CN108457822A - 一种利用太阳热能的无人船动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳热能的无人船动力装置，包括外壳体、凸透镜、斯特林发动机和冷却装置；外壳体为箱体结构；斯特林发动机的气缸有两个，分别是水平的气缸和垂向的气缸；两气缸的一端通过气体导管连通；两气缸的另一端都分别设有活塞，两个活塞都通过活塞联杆与曲柄相连，两个曲柄通过曲柄销连接；曲柄分别与活塞联杆与曲柄销活动连接；曲柄销伸出两曲柄外，在曲柄销伸出的两端分别固连有曲轴板；两块曲轴板分别与一根曲轴联杆固连，一侧的曲轴联杆与传动齿轮箱相连，另一侧的曲轴联杆与飞轮相连；传动齿轮箱还与发电机的主轴相连；本发明提供一种以太阳热能为主要动力来源的，整体结构体积小，有利于平衡的利用太阳热能的无人船动力装置。

Description

一种利用太阳热能的无人船动力装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种利用太阳热能的无人船动力装置，该装置应用太阳热能驱动无人船，构成无人船用动力模块。

背景技术

进入21世纪以来，随着无人机、无人汽车等无人操控装备的大规模应用与研究，开发制造无人船的热潮也逐渐兴起。作为一种智能化设备，无人船常常以降低人工成本，保护人类安全为目的来代替人类去执行各种任务。随着无人船任务领域的不断拓宽，为了降低无人船的使用与制造成本，现有的一体化单一任务型无人船理念在逐步向模块化多样任务型无人船理念转变；与此同时，任务的复杂性与长期性对于无人船性能的要求，尤其是对续航力的要求也在不断提高，因此配合模块化多任务型无人船理念，实现无人船的长久续航力具有现实意义。

现有无人船用以实现长久续航的方法多为利用太阳能电池板吸收太阳能发电，然后将一部分电能用来驱动无人船工作，剩下的一部分电能则储存到蓄电池中作为太阳能不足时的能源补充。但是占用大块船体表面积的太阳能电池板不但不便于无人船的制造与任务模块的更换，而且给动力模块的一体化集成带来困难，因此设计一种便于拆装与制造，并实现一体化集成的动力模块是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在模块化船舶的理念基础之上，提供一种以太阳热能为主要动力来源的，整体结构体积小，有利于平衡的利用太阳热能的无人船动力装置。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种利用太阳热能的无人船动力装置，包括外壳体、凸透镜、斯特林发动机和冷却装置；所述外壳体为箱体结构；斯特林发动机和冷却装置设置在外壳体中；所述斯特林发动机包括飞轮、气缸、活塞曲柄机构和气体导管；所述活塞曲柄机构包括活塞、活塞联杆、曲柄、曲柄销、曲轴板和曲轴联杆；气缸有两个，分别是水平的气缸和垂向的气缸；两气缸的一端通过气体导管连通；两气缸的另一端都分别设有活塞，两个活塞都通过活塞联杆与曲柄相连，两个曲柄通过曲柄销连接；曲柄分别与活塞联杆与曲柄销活动连接；曲柄销伸出两曲柄外，在曲柄销伸出的两端分别固连有曲轴板；两块曲轴板分别与一根曲轴联杆固连，一侧的曲轴联杆与传动齿轮箱相连，另一侧的曲轴联杆与飞轮相连；传动齿轮箱还与发电机的主轴相连；气体导管内充有氦气；

所述凸透镜设置在外壳体上表面，凸透镜焦距处设有水平的气缸；

所述冷却装置包括冷却套、冷却水箱、输水管道和空气阀；所述冷却水箱分为左右两个，空气阀分别安装在两个冷却水箱上端；冷却套设置在垂向的气缸的外周，输水管道两端分别与冷却水箱和冷却套相连。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述外壳体为长方体箱体结构，由前面板、后面板、左面板、右面板、上面板和下面板组成方形空心结构；上面板设有开孔，凸透镜安装在开孔处，后面板下方安装有配电输出接口。

优选地，所述水平的气缸及气体导管由聚苯乙烯泡沫塑料包裹，且在水平的气缸的上方留有35mm-55mm的无包裹区域，供凸透镜的焦点光斑直接照射在水平的气缸的壁面上无包裹区域。

