1、中文 4200 字 ， 3100 单词， 1.6 万英文字符 出处： Hine R, Willcox S, Hine G, et al. The Wave Glider: A Wave-Powered autonomous marine vehicleC/ IEEE, 2009:1-6. 波浪滑翔机：一种波浪驱动的海洋自主运载工具 Roger Hine, Scott Willcox, Graham Hine, and Tim Richardson Liquid Robotics, Incorporated 1901 Embarcadero Rd., Suite 106 Palo Alto, C
2、A 94303 摘要 波浪滑翔机是一种新型的自主海洋运载工具，它的独特性在于具有能利用海洋波浪能直接作为平台驱动的能力。 本文概述了波浪滑翔机的结构和功能，并且提出了我们制造的几种样机和当前一代的滑翔机产品通过大量海试得出的测试结果 。装置的表现情况在各种海洋环境条件下得到了描述。装置完成长时间大范围任务的稳定性和机动性也已经得到验证。装置的自动控制架构，也可以解释为监测平台作为外部控制和基于 web 的接口。最后，我们讨论了几种当前已经开发出的或者正在开发的这种装置。 介绍 波浪滑翔机是一种新型的波浪驱动、持续工作的海洋机构。 Roger Hine，这种机构的主要发明人和 Liquid Ro
3、botics 公司的 CEO，在 2005 年就开始了 波浪滑翔机的开发工作，梦想着设计一种新型的无需昂贵的深水锚或者船来运作的海洋监测装置。受到起初样机设计的立即 成功的鼓励， Hine 先生和几个同事建立了 Liquid Robotics。在 2007 年，为了对此平台在科研、商业和军事方面的进一步的发展。波浪滑翔机的关键创新点在于它能利用海洋中丰富的波浪能为机构提供源源不断的动力。两个太阳能电池板为这个装置的控制电路、信息传输系统和负载持续的充电。 表一给出了第一代波浪动力滑翔机的结构、运动能力等各方面的参数。 平台结构和运动原理 波浪滑翔机是由水下牵引机和通过柔性缆绳连接的水上浮体组成
4、的双体结构。波浪滑翔机受到深水波浪能的驱动并将其转化为向前运动的推动力，且方向独立于波浪运动的方向。图2。波浪驱动系统是纯的机构，中间没有电能的收集与转化。就像一架飞机在空中向前运动，机翼 可以产生一个向上的升力。波浪滑翔机相对于深水的垂直运动可以让它的翼板将这个向上的运动转化成一个向前的推动力。当波浪经过其表面，水下滑翔机可以拖动水上浮体沿着预定的方向运动。水上浮体与水下牵引机的分离是一个关键的设计点。 工程样机和第一代波浪动力滑翔机产品已经完成了 超过 42000 海里的运动和 从 2009 年 8 月21 号开始 最长持续 247 天的任务。 2.推进性能和持续性 在海洋波浪中有易获得的
5、持续的能量，水下滑翔机利用这种能量可以在典型海域一到三英尺浪高的条件下保持 1.5kts 的平均速度。波浪滑翔机向前运动的速度取决于水面波浪的振幅，浮体提供的浮力和水下滑翔机的重量。 波浪滑翔机的浮力和重力，缆绳的长度调整保证了它无论是在平静海域还是波浪较大的海域都可以获得充足的波浪驱动表现能力。 A.高海况 波浪动力滑翔机装置在设计时已经考虑到了承受极端海况的能力。最终，波浪滑翔机的承受能力只受它的翼板的限制，正如它的驱动力是充分的不受限制的。在 2007 年的 Flossie飓风中，波浪滑翔机已经证明了其可以承受 10 英尺的海浪和 40+的风速。当时 “Red Flash”号波浪滑翔机正
6、在加利福尼亚海岸进行调查。除了它的工程组件，波浪滑翔机同样展现了它海锚的自然特性，这可以帮助它度过极端天气。当海面变得极度波荡时，波浪滑翔机似乎在挖波浪一样。浮体的浮力可以被水下滑翔机的垂直拖动克服，并且带动水上浮体穿过中间的大波浪。这种 表现就像一个自然的统治者一样把施加在机构上的 最大力限制住了。未来的设计可以通过加强翼板和提供一个可以限制水翼摆动角度的机构来突出这种特点。总而言之，水下滑翔机已经展示了其可以在极端海况中正常运行超过八个月的令人赞叹的强度。 B.低海况 相反的非常平静的海况也给波浪滑翔机成功的完成任务制造了挑战。没有了可以利用的波浪能，波浪滑翔机可能将不会维持制定航线，并且不可以保持它的位置。万幸的是，海洋极少情况下是平静的，并且没有多少时间可以保持这种平静。正如在图 4 里描述的一样，波浪滑翔机已经被设计成可以实现充分的前 行速度，即使是在非常温和的海况中（例如波高仅有几英尺或更少）。即使在这些极端平静的状况下 ，波浪滑翔机也能够维持 0.25 到 0.5kts 左右的前行速度。这个速度已经充分允许装置面对典型
