一种利用波浪能发电的水上起降无人机

1.本发明涉及无人机及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种利用波浪能发电的水上起降无人机。


背景技术：

2.波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，波浪能作为一种清洁无污染的新能源，具有储量大、分布广以及能量密度高等优点，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。
3.汹涌的海浪运动产生巨大的、永恒的和环保的能量，但是海浪同样会影响到涉水装备的正常运行，例如水上无人机作业时，遇到高海况条件将影响正常作业，且作业条件恶劣还会降低无人机的续航时长，进一步影响无人机海上作业能力。
4.因此，如何改变现有技术，最大程度降低水上起降无人机作业能力受海浪影响，并能实现利用源源不断的波浪能为水上起降无人机补充电能来提高水上无人机的续航力，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种利用波浪能发电的水上起降无人机，以解决上述现有技术存在的问题，合理利用海浪资源，提升起降无人机的耐波性能以及补充水上起降无人机的能量。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种利用波浪能发电的水上起降无人机，包括：
7.机身单元；
8.浮体单元，所述浮体单元包括浮筒，所述浮筒能够漂浮在水面上；
9.支撑单元，所述支撑单元包括支撑杆，所述支撑杆的一端与所述机身单元相连，所述支撑杆的另一端与所述浮筒相连，所述支撑杆为伸缩杆；
10.发电单元，所述发电单元包括发电机和转轴，所述发电机固定于所述机身单元且能够为所述机身单元供电，所述转轴与所述发电机相连，所述浮筒与所述转轴传动相连，所述浮筒能够带动所述转轴转动。
11.优选地，所述支撑杆包括上段杆和下段杆，所述上段杆与所述机身单元铰接，所述下段杆与所述浮筒铰接，所述下段杆可滑动地与所述上段杆相连，所述下段杆与所述上段杆之间设置有弹性件。
12.优选地，所述机身单元包括固定杆，所述支撑杆与所述固定杆铰接；
13.所述上段杆具有插槽，所述下段杆具有插杆，所述插杆可滑动地伸入所述插槽中，所述弹性件为弹簧，所述弹性件套装于所述插杆上。
14.优选地，所述发电单元还包括转盘和摇杆，所述转盘与所述转轴相连，所述摇杆的一端与所述转盘铰接，所述摇杆的另一端与所述浮筒铰接，所述摇杆与所述转盘的铰接轴
线平行于所述转轴的轴线。
15.优选地，所述转盘具有手柄，所述摇杆与所述手柄转动相连。
16.优选地，所述手柄为圆柱状结构，所述手柄的轴线平行于所述转轴的轴线，所述摇杆可转动地套装于所述手柄的外部。
17.优选地，所述浮筒上设置有连接座，所述摇杆与所述连接座铰接，所述摇杆与所述连接座之间设置轴承。
18.优选地，所述转盘具有镂空结构。
19.优选地，所述浮筒的数量为两个，两个所述浮筒平行于所述机身单元的长度方向设置，且以所述机身单元的中线为轴线对称设置于所述机身单元的两侧，每一个所述浮筒均连接有两组所述发电单元，所述发电单元与所述支撑单元一一对应，两组所述支撑单元以所述浮筒的中线为轴线对称设置。
20.优选地，所述浮体单元、所述支撑单元以及所述发电单元均以所述机身单元的纵向中线为轴线对称设置。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机，进行水上作业时，借助浮体单元能够降落或停泊在波浪起伏的海面上，当海浪作用于浮筒上时，会向浮筒施加垂直向上的作用力，浮筒相对于机身单元产生垂直方向的运动，在浮筒运动的同时，浮筒向支撑杆传递作用力，使得支撑杆被压缩，保证了机身单元的稳定性，改善水上起降无人机的耐波性，在浮筒随波浪回落时，转轴继续转动，支撑杆恢复初始状态，浮筒运动的过程中同时带动转轴转动，发电机发电并为机身单元供电，提高水上起降无人机的续航力。本发明合理利用波浪能，延长了无人机续航时间，同时提高了无人机抵抗波浪的能力，保证了无人机的作业可靠性，提升了无人机的水上作业性能，提高其续航能力。
附图说明
23.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获得其他的附图。
24.图1为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的结构示意图；
25.图2为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的支撑杆的上段杆的结构示意图；
26.图3为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的支撑杆的下段杆的结构示意图。
27.其中，1为机身单元，2为浮体单元，3为支撑单元，4为发电单元，5为浮筒，6为支撑杆，601为上段杆，602为下段杆，603为插槽，604为插杆，7为发电机，8为转轴，9为弹性件，10为固定杆，11为转盘，12为摇杆，13为手柄，14为连接座，15为铰接座。
具体实施方式
28.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。基于本发明中的实施例，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。
29.本发明的目的是提供一种利用波浪能发电的水上起降无人机，以解决上述现有技术存在的问题，合理利用海浪资源，提升起降无人机的耐波性能以及补充水上起降无人机的能量。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