优选地，所述冷却套的内径为7.5-10.5cm，外径为13-16cm，长度为5-10cm；所述输水管道的直径为10cm。

优选地，所述气缸的内径为7-10cm，壁厚为5mm，长度为10-15cm；活塞的外径为7-10cm，内径为6.5-9.5cm，长度为5cm。

优选地，所述活塞连杆的长度为7-10cm，直径为1-3cm；所述曲柄的长度为9-14cm；所述曲柄销的长度为5-8cm；所述曲轴板的长度为6cm，宽为3cm，厚为2mm；曲轴联杆的长度为10cm。

优选地，所述飞轮的厚度为5cm，直径为15cm。

优选地，左右两个冷却水箱分别固定于左面板和右面板上。

优选地，所述气体导管的直径为2-5cm，总长度为44-60cm。

优选地，所述气体导管、飞轮、活塞、活塞连杆、曲柄、曲柄销、曲轴板和曲轴连杆均由不锈钢材料制成；气缸由氮化铝材料制成；所述冷却套由氮化铝材料制成；所述冷却水箱由铝合金材料制成；所述输水管道为铝合金管。

相对于现有技术，本发明具有以下技术优势：

1)无限续航力，没有任何废气排放，无污染。本发明将斯特林发动机作为动力装置，以凸透镜会聚太阳热能来驱动斯特林发电机工作，整个过程不需要消耗无人船舶自身的电能和燃料。由于太阳热能是取之不竭用之不尽的，因此本发明可以满足无人船舶长时间续航力的要求。与此同时，斯特林发动机作为一种内循环热机，不对外排放任何废气，因此使得本发明更加清洁环保。

2)相比较于太阳能发电模式，利用斯特林发动机具有更高的太阳能利用效率和更低的制造成本。现阶段所应用的太阳能电池板的能量转换效率多集中在10％-20％，虽然在利用单晶硅或半导体材料的情况下可以将转化效率提高到20％甚至30％以上，但是其制造成本也相应的大幅飙升，不利于大范围应用。与之相对比，现阶段斯特林发动机转化太阳热能的效率在30％左右，而且经过百余年的发展，斯特林发动机的相关技术及经验已经相对成熟，且其制造材料相对易得，因此可以在更低制造成本的情况下获得更高的能量转化效率。

3)符合模块化理念，一体化集成程度高。本发明将斯特林发动机、发电机集成到一个箱体之中整合为动力模块，整个模块与无人船本身的循环水***相连，并为无人船输出电能，这将原本复杂的动力***转化为类似于无人船内部的一个普通零件，实现了以单一整体完成复杂***工作，并大大简化了无人船的动力***设计工作。并且相比于现有太阳能电池板技术，采用斯特林发电机的动力模块体积更小，效率更高，不需要预留大量船体表面积。该动力模块将动力源，发电机，配电箱集中布置于箱体结构之中，无人船舶各用电器直接与箱体结构外的配电输出接口相连，相比于传统太阳能电池板、配电设备分散布置的形式减少了很多线路设计的麻烦。整个模块安装于船体之内，这使得其受到船体的保护，相比于整体暴露在外太阳能电池板更容易保证工作的可靠性和安全性。

4)通用性强，任务适应性好。应用模块化理念之后，本发明作为一个整体可以按照相应尺寸与任意无人船舶进行安装匹配，这大大加强了整个动力模块的通用性。与此同时，本发明设置有九个对外配电输出接口，无人船舶可根据其装备特点和任务需求自由搭配线路连接方式，这大大提高了整个动力模块的任务适应性。

5)拓宽了斯特林发动机的驱动方法与应用领域，增加了无人船舶动力的多样性。在传统领域中，斯特林发动机多以燃烧热能驱动，进而作为AIP潜艇的动力源。而本发明则将斯特林发动机作为无人船舶的根本动力来源，并利用凸透镜会聚太阳光驱动斯特林发动机，这使得斯特林发动机的应用不再局限于军用等特殊用途，驱动能源也有了多样化选择。而本发明的引入也同样丰富了无人船舶的动力样式，这使得本领域人员在动力方面可以有更加多样和自由的选择。

6)结构简单，便于制造，安装和维修。本发明运用了部分模块化的思想，将整个动力模块划分为斯特林发动机、发电机、冷却装置、减速传动齿轮箱、外壳体五个部分，五个部分各自相对独立，因此各部分的制造、安装与维修都可以独立进行，从而使得这三项工作更加简化。

