一种带推进器的水面平台的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种带推进器的水面平台，包括：承载平台，以及不少于三个产生向上推力的竖直推进器；所述竖直推进器安装于承载平台底部，竖直推进器的动力输出方向竖直向下布置。本发明以推进器产生向上的推力代替浮力，承载自身的重量和负载。由此不需要考虑水面平台的排水量，有效减小水面平台的体积。而且容易实现水面悬停，具有低能耗、自动调节稳定的优点。
【专利说明】一种带推进器的水面平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及水面运载工具领域，具体是一种带推进器的水面平台。
【背景技术】
[0002]现有的水面交通工具，其结构形式多种多样，主要以自身的浮力来承载自身的重量和负载。为了提供足够的浮力，必须有足够的排水量，其突出的缺点是体积大、运动不灵便、运行中阻力大。采用地面效应的水上飞行器，虽然具有驱动力小、速度快等优点。但其自身不能在静止情况下悬停。气垫船具有可悬停、速度快的优点，但其自身需要消耗较大的能量来产生高压气垫。水翼船在运行中可以利用水翼上下压差来提供向上的升力，但在悬停和低速状态，还是需要自身的浮力承载自重和负载。
[0003]同时，采用自身浮力承载自重和负载的水面交通工具，随波浪起伏，稳定性较差。
[0004]不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种带推进器的水面平台，以推进器产生向上的推力代替浮力，承载自身的重量和负载。由此不需要考虑水面平台的排水量，有效减小水面平台的体积。而且容易实现水面悬停，具有低能耗、自动调节稳定的优点。
[0006]一种带推进器的水面平台，包括:承载平台，以及不少于三个产生向上推力的竖直推进器；所述竖直推进器安装于承载平台底部，竖直推进器的动力输出方向竖直向下布置。
[0007]进一步的，上述带推进器的水面平台还包括用于检测承载平台倾斜度的姿态传感器；姿态传感器安装于承载平台上，通过一控制电路与竖直推进器连接。
[0008]进一步的，上述带推进器的水面平台还包括用于检测承载平台与水面间距离的水位传感器；水位传感器安装于承载平台侧方，通过一控制电路与竖直推进器连接。
[0009]进一步的，所述竖直推进器的个数为四个。
[0010]进一步的，上述带推进器的水面平台还包括用于驱动承载平台水平移动的横向推进器；所述横向推进器安装于承载平台底部，横向推进器的动力输出方向沿水平方向布置。
[0011]进一步的，所述竖直推进器或横向推进器为喷水推进器。
[0012]进一步的，所述竖直推进器或横向推进器包括螺旋桨和驱动装置；驱动装置安装于承载平台底部，螺旋桨与驱动装置传动连接。
[0013]进一步的，所述驱动装置为旋转电机。
[0014]进一步的，所述驱动装置为弓I擎。
[0015]进一步的，所述竖直推进器或横向推进器还包括导流罩；所述导流罩设于螺旋桨外部。
[0016]本发明所提供的一种带推进器的水面平台，通过推进器产生向上的推力，从而代替浮力承载自身的重量和负载。由于不需要考虑水面平台的排水量，水面平台自身的体积被大幅减小，具有体积小巧的优点。通过推进器产生的向上推力，能轻松实现水面平台在水面的悬停，相对于地面效应器、水翼船等现有技术中的水上交通工具更为方便。而且能耗较低，通过安装在水面平台上的传感器能实现推进器推力调节，自动稳定水面平台。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明实施例一提供的一种带推进器的水面平台的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
[0019]附图标记说明:
[0020]1、承载平台 2、竖直推进器
[0021]3、姿态传感器4、水位传感器
[0022]5、驱动装置 6、螺旋桨
[0023]7、横向推进器
【具体实施方式】
[0024]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，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。
