一種小型多功能太陽能雙體無人艇的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無人艇，特別涉及一種小型多功能太陽能雙體無人艇。
【背景技術】
[0002]在智能海洋環境數據監測探測中，采用方法大致分為兩大類:一類是采用資料浮標、潛標，根據不同的任務搭載不同的測量模塊；另一類是利用無人水面艇(USV)或水下機器人(AOV)(如水下滑翔機)作為移動監測平臺的水下(面)自航式海洋觀測平臺。這兩類中，浮標類環境數據監測探測已經廣泛應用，但其缺少機動性；而后者的研制則需具備極高的技術含量(特別是在智能控制這塊上)，同時需要進行極復雜的前期調研工作。
[0003]山東省科學院海洋儀器儀表研究所研制的“SBF3-1”波浪浮標，以及加拿大AXYS公司研制的3m水文氣象觀測浮標，兩款浮標在國內外都具有一定的代表性。但二者均不具備自航及避障能力，屬于定點投放型。進行大面積的海洋環境監測工作，需大量投放使用，增加成本的同時影響船只正常航行。故對浮標類進行海洋環境監測工作具有一定的局限性。
[0004]水下滑翔機雖然滿足了機動性和智能化的要求，但其搭載模塊較少，由于只能使用自身浮力的調整來驅動，在水下只可做鋸齒形以及螺旋回轉軌跡航行，其航跡控制和定位精度較低，航速較慢，在大風浪的海面會出現隨波逐流的情況。
[0005]單體無人艇由于未知海況的影響，可能無法保證其航行可靠性，缺乏良好的耐波性和穩性，主流無人艇多數為單體船船型，雙體船船型的無人艇較少，對于雙體無人艇的研究也較少；多數無人艇總長大都在3米以上，載荷在I噸以上，其進行海洋環境監測過程中，需要亢長的準備工作以及大量的人力物資；主流無人艇動力來源是燃料，如汽油、柴油或甲醇，巨大的噪音會影響采集工作，產生的有害氣體污染環境，同時還要攜帶額外的燃料箱，其續航力以及安全可靠性是個很大的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種小型多功能太陽能雙體無人艇，可以完成相應的海洋環境監測任務，同時能夠及時回傳采集數據，且高效、環保、智能化一體。
[0007]為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現的:
一種小型多功能太陽能雙體無人艇，其特點是，包含:
無人艇本體，所述的無人艇本體包含一對片體，用于無人艇浮在水面上；一對連接橋，其分別架設在一對片體之間；設置在一對連接橋之間的墊板，且與一對連接橋形成一立式結構；設置在墊板下表面的主船體；
設置在無人艇本體上的電力系統、推進系統和控制系統。
[0008]所述的電力系統包含:
太陽能電池組，其設置在墊板的上表面；
蓄電池基座，其設置在片體內； 蓄電池，其設置在蓄電池基座，且與太陽能電池組相連。
[0009]所述的推進系統包含:
一對電機，其分別設置在兩個片體內；
對應連接在每個電機輸出端的螺旋槳，所述的螺旋槳設置在片體外部。
[0010]所述的控制系統包含:
處理器；
數據采集器，其連接處理器輸入端，用于采集海洋環境參數；
數據存儲器，其連接處理器輸出端。
[0011]所述的控制系統還包含:
通訊天線、定位導航模塊，其分別與處理器相連。
[0012]所述的數據采集器包含:環境監測氣象儀、波浪傳感器、溫鹽深剖儀、多普勒剖面儀或攝像機中的一種或者幾種。
[0013]其中一個所述的連接橋通過第一鉸鏈與片體相連，另一個所述的連接橋通過第二鉸鏈與片體相連，且所述的第一鉸鏈與第二鉸鏈的朝向不同。
[0014]所述的無人艇本體還包含若干對橫梁，其分別間隔設置一對片體之間。
[0015]所述的片體采用有機玻璃制成。
[0016]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
1、該艇能夠攜帶各種監測儀器，定點海域內長時間進行海洋環境監測；
2、該艇實現純電力驅動，配備太陽能電池板，實現“綠色環保”；
3、該艇實現智能化設計，具備自主巡航功能以及避障功能；
4、該艇具備抵抗一定級數的風阻浪阻的能力，具有良好的耐波性和穩性；
5、該艇實現模塊化設計，便于拆裝。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一種小型多功能太陽能雙體無人艇的立體圖；
圖2為本發明一種小型多功能太陽能雙體無人艇的的總布局圖；
圖3為本發明控制系統的框圖；
圖4為第一鉸鏈的連接示意圖；
圖5為第二鉸鏈的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。
[0019]如圖1所示，一種小型多功能太陽能雙體無人艇，包含:無人艇本體，設置在無人艇本體上的電力系統、推進系統和控制系統；無人艇本體包含一對片體11，用于無人艇浮在水面上，片體11 一端設為無人艇艏部，另一端設為無人艇艉部；一對連接橋12，其分別架設在一對片體11之間；設置在一對連接橋12之間的墊板13，且與一對連接橋12形成一立式結構；設置在墊板13下表面的主船體14。
[0020]如圖2所示，上述的電力系統包含:太陽能電池組21，其設置在墊板13的上表面；蓄電池基座22，其設置在片體11內；蓄電池23，其設置在蓄電池基座22，且與太陽能電池組21相連。
[0021]上述的推進系統包含:一對電機31，其分別設置在兩個片體11內；對應通過滑動軸承連接在每個電機31輸出端的螺旋槳32，所述的螺旋槳32設置在片體外部。