7)改进了斯特林发动机利用太阳热能的形式，更加有利于其在无人船舶上的应用。首先采用镶嵌于上面板的凸透镜作为捕捉太阳热能的工具，有利于实现动力模块的一体化构型，并保证动力模块的密封性能。其次相比较于用凹面镜会聚太阳光的形式，凸透镜的折射原理保证了凸透镜在与阳光处于任意角度下，焦点始终固定在同一位置，而无需像凹面镜一样时刻保持与太阳光正对，降低了动力模块操作控制的难度，便于大规模广泛应用。

8)在保证冷却效果相对较好的情况下可以在一定程度上减小无人的摇晃。由于无人船尺寸相对较小，因此在海上极易受到波浪作用的影响产生很大程度的摇晃。在这种情况下，储存于冷却水箱中的水会在由冷却套，冷却水箱，输水管道三者组成的冷却水***中流动起来。冷却水的流动不但可以及时带走斯特林发动机的热量并在运动过程中逐渐向外辐射出去，而且由于水的运动相对于无人船摇晃具有一定的相位差，因此会产生一个抵抗摇晃的力矩从而提高无人船在海中航行时的稳定性。

附图说明

图1是本发明利用太阳热能的无人船动力装置的装配示意图。

图2是图1中冷却装置的示意图。

图3是图1中活塞曲柄机构示意图。

图4是球面凹面镜与斯特林发动机方位示意图。

图5是弧面凹面镜与斯特林发动机方位示意图。

图中示出：上面板1，右面板2，后面板3，左面板4，前面板5，下面板6，凸透镜7，气缸8，减速传动齿轮箱9，发电机10，飞轮11，气体导管12，活塞曲柄机构13，冷却套14，冷却水箱15，输水管道16，固定板17，固定螺丝18，配电输出接口19，空气阀20，活塞21，活塞联杆22，曲柄23，曲柄销24，曲轴板25，曲轴联杆26，斯特林发动机27，球面凹面镜28，弧面凹面镜29。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1、2、3所示，一种利用太阳热能的无人船动力装置，包括外壳体、凸透镜7、斯特林发动机和冷却装置；外壳体为箱体结构；斯特林发动机和冷却装置设置在外壳体中。

外壳体优选为长方体箱体结构，由上面板1、右面板2、后面板3、左面板4、前面板5和下面板6组成方形空心结构；上面板1设有开孔，凸透镜7安装在开孔处，后面板下方安装有配电输出接口19。上面板1、右面板2、后面板3、左面板4、前面板5、下面板6等六块面板由硬质PVC材料制成，构成整个动力模块的外壳体，其中前后面板宽度优选范围32-40cm，长度优选范围60-70cm，厚5mm；左右面板长度优选范围100-110cm，宽度优选范围32-40cm，厚5mm；上下面板长度优选范围100-110cm，宽度优选范围60-70cm，厚5mm。其中上面板1上留有直径60cm的开孔，供凸透镜7安装，凸透镜7焦距为10cm，其焦点处布置有斯特林发动机水平的气缸8；后面板3下端安装有配电输出接口19，配电输出接口19与发电机10输出线路相连，其中配电输出接口19的型号为QSX-QT-8+1，发电机10额定功率为200W。剩余所有部件均布置于外壳体内部。

气缸8、气体导管12、活塞曲柄机构13和飞轮11等构成斯特林发动机13；如图3所示，活塞21、活塞联杆22、曲柄23、曲柄销24、曲轴板25和曲轴联杆26等构成活塞曲柄机构。气缸8有两个，分别为水平的气缸和垂向的气缸；水平和垂向的气缸均由氮化铝材料制成，一端与气体导管12密闭连接，另一端由活塞21密封，活塞21可以在气缸内***，水平的气缸和垂向的气缸的一端通过气体导管12连通；两气缸的另一端都分别设有活塞21，两气缸的活塞21都通过活塞联杆22与曲柄23相连，两个曲柄通过曲柄销24连接；曲柄23分别与活塞联杆22与曲柄销24活动连接，曲柄销24伸出两曲柄外，在曲柄销24伸出的两端分别固连有曲轴板25；两块曲轴板分别与一根曲轴联杆26固连，一侧的曲轴联杆与传动齿轮箱9相连，另一侧的曲轴联杆与飞轮11相连；传动齿轮箱9还与发电机10的主轴相连；气体导管12内充有氦气。传动齿轮箱9的传动比优选为1:1。