[0025]实施例一
[0026]请参阅图1，本发明提供一种带推进器的水面平台，包括:承载平台1，以及不少于三个产生向上推力的竖直推进器2 ;所述竖直推进器2安装于承载平台I底部，竖直推进器2的动力输出方向竖直向下布置。
[0027]承载平台I是本发明的主体结构，用于承载负载，负载可以是人或其他货物、设备等。承载平台I可以是结构较为简单的板型结构，也可以是结构较为复杂、经过有限元设计的高强度支撑结构。承载平台I底部的竖直推进器2用于为承载平台I提供向上的推力，抵消承载平台I自身以及负载的重力，使承载平台I悬停在水面附近。由于本发明在水面附近工作时，依靠的不是自身的浮力，而是竖直推进器2的向上推力，因而本发明的体积轻巧细小。众所周知，物体所受浮力的大小取决于自身排开水的体积，即排水量越大，自身受到的浮力越大。依靠浮力的水上交通工具，为了提供足够的浮力承载自身重量和负载，需要较大的排水量，因而其自身的体积也较大，非常累赘。而本发明摒弃了以往采用浮力承载自重和负载的方式，改用竖直推进器2提供承载力，因而不需要考虑排水量，使本发明水面平台的体积大大减小。根据三点确定一平面的几何原理，竖直推进器2的数量原则上不少于三个，从而保证能对承载平台I提供足够推力的同时，通过调整各个竖直推进器2协同工作达到稳定水面平台的目的。而作为优选，在本实施例中，所述竖直推进器2的个数为四个。
[0028]作为改进，上述带推进器的水面平台还包括用于检测承载平台I倾斜度的姿态传感器3;姿态传感器3安装于承载平台I上，通过内部的控制电路与竖直推进器2连接。姿态传感器3是基于MEMS微机电系统技术的高性能三维运动姿态传感器。构建由低功耗ARM处理器、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计组成的姿态测量系统，通过基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态解算，实时输出以四元数、欧拉角等表示的零漂移三维姿态数据。水面平台上的姿态传感器3能准确检测承载平台I的倾斜度和各方向上的角加速度，使用互补滤波器对陀螺仪测量误差进行矫正，并给出了互补滤波器融合系数的确定方法，采用基于欧拉角反馈的PID控制器进行姿态控制推进器2推力大小和方向，从而自动稳定水面平台，保持承载平台I水平。
[0029]作为改进，上述带推进器的水面平台还包括用于检测承载平台I与水面间距离的水位传感器4 ;水位传感器4安装于承载平台I侧方，通过一控制电路与竖直推进器2连接。使用者可以预先设定承载平台I与水面的距离，工作过程中，一旦水位传感器4检测到水面越过设定值，则表明承载平台I下沉过低，控制电路会指示竖直推进器2加大推力使承载平台I上升；反之，如果水位传感器4检测到水面低于设定值，则表明承载平台I上升过高，控制电路会指示竖直推进器2减小推力，使承载平台I下降。设有水位传感器4的水面平台，能始终保持承载平台I与水面间的距离在预定范围内。
[0030]所述竖直推进器2可采用螺旋桨6和驱动装置5组成的推进器；驱动装置5安装于承载平台I底部，螺旋桨6与驱动装置5传动连接。所述驱动装置5为旋转电机或引擎。旋转电机结构较为简单，转向和转速控制方便；引擎结构较为复杂，转速和转向的控制比旋转电机困难。但引擎一般采用液体燃料驱动，旋转电机则采用电能驱动，由于液体燃料相对于电能更容易储存，因而使用液体燃料的引擎更适合长期工作。驱动装置5选用旋转电机抑或引擎，应根据实际情况进行设计。驱动装置5与螺旋桨6之间传动连接，意味着驱动装置5与螺旋桨6之间可能接有传动系统，以调整动力输出的扭矩和转速，使推进器整体的动力输出更为稳定。所述竖直推进器2也可以为喷水推进器，或其他以水为介质产生推力的装置。
[0031]作为改进，所述竖直推进器2还包括导流罩(未图示);所述导流罩设于螺旋桨6外部。螺旋桨6的导流罩是航海或航天领域中非常常见的结构。导流罩能让螺旋桨6所产生的尾流更趋集中，使其产生的动能有效聚集，从而使推进器动力输出增大，工作效率显著提升。同时，导流罩不仅带来增速增效的效能，同时在一定环境下也起到了保护螺旋桨6安全的作用，尤其是对水中的水草等异物起着抵御作用。
