本发明涉及船舶新型波浪推进领域，尤其涉及一种可调距、可收起利用浮子和串列梯形翼的新型波浪推进装置。
背景技术：
随着EEDI的强制执行EEDI指数超标的新设计船将不能通过船级社或IMO的审核，现如今“绿色船舶”的概念得到了越来越多人的重视，加快了绿色船舶技术的发展步伐，促进了可再生清洁能源的研发力度。波浪推进装置就是船舶推进领域目前探索的方法之一，目前的波浪推进装置主要利用的水翼有主动式水翼和被动式水翼两种，主动式水翼通过复杂昂贵的控制系统来控制水翼的摆动，这种实现方式需要额外的能量消耗和造价昂贵的控制系统，实现起来节能效果并不明显，而现被动式水翼多采用单水翼结构，这只利用了波浪某一深度的能量，且能量的利用会随水翼浸没深度的增加呈指数降低，纯在能量利用不充分的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题和不足，提供一种利用浮子和串列梯形翼的新型波浪推进装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其包括齿轮电机基座、固定滑道、浮子组件、机翼组件、水平调节驱动组件和高度调节组件，其特征在于，
所述固定滑道固定连接在船舶的甲板上，所述固定滑道上滑动配合的设置有由所述水平调节驱动组件驱动滑动的齿轮电机基座；
所述齿轮电机基座上连接设置有所述高度调节组件，以便调节所述机翼组件的梯形翼的高度；
所述高度调节组件的底部铰接设置在所述机翼组件上，所述浮子组件的下端铰接设置在所述机翼组件上；且
所述浮子组件能够使得其浮子在波浪的动能下进行垂向的升沉运动，并将该升沉运动转化为机翼组件的梯形翼的纵摇运动，进而使梯形翼产生水平向前的推力，为船舶航行提供动力或辅助动力。
进一步，作为优选，所述高度调节组件包括旋转齿轮电机、齿轮和升降齿条，其中，旋转齿轮电机固定在所述齿轮电机基座上，所述旋转齿轮电机与所述齿轮传动连接，所述齿轮与升降齿条啮合，且所述升降齿条可竖直升降导向的连接在所述齿轮电机基座上，以便通过齿轮与升降齿条的啮合传动带动齿条连接件的上下移动，进而实现机翼高度的调节。
进一步，作为优选，所述机翼组件包括呈前后布置的梯形翼、机翼连接杆、旋转轴，其中，所述梯形翼呈水平布置，所述升降齿条的底部采用水平的旋转轴与所述梯形翼铰接布置，且使得所述梯形翼能够绕所述旋转轴转动，所述梯形翼的端部还与所述浮子组件铰接。
进一步，作为优选，所述浮子组件包括机翼连接杆、浮子连接件和浮子，其中，所述梯形翼的端部固定设置有所述机翼连接杆，所述机翼连接杆的端部铰接在浮子连接件的下端上，所述浮子连接件的上端与所述浮子固定连接，且所述浮子连接件上下延伸布置。
进一步，作为优选，所述水平调节组件包括伸缩电机、螺杆和滚珠螺母，其中，所述滚珠螺母固定设置在所述齿轮电机基座上，所述伸缩电机固定在基座上，所述基座通过固定螺栓固定在甲板上，所述伸缩电机输出端与螺杆连接，所述螺杆与滚珠螺母螺纹配合，通过所述螺杆的转动驱动旋转电机基座沿着所述滑道滑动，进而实现机翼组件水平位置的调节。
进一步，作为优选，所述船舶的船体弦侧还设置有弦侧滑道，所述旋转电机基座还与所述弦侧滑道滑动导向配合。
进一步，作为优选，所述旋转齿轮电机基座上还通过连接件连接设置有上升降齿条固定件和下升降齿条固定件，所述升降齿条上下导向滑动的限位在上升降齿条固定件和下升降齿条固定件上，下升降齿条固定件嵌入固定滑道中并能在固定滑道中随齿轮电机基座同步运动。
进一步，作为优选，所述伸缩电机和齿轮电机均采用遥控式正反转电机，且均由电机控制器调节脉冲信号进行控制转动。
进一步，作为优选，所述水平调节组件调节范围为固定滑道的长度，固定滑道长度可根据装置具体使用海域的波浪参数范围来确定，所述高度调节组件调节范围为最高可将机翼组件完全收出水面，最低可将机翼组件浸于使机翼组件处于波谷不出水的深度。