两气缸8的结构优选相同，气缸的内径优选为7-10cm，壁厚范围5mm，长度优选为10-15cm，气缸8内平均气压为5MPa-10MPa；活塞21外径优选为7-10cm，内径优选为6.5-9.5cm，长度优选为5cm；气体导管12直径优选为2-5cm，总长度优选为44-60cm；水平的气缸8及气体导管12由聚苯乙烯泡沫塑料包裹，且在水平的气缸8的上方留有35mm-55mm的无包裹区域，供凸透镜7焦点光斑直接照射在水平的气缸8的壁面上。

气体导管12、飞轮11、活塞21、活塞连杆22、曲柄23、曲柄销24、曲轴板25、曲轴连杆25、固定螺丝18、固定板17均由不锈钢材料制成，其中飞轮11的厚度优选为5cm，直径优选为15cm；活塞21外径优选为7-10cm，内径优选为6.5-9.5cm，长度优选为5cm；活塞连杆22优选为7-10cm，直径优选为1-3cm；曲柄23的长度优选为9-14cm；曲柄销24长度优选为5-8cm；曲轴板25长度优选为6cm，宽优选为3cm，厚优选为2mm；曲轴联杆26长度优选为10cm；固定板17宽度优选为4-10cm，厚度优选为5mm，其上所开的螺孔直径为1cm。整个斯特林发动机27由12个固定螺丝18和6个固定板17分别固定于前面板5和下面板6上。

冷却套14、冷却水箱15、输水管道16、空气阀20等四个零件组成冷却装置。其中冷却水箱15分为左右两个，分别固定于左面板4和右面板2上，空气阀20安装在冷却水箱15上端；冷却套14包裹在垂向的气缸8的外周，输水管道16两端分别于冷却水箱15和冷却套14相连，冷却水可以在冷却套14，冷却水箱15，输水管道16内自由流动。其中冷却套14由氮化铝材料制成，内径优选为7.5-10.5cm，外径优选范围为13-16cm，长度优选范围为5-10cm；输水管道16为铝合金管，直径优选为10cm；冷却水箱15则由铝合金材料制成，主尺度为40cm×15cm×10cm。

下面结合图1、2、3、4、5说明一种利用太阳热能的无人船动力装置的运作原理及其技术优势。

阳光经凸透镜会聚之后在斯特林发动机水平的气缸8的表面上形成焦点。由于斯特林发动机水平的气缸8由氮化铝材料制成，因此在焦点的持续照射下，热量经斯特林发动机水平的气缸8的壁面传导进水平的气缸8内部，从而使水平的气缸8内的温度升高。

当水平的气缸8内温度升高以后，水平的气缸8内所充的氦气吸收热量从而达到高能量状态，体积膨胀。膨胀的氦气在水平的气缸8向两侧运动，一部分推动水平的气缸活塞19运动，一部分经由气体导管12进入垂向的气缸8中。随着膨胀氦气不断进入垂向的气缸8中，垂向的气缸8中不断增多的氦气会推动垂向的气缸中活塞21运动。此时，水平的气缸中活塞21和垂向的气缸中活塞21的运动均会经由曲柄23和曲轴连杆26传导至飞轮11和减速传动齿轮箱9。由于氦气膨胀之后对外做功，因此其内能减小。与此同时，进入垂向的气缸8的氦气所含的剩余热量会经过由导热陶瓷制成的垂向的气缸8的壁面和冷却套14的壁面传导给冷却套14内的冷却水，由此使整个斯特林发动机13内的氦气回归至初始的能量状态。而转动起来的飞轮11具有很大的惯性，因此在飞轮11的惯性作用下，垂向的气缸活塞21将垂向的气缸8内的氦气通过气体导管12压回水平的气缸8内。与此同时水平的气缸活塞21也同样向反方向运动使水平的气缸8内的体积减小，直至回归到初始位置，由此完成斯特林发动机13的工作循环。

经由曲轴联杆26传到至减速传动齿轮箱9的转矩，将会通过减速传动齿轮箱9变速之后传递给发电机10的主轴，进而带动发电机10工作，产生电能。发电机10所产生的电能会经过相应的输送电路传输至配电输出接口19处。当有用电设备连接至配电输出接口19时，配电输出接口19会根据用电需求自动对外输出电能，从而保证无人船各项设备的正常运转。

