本發(fā)明涉及空氣動(dòng)力艇領(lǐng)域，具體為太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇。

背景技術(shù)：

空氣動(dòng)力艇(airboat)是一種綜合運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)原理，采用空氣螺旋槳推動(dòng)，不受吃水限制的船艇，可在近岸水域、內(nèi)河水網(wǎng)地帶、灘涂沼澤地域和冰雪地域廣泛應(yīng)用。基于我國(guó)旅游業(yè)快速發(fā)展、濕地保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用等需求，空氣動(dòng)力艇的研發(fā)與應(yīng)用必將形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)。

隨著人們?nèi)找骊P(guān)注環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能減排已逐漸成為當(dāng)前各行業(yè)共同的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向?？諝鈩?dòng)力艇作為濕地最適宜的載運(yùn)工具，同樣存在能耗高和污染嚴(yán)重的問(wèn)題：

1.現(xiàn)有的空氣動(dòng)力艇多使用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通常采用空冷4缸或6缸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，或采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅耗油量大，同時(shí)污染物排放嚴(yán)重，還會(huì)產(chǎn)生高分貝刺耳的噪聲。這不僅會(huì)造成濕地環(huán)境污染，同時(shí)也影響乘員的舒適度，甚至危害健康；

2.現(xiàn)有的空氣動(dòng)力艇通過(guò)操縱設(shè)在空氣螺旋槳之后的轉(zhuǎn)向舵葉來(lái)改變運(yùn)動(dòng)方向。這種航向控制方式的機(jī)動(dòng)性較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)向、原地旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，很難適應(yīng)濕地障礙物多、水面環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)。

基于上述背景，本發(fā)明提供了太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇，在小艇頂部設(shè)計(jì)太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，采用“超級(jí)電容+鋰電池組”復(fù)合儲(chǔ)能，以回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置替代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向舵推進(jìn)，從根本上解決廢氣排放和噪音污染，同時(shí)提高小艇的機(jī)動(dòng)性，改善乘坐的舒適度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇，在小艇頂部設(shè)計(jì)太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚式的太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，并采用“超級(jí)電容+鋰電池組”復(fù)合儲(chǔ)能，以回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置替代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向舵推進(jìn)，從根本上解決廢氣排放和噪音污染，同時(shí)提高小艇的機(jī)動(dòng)性，改善乘坐的舒適度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇，包括船體、推進(jìn)裝置和儲(chǔ)能裝置，其中：在船體的上方裝有太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚，太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚上設(shè)有太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置；采用回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置，其包括空氣螺旋槳、推進(jìn)電機(jī)和用于控制該裝置的回轉(zhuǎn)舵角的回轉(zhuǎn)電機(jī)；所述儲(chǔ)能裝置為復(fù)合儲(chǔ)能裝置，主要由超級(jí)電容和鋰電池組組成，裝在船體的底艙上。

所述的太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，包括光伏組件和光伏控制器，其中：光伏控制器的輸入端與光伏組件連接，光伏控制器的輸出端與裝在船體的操縱裝置內(nèi)的能量管理及推進(jìn)控制模塊相連。

所述的光伏組件為柔性太陽(yáng)能電池。

所述的回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置，通過(guò)基座裝在船體的后部。

所述的復(fù)合儲(chǔ)能裝置，設(shè)有停船充電、啟動(dòng)加速和巡航三種工況的充放電模式：

①停船充電工況時(shí)，岸電充電樁和太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置通過(guò)裝在操縱裝置內(nèi)的能量管理及推進(jìn)控制模塊分別將電能快速充入超級(jí)電容和鋰電池組中；

②啟動(dòng)加速工況時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置和復(fù)合儲(chǔ)能裝置通過(guò)能量管理及推進(jìn)控制模塊的管理共同給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置供能，且太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能將優(yōu)先供能；

③巡航工況時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置和鋰電池組共同給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置供能；當(dāng)小艇的航速小于某一設(shè)定值時(shí)，由能量管理及推進(jìn)控制模塊控制太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置優(yōu)先將電能充入超級(jí)電容。