进一步，作为优选，所述梯形翼的翼型由两个完全相同的梯形翼组合而成，其梯形翼的两端弦长与中心处弦长之比为0.5，所述浮子组件的浮子为椭球型浮子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种新型波浪推进装置，该新型波浪推进装置原理是利用浮子20在自由液面上随波浪发生垂向运动，并通过浮子连接件19与机翼连接件18带动下方的梯形翼17绕其旋转轴16发生转动，梯形翼17在波浪中的旋转运动会使其获得前进的推力，选择梯形翼的目的是：机翼在波浪中运动会受到诱导阻力的影响，由于诱导阻力的存在翼型运动能够获得的推力也会发生变化，通过改变梯形翼的梯型比能有效的减少诱导阻力的影响，从而提高梯形翼产生推力的效率，相较于单一常规翼型捕获波浪能的效率随入水深度的增加呈指数下降，该装置能在保证翼型不出水的前提下通过浮子最大化的利用自由液面处的波浪能，且该装置可调距，可调高度，能适应不同波长、波高范围的工况，且可收出水面，便于船舶进坞维修。
(2)本发明中的翼型可根据工况的不同可以改变不梯形比的翼型，可以采用同一翼型相同或不同的梯形比的组合也可以选择不同翼型相同或不同梯形比的组合，相比于其他波浪助推装置，适用范围广，推进效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为A-A剖视图；
图4为本发明的主视图；
图5为B-B剖视图，
图6为I处弦侧滑道与梯形滑块配合局部放大图；
图7为II处机翼连接件与浮子连接件铰接局部放大图；
图8为C-C剖视图；
图中附图标记说明：1.双体船，2.固定滑道，3.螺杆，4.齿轮电机，5.齿轮电机基座，6.滚珠螺母，7.伸缩电机，8.固定螺栓，9.固定基座，10.弦侧滑道，11.连接件，12.上升降齿条固定件，13.齿轮，14.升降齿条，15.下升降齿条固定件，16.机翼旋转轴，17.梯形翼，18.机翼连接件，19.浮子连接件，20.浮子。
具体实施方式
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。
常规被动式波浪推进装置在吸收波浪能的过程中，由于装置往往是固定式安装只能满足特定波浪条件的海况，且由于震动翼前端迎浪运动时会受到来流诱导阻力的影响，从而降低装置推力的产生，降低推进装置的效率。本发明针对船舶航行时不断变化的波浪情况，设计出一种可跟随波浪参数变化而调节的船舶波浪推进装置，如图1所示，该波浪推进装置可实现水平间距、入水深度的变化。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其包括固定滑道2、浮子组件、机翼组件、水平伸缩调节驱动组件和高度调节组件。其中，所述装置在双体船上对称布置；所述固定滑道2焊接固定连接在船舶的甲板上，所述固定滑道2上滑动配合的设置有由所述水平调节驱动组件驱动滑动的齿轮电机基座5；所述齿轮电机基座5上连接设置有所述高度调节组件，以便调节所述机翼组件的梯形翼17的高度；
所述高度调节组件的底部铰接设置在所述机翼组件上，所述浮子组件的下端铰接设置在所述机翼组件上；且所述浮子组件能够使得其浮子20在波浪的动能下进行垂向的升沉运动，并将该升沉运动转化为机翼组件的梯形翼17的纵摇运动，进而使梯形翼17产生水平向前的推力，为船舶航行提供动力或辅助动力。
在本实施例中，所述水平调节组件包括伸缩电机7、螺杆3和滚珠螺母6，其中，所述滚珠螺母6固定设置在所述齿轮电机基座5上，所述伸缩电机7固定在基座9上，所述基座9通过固定螺栓8固定在甲板上，所述伸缩电机7输出端与螺杆3连接，所述螺杆3与滚珠螺母6螺纹配合，通过所述螺杆3的转动驱动旋转电机基座5沿着所述滑道2滑动，进而实现机翼组件水平位置的调节。
其中，所述高度调节组件包括旋转齿轮电机4、齿轮13和升降齿条14，其中，旋转齿轮电机4固定在所述齿轮电机基座5上，所述旋转齿轮电机4与所述齿轮13传动连接，所述齿轮13与升降齿条14啮合，且所述升降齿条14可竖直升降导向的连接在所述齿轮电机基座5上，以便通过齿轮与升降齿条的啮合传动带动齿条连接件的上下移动，将输出功率通过齿轮13传递到升降齿条14上，进而实现机翼高度的调节。
所述机翼组件包括呈前后布置且两个完全相同且呈水平串列布置的梯形翼17、机翼连接杆18、旋转轴16，其中，所述梯形翼17呈水平布置，所述升降齿条的底部采用水平的旋转轴16与所述梯形翼17铰接布置，且使得所述梯形翼17能够绕所述旋转轴转动，所述梯形翼17的端部还与所述浮子组件铰接。
所述浮子组件包括机翼连接杆18、浮子连接件19和浮子20，其中，所述梯形翼17的端部固定设置有所述机翼连接杆18，所述机翼连接杆18的端部铰接在浮子连接件19的下端上，所述浮子连接件19的上端与所述浮子20固定连接，且所述浮子连接件19上下延伸布置，本发明通过将浮子连接件19的另一端与机翼连接件18的一端铰接，从而将浮子20的升沉运动转化为机翼17的纵摇运动，其中为保证机翼在不同波高海况下能在波谷时完全浸没在液面一下浮子连接件的长度可根据具体波高范围选择。