在重力作用，储存于左右两个冷却水箱15中的水会沿着输水管道16流入冷却套14中，保证斯特林发动机27的冷却需求。安装在冷却水箱15上端空气阀20使得整个冷却***与空气相连，形成一个连通器结构，这样可以使冷却水可以在冷却水箱15，输水管道16和冷却套14之间自由流动起来。当无人船在波浪作用下产生摇晃时，储存于冷却***内的冷却水由于自身惯性的缘故会滞后于船舶摇晃在冷却***中流动起来，根据运动学原理，处于同一运动***内的无人船船体和冷却水的加速度一致，但由于冷却水滞后于船体运动，其在冷却***内的流动速度会始终小于船体晃动的速度。在这种情况下，以船体为参考系，冷却水表现为向船体晃动方向相反的方向流动，因此使得在船体摇晃的瞬时静态状态下，冷却水对于无人船的作用力是与波浪作用于无人船的摇晃作用力是相反的，由此可以抵消掉一部分波浪作用给无人船的摇晃作用力，提高无人船在航行过程中的稳定性。

另一方面，在冷却水在冷却***自由流动的过程中，冷却套14内的高温冷却水会随之流出冷却套14，输水管道16内的低温冷却水流入冷却套14内，这相当于对冷却套14内的冷却水进行补充和替换，保证了冷却套14内始终充满低温冷却水；而从冷却套14内流出的高温冷却水会与流入方向的输水管道16内的低温冷却水相混合，并利用铝合金材料良好的导热性能将热量从输水管道16和冷却水箱15向外散发出去，从而使整个冷却***具有良好的热交换效率。

由于斯特林发动机13的两个气缸19均由氮化铝材料制成，因此可以在水平的气缸8处将作为热源的太阳热能高效均匀的吸收并用于使氦气膨胀做功，而剩余热量可以迅速在垂向的气缸8处被以冷却水为代表的冷源带走，使氦气回归能量低态，进而开始下一次工作循环。在该循环过程中，由凸透镜7所会聚的太阳光温度可以达到1000K以上，而冷却水的温度在处于288K-300K的范围之中，由此产生的超过700K以上的温差可以使氦气的体积变化非常明显。同时由于无人船所需能量相对较小，且相对小体积的气缸使得氦气体积的膨胀收缩更加迅速，所以在本发明给定的条件下，该动力模块可以高效的为无人船输出200W左右的能量，满足无人船舶的能源需求。

下面通过对比凹面镜和凸透镜的特点进一步说明本发明所具有的技术优势。

首先根据实际情况选取条件如下，太阳光能量密度为800W/m²，凸透镜直径为60cm，焦距为10cm，透光率为0.9，凹面镜面积为0.3m²，反射率为0.95。利用所述数据可以计算得到凸透镜聚光能量为：

0.3×0.3×π×800×0.9≈203.58W

凹面镜聚光能量为：

0.3×800×0.95＝228W

在利用凹面镜聚光的情况下，斯特林发动机和凹面镜会有如图4、图5所示的位置关系，球面凹面镜28在斯特林发动机27正下方，可旋转的弧面凹面镜29以一定倾角布置在斯特林发动机27旁边。采用图4所示布置形式时，根据光学理论可知，球面凹面镜28的焦距f为球面凹面镜28曲率半径R的一半，当球面凹面镜28的焦距f小于等于10cm时，球面凹面镜28形状为一半径R小于20cm的球面，焦点f在球面圆心的正下方10cm处，考虑到斯特林发动机27最小约为51×51×14cm的尺度与球面凹面镜28最大为40cm的开口直径，凹面镜28的焦点将无法照射在斯特林发动机27的气缸上，则图4所示布置形式无法实现以太阳热能驱动斯特林发动机工作的设计目标；当球面凹面镜28的焦距f大于10cm时，随着焦距的增大，斯特林发动机27与球面凹面镜28之间的距离逐渐增大，球面凹面镜28曲度逐渐降低，使得焦点可以照射在斯特林发动机27气缸之上，但这种情况下也会使得整个动力模块的尺寸随之增大，不利于在要求尺寸较小的无人船上应用。根据斯特林发动机27尺寸可知，球面凹面镜28焦点处剖面圆最小应为0.51m，利用剖面圆几何特点可以求得此时球面凹面镜曲率半径为：

又根据重积分可以推导出凹面镜28面积为：A＝2πRh

式中，A为球面凹面镜28面积，R为球面凹面镜28的曲率半径，h为球面凹面镜28的深度，即球面凹面镜28开口圆圆心到凹面镜28最低端的距离。根据球面凹面镜28面积为0.3m²可以计算出球面凹面镜28的深度为0.162m，可知此时凹面镜28开口圆直径大于0.51m，所以可以得到球面凹面镜28的最小焦距为0.147m>0.1，因此采用图4方案需要比本发明方案更多的空间。

