二连接部213，所述第二连接部213与所述船体100连接；或所述第二连接部213与所述水下驱动件300连接；以及
67.连杆212，连杆212的一端转动连接于所述第一连接部211，所述连杆212的另一端转动连接于所述第二连接部213；
68.其中，所述连杆212的一端相对于所述第一连接部211绕第一转动轴线转动，所述连杆212的另一端相对于所述第二连接部213绕第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线互相垂直。
69.具体而言，当所述至少一个连接件210与所述船体100连接时，所述第一连接部211与脐带缆200连接，第二连接部213与所述船体100连接；当所述至少一个连接件210与所述水下驱动机构300连接时，所述第一连接部211与与脐带缆200连接，第二连接部213与所述水下驱动机构300连接。
70.其中，连杆212的一端相对于第一连接部211绕第一转动轴线转动，连杆212的另一端相对于第二连接部213绕第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线互相垂直。通过第一连接部211绕所述第一转动轴线转动和第二连接部213绕所述第二转动轴线转动，使所述连接件210在第一转动轴线方向和第二转动轴线方向具有自由度，从而使水下驱动机构300的动能通过脐带缆200传递给船体100，使波浪滑翔机在海洋中航行。
71.参阅图1，在一实施例中，水下驱动机构300包括：机座310，机座310与所述连接件210的第二连接部213连接；
72.至少2个翼板320，至少2个翼板320对称设置于机座310上；
73.转向件330，转向件330可转动地设置于机座310上；
74.垂直推进器340，垂直推进器340设置于机座310上；以及
75.姿态传感器，所述姿态传感器设置于机座310上，所述姿态传感器用于检测机座310的姿态信息。
76.具体而言，波浪滑翔机在航行时，至少2个翼板320受到洋流作用，海水给至少2个翼板320向前的推力，产生的推力通过脐带缆200传递给船体100，推动波浪滑翔机在海面上前进。实验人员通过调整转向件330的角度，控制波浪滑翔机的航向。在海水的作用下，水下驱动机构300的姿态易受到影响，使至少2个翼板上产生的推力方向偏离前进方向，从而影响波浪滑翔机整体的航行状态。所述姿态传感器检测机座310的姿态信息，在机座310的姿态发生偏移时，所述姿态传感器将姿态信息发送到垂直推进器340，垂直推进器340通过释放竖直方向的推进力，使机座310的姿态保持稳定。
77.在一实施例中，波浪滑翔机还包括：控制器，所述控制器分别与所述姿态传感器和垂直推进器340连接，用于接收所述姿态信息，并根据所述姿态信息控制所述垂直推进器释放竖直方向上的推进力，以使机座310保持在预设姿态。通过控制器，试验人员可以远程监测波浪滑翔机的航行状态，在洋流湍急的情况下，实时监控机座310的姿态信息，在检测到
机座310的姿态信息与预设信息不符时，即机座310偏离所述预设姿态时，根据所获取到的机座310的姿态信息控制垂直推进器340释放竖直方向上的推进力，机座310受到垂直推进器释放的推进力，从而对航行姿态进行实时调整，保证波浪滑翔机的正常航行，并且在天气情况正常时，控制器可以自动收集所述姿态传感器传递的姿态信息，自动对垂直推进器340进行控制，使机座310的航行姿态稳定，不需要试验人员监控，减少人力负担。
78.参阅图3，在一实施例中，所述控制器与挡板机构440连接，用于控制挡板442在关闭位置与打开位置之间移动，所述探测器投放机构400位于初始位置时，控制所述挡板442移动至关闭位置，所述探测器投放机构400位于预设位置时，控制所述挡板442移动至打开位置。当波浪滑翔机航行到预定的信息收集海域时，所述控制器控制所述挡板机构440的开闭，配合探测器投放机构400投放探测器450，从而达到探测器450的自动投放，在长时间的海洋信息收集过程中，减少试验人员的工作量，降低了试验成本。
79.参阅图1至图3，在一实施例中，探测器投放机构400还包括连接线460，连接线460的一端与探测器450连接，另一端与所述控制器连接。在探测器450未投放时，探测器450位于投放件430内且探测器投放机构400位于初始位置，连接线460位于探测器450与投放件430腔壁之间。在探测器450投放后，探测器450到达海洋中的预设深度时，探测器450处于信息收集状态，探测器投放机构400位于所述初始位置，挡板442位于打开位置，连接线460连接探测器450与所述控制器，将探测器450收集到的海洋信息传递给所述控制器。探测器450在海洋中预设深度位置的信息收集工作完成后，所述控制器控制挡板442移动至关闭位置，挡板442的刀刃切断连接线460，使完成信息收集工作的废弃探测器与波浪滑翔机分离，减少航行负担，延长波浪滑翔机的航行寿命。
80.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。