此外，在本发明中，所述船舶的船体弦侧还设置有弦侧滑道10，所述旋转电机基座5还与所述弦侧滑道10滑动导向配合。所述旋转齿轮电机基座5上还通过连接件11连接设置有上升降齿条固定件12和下升降齿条固定件15，所述升降齿条上下导向滑动的限位在上升降齿条固定件12和下升降齿条固定件15上，下升降齿条固定件15嵌入固定滑道10中并能在固定滑道10中随齿轮电机基座5同步运动。
作为较佳的实施例，所述水平调节组件与高度调节组件的调节范围为：水平调节距离为固定滑道长度，高度调节范围为机翼处于波谷下到完全出水的范围，具体的，所述水平调节组件调节范围为固定滑道2的长度，固定滑道长度可根据装置具体使用海域的波浪参数范围来确定，所述高度调节组件调节范围为最高可将机翼组件完全收出水面，最低可将机翼组件浸于使机翼组件处于波谷不出水的深度。所述梯形翼17的翼型由两个完全相同的梯形翼组合而成，其梯形翼的两端弦长与中心处弦长之比为0.5，所述浮子组件的浮子为椭球型浮子，以减少浮子本身产生的阻力。
本发明甲板上的伸缩电机7通过旋转带动与其连接的螺杆3旋转从而推动滚珠螺母6水平运动进而带动齿轮电机基座5以及齿轮电机4、升降齿条14、上升降齿条固定件12和下升降齿条固定件15一起水平运动，齿轮电机4旋转通过安装在其转轴上的齿轮13带动与齿轮啮合的升降齿条14以及与升降齿条连接的机翼组件和浮子组件实现高度调节，双体船两侧对称布置的电机同步运动，且各项运动互补干扰。
作为较佳的实施例，所述伸缩电机7和齿轮电机4均采用遥控式正反转电机，且均由电机控制器调节脉冲信号进行控制转动，可以实现顺时针逆时针旋转。
本发明的工作原理及工作过程如下：
本发明两侧甲板上对称布置的伸缩电机7旋转带动螺杆3旋转螺杆旋转带动滚珠螺母6水平移动从而带动齿轮电机基座5移动，进而实现机翼组件的水平距离调节，齿轮电机4旋转带动齿轮13旋转，齿轮13通过与升降齿条14啮合带动升降齿条14升降，升降齿14条通过旋转轴16带动机翼17升降，进而实现高度调节，浮子20工作时处于自由液面上，并随做用在其上的波峰与波谷做升沉运动，并通过浮子连接19件与机翼连接件18铰接，将浮子20垂向的升沉运动转化为机翼绕17旋转轴的纵摇运动，进而使机翼17产生水平向前的推力，为船舶航行提供动力或辅助动力。该发明工艺简单，操作方便，能够根据船舶航行区域的海况来调节机翼的水平间距与入水深度，保证了该装置使用的广泛性，由于浮子组件的存在很好的解决了在保证机翼不出水的情况下机翼要浸没水面以下一定深度，而随着水深增加波浪效能呈指数下降的难题，既浮子处于波浪波动最大的自由液面处，浮子能充分吸收自由液面处的能量，并通过浮子连接件与机翼连接件的铰接将运动转化为机翼的纵摇运动，保证了机翼纵摇运动的幅值，进而保证了该装置的推进效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，包括齿轮电机基座(5)、固定滑道(2)、浮子组件、机翼组件、水平调节驱动组件和高度调节组件，其特征在于，
所述固定滑道(2)固定连接在船舶的甲板上，所述固定滑道(2)上滑动配合的设置有由所述水平调节驱动组件驱动滑动的齿轮电机基座(5)；
所述齿轮电机基座(5)上连接设置有所述高度调节组件，以便调节所述机翼组件的梯形翼(17)的高度；
所述高度调节组件的底部铰接设置在所述机翼组件上，所述浮子组件的下端铰接设置在所述机翼组件上；且所述浮子组件能够使得其浮子(20)在波浪的动能下进行垂向的升沉运动，并将该升沉运动转化为机翼组件的梯形翼(17)的纵摇运动，进而使梯形翼(17)产生水平向前的推力，为船舶航行提供动力或辅助动力。
2.根据权利要求1所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述高度调节组件包括旋转齿轮电机(4)、齿轮(13)和升降齿条(14)，其中，旋转齿轮电机(4)固定在所述齿轮电机基座(5)上，所述旋转齿轮电机(4)与所述齿轮(13)传动连接，所述齿轮(13)与升降齿条(14)啮合，且所述升降齿条(14)可竖直升降导向的连接在所述齿轮电机基座(5)上，以便通过齿轮与升降齿条的啮合传动带动齿条连接件的上下移动，进而实现机翼高度的调节。