而对于图5所示的布置方案，弧面凹面镜29尺寸同样要满足最小焦距为0.147m的条件，与此同时，在焦距最小条件下还要实现弧面凹面镜29结构的自由转动，因此首先根据开口圆几何特征求得开口圆直径为

弧面凹面镜29在工作时以焦点所在铅垂线为轴心进行旋转，根据广州地区的阳光照射角度，弧面凹面镜29以与水平面20度倾斜布置，弧面凹面镜29曲率圆心角为126度，由此计算得到弧面凹面镜29上的点到旋转轴心的距离范围为：

0≤d≤0.291

所以弧面凹面镜29上的点的最大轨迹圆直径为0.582m>0.4m,由此可知，采用图5的布置方式会造成动力模块尺寸增大，不利于动力模块在无人船平台上的应用。

从另一个角度来说，根据凹面镜聚光特点可知，斯特林发动机需布置在凹面镜与太阳之间，所以斯特林发动机会遮挡一部分光线。由于斯特林发动机的尺度与凹面镜尺度相差不大，所以会使得被遮挡的光线增多，进而使得凹面镜聚光的效果大打折扣。而采用本发明的方法，凸透镜布置在斯特林发动机与太阳之间，不会出现斯特林发动机遮挡光线的情况，因此相比之下，本发明所采取的方案更具优势。

Claims (10)

1.一种利用太阳热能的无人船动力装置，特征在于：包括外壳体、凸透镜、斯特林发动机和冷却装置；所述外壳体为箱体结构；斯特林发动机和冷却装置设置在外壳体中；所述斯特林发动机包括飞轮、气缸、活塞曲柄机构和气体导管；所述活塞曲柄机构包括活塞、活塞联杆、曲柄、曲柄销、曲轴板和曲轴联杆；气缸有两个，分别是水平的气缸和垂向的气缸；两气缸的一端通过气体导管连通；两气缸的另一端都分别设有活塞，两个活塞都通过活塞联杆与曲柄相连，两个曲柄通过曲柄销连接；曲柄分别与活塞联杆与曲柄销活动连接；曲柄销伸出两曲柄外，在曲柄销伸出的两端分别固连有曲轴板；两块曲轴板分别与一根曲轴联杆固连，一侧的曲轴联杆与传动齿轮箱相连，另一侧的曲轴联杆与飞轮相连；传动齿轮箱还与发电机的主轴相连；气体导管内充有氦气；

所述凸透镜设置在外壳体上表面，凸透镜焦距处设有水平的气缸；

所述冷却装置包括冷却套、冷却水箱、输水管道和空气阀；所述冷却水箱分为左右两个，空气阀分别安装在两个冷却水箱上端；冷却套设置在垂向的气缸的外周，输水管道两端分别与冷却水箱和冷却套相连。

2.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述外壳体为长方体箱体结构，由前面板、后面板、左面板、右面板、上面板和下面板组成方形空心结构；上面板设有开孔，凸透镜安装在开孔处，后面板下方安装有配电输出接口。

3.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述水平的气缸及气体导管由聚苯乙烯泡沫塑料包裹，且在水平的气缸的上方留有35mm-55mm的无包裹区域，供凸透镜的焦点光斑直接照射在水平的气缸的壁面上无包裹区域。

4.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述冷却套的内径为7.5-10.5cm，外径为13-16cm，长度为5-10cm；所述输水管道的直径为10cm。

5.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述气缸的内径为7-10cm，壁厚为5mm，长度为10-15cm；活塞的外径为7-10cm，内径为6.5-9.5cm，长度为5cm。

6.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述活塞连杆的长度为7-10cm，直径为1-3cm；所述曲柄的长度为9-14cm；所述曲柄销的长度为5-8cm；所述曲轴板的长度为6cm，宽为3cm，厚为2mm；曲轴联杆的长度为10cm。

7.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述飞轮的厚度为5cm，直径为15cm。

8.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：左右两个冷却水箱分别固定于左面板和右面板上。

9.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述气体导管的直径为2-5cm，总长度为44-60cm。

10.根据权利要求1所述的利用太阳热能的无人船动力装置，其特征在于：所述气体导管、飞轮、活塞、活塞连杆、曲柄、曲柄销、曲轴板和曲轴连杆均由不锈钢材料制成；气缸由氮化铝材料制成；所述冷却套由氮化铝材料制成；所述冷却水箱由铝合金材料制成；所述输水管道为铝合金管。