[0022]如圖3所示，上述的控制系統包含:處理器41 ;數據采集器42，其連接處理器41輸入端，用于采集海洋環境參數；數據存儲器43，其連接處理器41輸出端，該處理器41為單片機。
[0023]上述的控制系統還包含:定位導航模塊44，其分別與處理器41相連，本實施例中定位導航模塊44為北斗衛星定位導航模塊。
[0024]上述的數據采集器包含:EMM-04型的環境監測氣象儀425、波浪傳感器421、溫鹽深剖儀422、多普勒剖面儀423或攝像機424中的一種或者幾種。
[0025]該無人艇還包含漫反射式避障傳感器模塊6，其根據周圍障礙物的距離設置，控制螺旋槳的轉向及轉速，避免了無人艇的碰撞。
[0026]為了解決無人艇的通訊問題，本發明設置一個通訊天線7。
[0027]在具體使用時，其中一個連接橋通過第一鉸鏈51與片體相連，另一個連接橋通過第二鉸鏈52與片體相連，且所述的第一鉸鏈與第二鉸鏈的朝向不同，參見圖4第一鉸鏈橫向設置，即連接橋只能橫向移動，參見圖5第二鉸鏈縱向設置，即連接橋12只能縱向移動，增加了橫向和縱向強度，主船體也不易傾覆。
[0028]考慮到設計海況中應有的風浪級數，極其容易對機械結構產生損壞，故本設計為了固定片體的橫向方向，在一對片體之間間隔設置一對橫梁。
[0029]上述的片體采用有機玻璃制成，且無人艇艏部為尖翹艏，相比一般的錐形艏以及魚雷型艏而言，其興波阻力更小。
[0030]該雙體無人艇擁有多種優勢，將來在海洋環境監測和數據采集領域會體現其巨大的應用價值:
其一，把雙體船的概念與無人艇的概念結合起來設計，使得該船具備雙體船耐波性好以及橫穩定性高的特點，同時具備了無人艇隱身、智能的特點；
其二，該艇純電力驅動，電力系統方面還配備了太陽能電池組以及蓄電池組。太陽能資源沒有枯竭危險，且資源分布廣泛，受地域限制小；無噪聲，穩定性良好；維護保養簡單，維護費用低；
其三，該艇船艏為尖翹艏，相比一般的錐形艏以及魚雷型艏而言，其興波阻力更小； 其四，該艇實現自動巡航功能，同時具備避障功能；
其五，該艇片體近似一整體，片體所用材料均為有機玻璃。圓柱形平行中體與尾部錐體連接部分可拆卸，連接方式為螺紋連接，同時還基本保證了片體的水密性；
其六，該艇結構上多數采用鉸接方式，所有鋼結構零件均可拆卸，避免了強制固定帶來的應力無法傳遞的弊端。
[0031]其七，該艇能夠搭載海洋環境監測儀器設備，進行海洋環境水文信息勘探調查。
[0032]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，包含: 無人艇本體，所述的無人艇本體包含一對片體，用于無人艇浮在水面上；一對連接橋，其分別架設在一對片體之間；設置在一對連接橋之間的墊板，且與一對連接橋形成一立式結構；設置在墊板下表面的主船體； 設置在無人艇本體上的電力系統、推進系統和控制系統。2.如權利要求1所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的電力系統包含: 太陽能電池組，其設置在墊板的上表面； 蓄電池基座，其設置在片體內； 蓄電池，其設置在蓄電池基座，且與太陽能電池組相連。3.如權利要求1所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的推進系統包含: 一對電機，其分別設置在兩個片體內； 對應連接在每個電機輸出端的螺旋槳，所述的螺旋槳設置在片體外部。4.如權利要求1所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的控制系統包含: 處理器； 數據采集器，其連接處理器輸入端，用于采集海洋環境參數； 數據存儲器，其連接處理器輸出端。5.如權利要求4所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的控制系統還包含: 通訊天線、定位導航模塊，其分別與處理器相連。6.如權利要求4所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的數據采集器包含:環境監測氣象儀、波浪傳感器、溫鹽深剖儀、多普勒剖面儀或攝像機中的一種或者幾種。7.如權利要求1所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，其中一個所述的連接橋通過第一鉸鏈與片體相連，另一個所述的連接橋通過第二鉸鏈與片體相連，且所述的第一鉸鏈與第二鉸鏈的朝向不同。8.如權利要求1所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的無人艇本體還包含若干對橫梁，其分別間隔設置一對片體之間。9.如權利要求1-8任一項所述的小型多功能太陽能雙體無人艇，其特征在于，所述的片體采用有機玻璃制成。
【專利摘要】本發明公開了一種小型多功能太陽能雙體無人艇，包含：無人艇本體，所述的無人艇本體包含一對片體，用于無人艇浮在水面上；一對連接橋，其分別架設在一對片體之間；設置在一對連接橋之間的墊板，且與一對連接橋形成一立式結構；設置在墊板下表面的主船體；設置在無人艇本體上的電力系統、推進系統和控制系統。本發明可以完成相應的海洋環境監測任務，同時能夠及時回傳采集數據，且高效、環保、智能化一體。
【IPC分類】B63B1/12, B63H21/17
【公開號】CN105197180
【申請號】CN201510659894
【發明人】操安喜, 趙康, 俞佳航
【申請人】上海海事大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月14日