[0032]实施例二
[0033]请参阅图2，本实施例与实施例一的唯一区别在于:带推进器的水面平台还包括用于驱动承载平台I水平移动的横向推进器7 ;所述横向推进器7安装于承载平台I底部，横向推进器7的动力输出方向沿水平方向布置。加入横向推进器7使水面平台具备横向移动功能，使水面平台不仅限于作为一个悬停与水面附近的平台。
[0034]横向推进器7与竖直推进器2在结构上并无重大区别。与竖直推进器2相似地，横向推进器7可采用螺旋桨6和驱动装置5组成的推进器；驱动装置5安装于承载平台I底部，螺旋桨6与驱动装置5传动连接。横向推进器7也可以为喷水推进器，或其他以水为介质产生推力的装置。作为改进，横向推进器7还包括导流罩；所述导流罩设于螺旋桨6外部。[0035]本实施例中，其余部件的功能及工作原理与实施例一完全相同，在此不再赘述。
[0036]本发明所提供的一种带推进器的水面平台，通过推进器产生向上的推力，从而代替浮力承载自身的重量和负载。相对于现有技术中，采用浮力承载自重和负载的水上载体，本发明带推进器的水面平台无需考虑自身的排水量，因而水面平台的体积大幅减小。通过推进器产生的向上推力，能轻松实现水面平台在水面的悬停，相对于现有技术中的地面效应器、水翼船等现有技术中的水上交通工具更为方便。同时，由于体积细小，设备轻巧，推进器需要提供的动力较低；且相对于现有技术中的气垫船，无需消耗大量能源用于产生高压气垫；因而本发明具备低能耗的优点。通过安装在水面平台上的水位传感器4和姿态传感器3，能实现推进器推力调节，自动稳定水面平台，具有较高的稳定性。
[0037]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种带推进器的水面平台，其特征在于，包括:承载平台，以及不少于三个产生向上推力的竖直推进器；所述竖直推进器安装于承载平台底部，竖直推进器的动力输出方向竖直向下布置。
2.根据权利要求1所述的带推进器的水面平台，其特征在于:还包括用于检测承载平台倾斜度的姿态传感器；姿态传感器安装于承载平台上，通过一控制电路与竖直推进器连接。
3.根据权利要求1所述的带推进器的水面平台，其特征在于:还包括用于检测承载平台与水面间距离的水位传感器；水位传感器安装于承载平台侧方，通过一控制电路与竖直推进器连接。
4.根据权利要求1所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述竖直推进器的个数为四个。
5.根据权利要求1所述的带推进器的水面平台，其特征在于:还包括用于驱动承载平台水平移动的横向推进器；所述横向推进器安装于承载平台底部，横向推进器的动力输出方向沿水平方向布置。
6.根据权利要求1或5所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述竖直推进器或横向推进器为喷水推进器。
7.根据权利要求1或5所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述竖直推进器或横向推进器包括螺旋桨和驱动装置；驱动装置安装于承载平台底部，螺旋桨与驱动装置传动连接。
8.根据权利要求7所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述驱动装置为旋转电机。
9.根据权利要求7所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述驱动装置为引擎。
10.根据权利要求7所述的带推进器的水面平台，其特征在于:所述竖直推进器或横向推进器还包括导流罩；所述导流罩设于螺旋桨外部。
【文档编号】B63H11/02GK103818526SQ201410060060
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】林群煦, 王卫军, 申东翼, 谢占功, 林宁, 顾星, 邵明磊, 杨泽国 申请人:广州中国科学院先进技术研究所