所述的能量管理及推進(jìn)控制模塊，由ABB AC500可編程序控制器、大電流繼電器、回轉(zhuǎn)和推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元組成，其中：所述的可編程序控制器，其模擬量輸入模塊連接到位于操縱裝置內(nèi)手柄下方的塑料旋轉(zhuǎn)電位器；ABB AC500可編程序控制器模擬量輸出模塊連接到大電流繼電器、回轉(zhuǎn)和推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。

所述的操縱裝置，由手柄、傳動(dòng)齒輪、塑料旋轉(zhuǎn)電位器和電源模塊組成，其中：電源模塊輸出正負(fù)電壓連接到塑料旋轉(zhuǎn)電位器的兩端，當(dāng)手柄通過(guò)傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)塑料旋轉(zhuǎn)電位器的軸旋轉(zhuǎn)，塑料旋轉(zhuǎn)電位器的中間抽頭輸出一個(gè)與手柄位移對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。

所述的操縱裝置由可編程序控制器接受操縱手柄的信號(hào)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后輸出控制回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置的轉(zhuǎn)速及回轉(zhuǎn)舵角，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述空氣動(dòng)力艇的運(yùn)動(dòng)控制。

所述的回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置在0-180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置設(shè)有防護(hù)網(wǎng)罩。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的有益效果：

(1)構(gòu)建“超級(jí)電容+鋰電池組”的復(fù)合儲(chǔ)能裝置為小艇供能，以電力推進(jìn)以代替原有的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為小艇提供動(dòng)力，解決現(xiàn)有空氣動(dòng)力艇的燃油消耗大、污染嚴(yán)重、噪音污染大等問(wèn)題；

(2)通過(guò)回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置驅(qū)動(dòng)小艇，即艇尾的螺旋槳可在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°，替代轉(zhuǎn)向舵，從而大大提高推進(jìn)效率，改善機(jī)動(dòng)性；

(3)在小艇頂部設(shè)計(jì)太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚式太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，所產(chǎn)生的電能可以充入鋰電池組，亦可直接輸出給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置供能。一方面可以為空氣動(dòng)力艇的乘坐空間遮陰擋雨，另一方面能夠增加空氣動(dòng)力艇的續(xù)航力。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇的整體示意圖。

圖2為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇的回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置示意圖。

圖3為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇的能流圖。

圖4為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇在停船充電模式時(shí)的示意圖。

圖5為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇在啟動(dòng)與加速模式時(shí)的示意圖。

圖6為本發(fā)明太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇在巡航模式時(shí)的示意圖。

圖中：1.光伏組件；2.太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚；3.操縱裝置；4.能量管理及推進(jìn)控制模塊；5.鋰電池組；6.船體；7.光伏控制器；8.超級(jí)電容；9.基座；10.回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置；11.空氣螺旋槳；12.推進(jìn)電機(jī)；13.回轉(zhuǎn)電機(jī)。

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的太陽(yáng)能回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)空氣動(dòng)力艇，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括船體6、太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置、復(fù)合儲(chǔ)能裝置、能量管理及推進(jìn)控制模塊4、回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10和操縱裝置3；所述船體6的上方設(shè)有太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚2，太陽(yáng)能雨陽(yáng)棚2上安裝光伏組件1；所述太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置包括光伏組件1和光伏控制器7；所述復(fù)合儲(chǔ)能裝置包括超級(jí)電容8和鋰電池組5，其作用是儲(chǔ)存能量，給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10及其他用電設(shè)備供能；所述能量管理及推進(jìn)控制模塊4位于操縱裝置3內(nèi)，其輸入端與太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置和岸電充電樁連接，其輸出端與復(fù)合儲(chǔ)能裝置及其他用電設(shè)備連接，該能量管理及推進(jìn)控制模塊4可實(shí)現(xiàn)全艇能量的動(dòng)態(tài)管理；所述操縱裝置3上設(shè)有操縱手柄，以及指示單元。