3.根据权利要求2所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述机翼组件包括呈前后布置的梯形翼(17)、机翼连接杆(18)、旋转轴(16)，其中，所述梯形翼(17)呈水平布置，所述升降齿条的底部采用水平的旋转轴(16)与所述梯形翼(17)铰接布置，且使得所述梯形翼(17)能够绕所述旋转轴转动，所述梯形翼(17)的端部还与所述浮子组件铰接。
4.根据权利要求1所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述浮子组件包括机翼连接杆(18)、浮子连接件(19)和浮子(20)，其中，所述梯形翼(17)的端部固定设置有所述机翼连接杆(18)，所述机翼连接杆(18)的端部铰接在浮子连接件(19)的下端上，所述浮子连接件(19)的上端与所述浮子(20)固定连接，且所述浮子连接件(19)上下延伸布置。
5.根据权利要求1所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述水平调节组件包括伸缩电机(7)、螺杆(3)和滚珠螺母(6)，其中，所述滚珠螺母(6)固定设置在所述齿轮电机基座(5)上，所述伸缩电机(7)固定在基座(9)上，所述基座(9)固定在甲板上，所述伸缩电机(7)输出端与螺杆(3)连接，所述螺杆(3)与滚珠螺母(6)螺纹配合，通过所述螺杆(3)的转动驱动旋转电机基座(5)沿着所述固定滑道(2)滑动，进而实现机翼组件水平位置的调节。
6.根据权利要求5所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述船舶的船体弦侧还设置有弦侧滑道(10)，所述旋转电机基座(5)还与所述弦侧滑道(10)滑动导向配合。
7.根据权利要求1所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述旋转齿轮电机基座(5)上还通过连接件(11)连接设置有上升降齿条固定件(12)和下升降齿条固定件(15)，所述升降齿条上下导向滑动的限位在上升降齿条固定件(12)和下升降齿条固定件(15)上，下升降齿条固定件(15)嵌入固定滑道(10)中并能在固定滑道(10)中随齿轮电机基座(5)同步运动。
8.根据权利要求5所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述伸缩电机(7)和齿轮电机(4)均采用遥控式正反转电机，且均由电机控制器调节脉冲信号进行控制转动。
9.根据权利要求1-8任意一项所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，
所述水平调节组件调节范围为固定滑道(2)的长度，固定滑道长度可根据装置具体使用海域的波浪参数范围来确定，所述高度调节组件调节范围为最高可将机翼组件完全收出水面，最低可将机翼组件浸于使机翼组件处于波谷不出水的深度。
10.根据权利要求1-8任意一项所述一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其特征在于，所述梯形翼(17)的翼型由两个完全相同的梯形翼组合而成，其梯形翼的两端弦长与中心处弦长之比为0.5，所述浮子组件的浮子为椭球型浮子。
技术总结
本发明公开了一种可调距、可收起的船舶波浪推进装置，其包括双体船、水平调节组件、高度调节组件、机翼组件和浮子组件，每个梯形翼通过连接杆与浮子连接杆铰接，每个梯形翼通过旋转轴与升降齿条连接，升降齿条与齿轮啮合，齿轮电机控制梯形翼的入水深度，且梯形翼绕旋转轴转动，水平调节组件通过伸缩电机工作推动相应组件水平调节，实现机翼的水平距离调节，浮子在自由液面上升沉并将其垂向的运动通过连接杆带动梯形翼转动进而产生船舶前进所需的动力，本装置属于被动式震荡水翼，采用浮子在自由液面处最大化的吸收波浪能带动水翼转动，很好的解决了为保证水翼在波浪中不出水必须浸没一定深度而机翼运动幅度随浸没深度增加成指数减小的问题。
技术研发人员：李冬琴;张冲
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：.07.08
技术公布日：.10.15