31.请参考图1-图3，其中，图1为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的结构示意图，图2为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的支撑杆的上段杆的结构示意图，图3为本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机的支撑杆的下段杆的结构示意图。
32.本发明提供一种利用波浪能发电的水上起降无人机，包括机身单元1、浮体单元2、支撑单元3以及发电单元4，其中，浮体单元2包括浮筒5，浮筒5能够漂浮在水面上；支撑单元3包括支撑杆6，支撑杆6的一端与机身单元1相连，支撑杆6的另一端与浮筒5相连，支撑杆6为伸缩杆；发电单元4包括发电机7和转轴8，发电机7固定于机身单元1且能够为机身单元1供电，转轴8与发电机7相连，浮筒5与转轴8传动相连，浮筒5能够带动转轴8转动。
33.本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机，进行水上作业时，借助浮体单元2能够降落或停泊在波浪起伏的海面上，当海浪作用于浮筒5上时，会向浮筒5施加垂直向上的作用力，浮筒5相对于机身单元1产生垂直方向的运动，在浮筒5运动的同时，浮筒5向支撑杆6传递作用力，使得支撑杆6被压缩，保证了机身单元1的稳定性，在浮筒5随波浪回落时，转轴8继续转动，支撑杆6恢复初始状态，浮筒5运动的过程中同时带动转轴8转动，发电机7发电并为机身单元1供电，本发明合理利用波浪能，延长了无人机续航时间，同时提高了无人机抵抗波浪的能力，保证了无人机的作业可靠性，提升了无人机的水上作业性能。
34.具体地，支撑杆6包括上段杆601和下段杆602，上段杆601与机身单元1铰接，下段杆602与浮筒5铰接，下段杆602可滑动地与上段杆601相连，下段杆602与上段杆601之间设置有弹性件9，弹性件9可选择弹簧，套装于下段杆602的外部，弹簧的两端分别与上段杆601和下段杆602相连，浮筒5随波浪回落时，在弹性件9恢复形变的作用下，浮筒5回落，提高了支撑单元3的工作可靠性。
35.为了方便与支撑杆6连接，机身单元1包括固定杆10，支撑杆6与固定杆10铰接。在本具体实施方式中，上段杆601具有插槽603，下段杆602具有插杆604，插杆604可滑动地伸入插槽603中，弹性件9套装于插杆604上。在静水条件下，插杆604伸入插槽603内部且插杆604的顶部与插槽603的底部之间有一定的间距，该间距是为转盘11上的手柄13运动的最低点与最高点之间的距离。
36.更具体地，发电单元4还包括转盘11和摇杆12，转盘11与转轴8相连，摇杆12的一端与转盘11铰接，摇杆12的另一端与浮筒5铰接，摇杆12与转盘11的铰接轴线平行于转轴8的轴线，浮筒5沿垂直方向运动时，摇杆12推动转盘11转动，转盘11带动转轴8转动，实现发电机7发电工作。此处需要说明的是，支撑杆6倾斜设置，下段杆602靠近摇杆12与浮筒5的铰接点设置，上段杆601朝向远离转轴8的方向延伸，浮筒5随波浪回落时，在弹性件9恢复形变的作用下，支撑杆6能够向浮筒5施加垂直方向和水平方向的作用力，避免摇杆12上升到最高
位置后出现“卡死”的现象，提高发电单元4的工作可靠性。此处需要解释说明的是，当转盘11上的手柄13上升至最高位置时，插杆604的顶部与插槽603的底部恰好完全接触，若此时波面下降，手柄13向下运动、支撑杆6伸长；若此时波面继续上升，装置整体做刚性运动。在一次波面升高与降低的过程中，发电单元4的转盘11恰好转动一圈，在实际应用中，支撑杆6的活动行程还可以根据具体工况进行调整，提高装置的灵活适应性。在本发明的其他具体实施方式中，浮筒5还可以利用齿轮齿条等传动结构带动转动转动。
37.在本具体实施方式中，转盘11具有手柄13，摇杆12与手柄13转动相连，转盘11设置手柄13，方便了摇杆12的安装定位。手柄13为圆柱状结构，手柄13的轴线平行于转轴8的轴线，且手柄13的轴线与转轴8的轴线之间具有间隙，摇杆12可转动地套装于手柄13的外部。
38.与此同时，浮筒5上设置有连接座14，摇杆12与连接座14铰接，方便了摇杆12的安装，摇杆12与连接座14之间设置轴承，提高了摇杆12与浮筒5相对转动顺畅性。同样地，支撑杆6与浮筒5以及机身单元1之间同样可设置铰接座15，方便转动连接，提高装置的工作稳定性。
39.另外，转盘11具有镂空结构，镂空结构能够减小转盘11质量，降低风阻，同时还方便了操作人员观察发电单元4工作状态。
40.进一步地，浮筒5的数量为两个，两个浮筒5平行于机身单元1的长度方向设置，且以机身单元1的中线(此处机身单元1的中线为平行于长度方向的中线)为轴线对称设置于机身单元1的两侧，每一个浮筒5均连接有两组发电单元4，发电单元4与支撑单元3一一对应，两组支撑单元3以浮筒5的中线(此处浮筒5的中线为平行于浮筒5宽度方向的中线)为轴线对称设置，进一步提高无人机的稳定性，提升无人机水上作业能力。
41.还需要强调的是，浮筒5、机身单元1以及两组发电单元4能够形成平行四边形机构，在发电单元4运动过程中，平行四边形机构既能帮助渡过运动不确定位置，又能增加最大启动牵引力，提高发电单元4的工作可靠性。
42.除此之外，浮体单元2、支撑单元3以及发电单元4均以机身单元1纵向中线为轴线对称设置，有利于提高无人机的结构对称性，提高无人机作业稳定性和可靠性。
43.本发明的利用波浪能发电的水上起降无人机，降落在波浪起伏的海面上或者在波浪起伏的海面上停泊时，即可利用浮筒5与机身单元1的垂向相对运动，并将这种垂向的往复运动转换为旋转运动，从而带动发电机7发电，为机身单元1供电，从而延长利用波浪能发电的水上起降无人机的作业时间和航程，充分利用波浪能，从某种意义上讲，也可实现一种利用波浪能发电的水上起降无人机无限航程和无限作业时间。
44.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。