進(jìn)一步地，所述船體6的底艙安裝光伏控制器7和復(fù)合儲(chǔ)能裝置，船體后部設(shè)有基座9，基座9上設(shè)有回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10。

進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10包括空氣螺旋槳11、推進(jìn)電機(jī)12和回轉(zhuǎn)電機(jī)13，其中：推進(jìn)電機(jī)12的輸出軸與空氣螺旋槳11連接，推進(jìn)電機(jī)12為整船提供動(dòng)力?；剞D(zhuǎn)電機(jī)13用于控制回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10的回轉(zhuǎn)舵角。

進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置包括光伏組件1和光伏控制器7，其中：光伏組件1為柔性太陽(yáng)能電池，用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，光伏控制器7的輸入端與光伏組件1連接，光伏控制器7的輸出端與能量管理及推進(jìn)控制模塊4連接。

所述的光伏控制器7，可以采用山東博奧斯能源科技有限公司BNS240系列光伏控制器，其可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電功率調(diào)節(jié)、限壓限流保護(hù)功能。

所述能量管理及推進(jìn)控制模塊4，由ABB AC500可編程序控制器、大電流繼電器、回轉(zhuǎn)和推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元組成，其中：所述可編程序控制器模擬量輸入模塊連接到操縱裝置3，接受手柄位移對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；該可編程序控制器模擬量輸出模塊連接到大電流繼電器、回轉(zhuǎn)和推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。

進(jìn)一步地，所述超級(jí)電容8和鋰電池組5，設(shè)于船體6的底艙內(nèi)。

所述超級(jí)電容8，可以采用北京合眾匯能公司生產(chǎn)的HCAP系列模塊，多串聯(lián)的方式提升輸出電壓來(lái)組成電容組。

所述操縱裝置3，由手柄、傳動(dòng)齒輪、塑料旋轉(zhuǎn)電位器和電源模塊(±10V)組成，其中：電源模塊輸出正負(fù)電壓連接到塑料電位器的兩端，當(dāng)手柄通過(guò)傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)塑料電位器的軸旋轉(zhuǎn)，中間抽頭則輸出一個(gè)與手柄位移對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。

所述的復(fù)合儲(chǔ)能裝置，設(shè)有停船充電、啟動(dòng)加速和巡航3種工況的充放電模式，如下；

①停船充電工況時(shí)，岸電充電樁和太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置通過(guò)能量管理及推進(jìn)控制模塊4分別將電能快速充入超級(jí)電容8和鋰電池組5所組成的復(fù)合儲(chǔ)能裝置；

②啟動(dòng)加速工況時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置和復(fù)合儲(chǔ)能裝置通過(guò)能量管理及推進(jìn)控制模塊4的管理共同給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10供能，且太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能將優(yōu)先給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10供能；

③巡航工況時(shí)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置和鋰電池組5共同給回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10供能；當(dāng)小艇的航速小于某一設(shè)定值時(shí)，由能量管理及推進(jìn)控制模塊4控制太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置優(yōu)先將電能充入超級(jí)電容8。

進(jìn)一步地，所述操縱裝置3由可編程序控制器接受操縱手柄的信號(hào)，經(jīng)控制器邏輯運(yùn)算后輸出控制回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10的轉(zhuǎn)速及回轉(zhuǎn)舵角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小艇的運(yùn)動(dòng)控制。

進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10可在180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，整個(gè)回轉(zhuǎn)式電力推進(jìn)裝置10加網(wǎng)罩防護(hù)，以避免雜物卷入和保障乘客安全。

進(jìn)一步地，小艇離岸前已通過(guò)岸電充電樁對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能裝置充分充電，使空氣動(dòng)力艇具備較長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航能力。

以上僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或類似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，此外凡是在外觀等方面上進(jìn)行改進(jìn)而沒(méi)有脫離本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。