一种小型多功能太阳能双体无人艇的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人艇，特别涉及一种小型多功能太阳能双体无人艇。
【背景技术】
[0002]在智能海洋环境数据监测探测中，采用方法大致分为两大类:一类是采用资料浮标、潜标，根据不同的任务搭载不同的测量模块；另一类是利用无人水面艇(USV)或水下机器人(AOV)(如水下滑翔机)作为移动监测平台的水下(面)自航式海洋观测平台。这两类中，浮标类环境数据监测探测已经广泛应用，但其缺少机动性；而后者的研制则需具备极高的技术含量(特别是在智能控制这块上)，同时需要进行极复杂的前期调研工作。
[0003]山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制的“SBF3-1”波浪浮标，以及加拿大AXYS公司研制的3m水文气象观测浮标，两款浮标在国内外都具有一定的代表性。但二者均不具备自航及避障能力，属于定点投放型。进行大面积的海洋环境监测工作，需大量投放使用，增加成本的同时影响船只正常航行。故对浮标类进行海洋环境监测工作具有一定的局限性。
[0004]水下滑翔机虽然满足了机动性和智能化的要求，但其搭载模块较少，由于只能使用自身浮力的调整来驱动，在水下只可做锯齿形以及螺旋回转轨迹航行，其航迹控制和定位精度较低，航速较慢，在大风浪的海面会出现随波逐流的情况。
[0005]单体无人艇由于未知海况的影响，可能无法保证其航行可靠性，缺乏良好的耐波性和稳性，主流无人艇多数为单体船船型，双体船船型的无人艇较少，对于双体无人艇的研究也较少；多数无人艇总长大都在3米以上，载荷在I吨以上，其进行海洋环境监测过程中，需要亢长的准备工作以及大量的人力物资；主流无人艇动力来源是燃料，如汽油、柴油或甲醇，巨大的噪音会影响采集工作，产生的有害气体污染环境，同时还要携带额外的燃料箱，其续航力以及安全可靠性是个很大的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种小型多功能太阳能双体无人艇，可以完成相应的海洋环境监测任务，同时能够及时回传采集数据，且高效、环保、智能化一体。
[0007]为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种小型多功能太阳能双体无人艇，其特点是，包含:
无人艇本体，所述的无人艇本体包含一对片体，用于无人艇浮在水面上；一对连接桥，其分别架设在一对片体之间；设置在一对连接桥之间的垫板，且与一对连接桥形成一立式结构；设置在垫板下表面的主船体；
设置在无人艇本体上的电力系统、推进系统和控制系统。
[0008]所述的电力系统包含:
太阳能电池组，其设置在垫板的上表面；
蓄电池基座，其设置在片体内； 蓄电池，其设置在蓄电池基座，且与太阳能电池组相连。
[0009]所述的推进系统包含:
一对电机，其分别设置在两个片体内；
对应连接在每个电机输出端的螺旋桨，所述的螺旋桨设置在片体外部。
[0010]所述的控制系统包含:
处理器；
数据采集器，其连接处理器输入端，用于采集海洋环境参数；
数据存储器，其连接处理器输出端。
[0011]所述的控制系统还包含:
通讯天线、定位导航模块，其分别与处理器相连。
[0012]所述的数据采集器包含:环境监测气象仪、波浪传感器、温盐深剖仪、多普勒剖面仪或摄像机中的一种或者几种。
[0013]其中一个所述的连接桥通过第一铰链与片体相连，另一个所述的连接桥通过第二铰链与片体相连，且所述的第一铰链与第二铰链的朝向不同。
[0014]所述的无人艇本体还包含若干对横梁，其分别间隔设置一对片体之间。
[0015]所述的片体采用有机玻璃制成。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1、该艇能够携带各种监测仪器，定点海域内长时间进行海洋环境监测；
2、该艇实现纯电力驱动，配备太阳能电池板，实现“绿色环保”；
3、该艇实现智能化设计，具备自主巡航功能以及避障功能；
4、该艇具备抵抗一定级数的风阻浪阻的能力，具有良好的耐波性和稳性；
5、该艇实现模块化设计，便于拆装。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一种小型多功能太阳能双体无人艇的立体图；
图2为本发明一种小型多功能太阳能双体无人艇的的总布局图；
图3为本发明控制系统的框图；
图4为第一铰链的连接示意图；
图5为第二铰链的连接示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0019]如图1所示，一种小型多功能太阳能双体无人艇，包含:无人艇本体，设置在无人艇本体上的电力系统、推进系统和控制系统；无人艇本体包含一对片体11，用于无人艇浮在水面上，片体11 一端设为无人艇艏部，另一端设为无人艇艉部；一对连接桥12，其分别架设在一对片体11之间；设置在一对连接桥12之间的垫板13，且与一对连接桥12形成一立式结构；设置在垫板13下表面的主船体14。
[0020]如图2所示，上述的电力系统包含:太阳能电池组21，其设置在垫板13的上表面；蓄电池基座22，其设置在片体11内；蓄电池23，其设置在蓄电池基座22，且与太阳能电池组21相连。
[0021]上述的推进系统包含:一对电机31，其分别设置在两个片体11内；对应通过滑动轴承连接在每个电机31输出端的螺旋桨32，所述的螺旋桨32设置在片体外部。
[0022]如图3所示，上述的控制系统包含:处理器41 ;数据采集器42，其连接处理器41输入端，用于采集海洋环境参数；数据存储器43，其连接处理器41输出端，该处理器41为单片机。
[0023]上述的控制系统还包含:定位导航模块44，其分别与处理器41相连，本实施例中定位导航模块44为北斗卫星定位导航模块。
[0024]上述的数据采集器包含:EMM-04型的环境监测气象仪425、波浪传感器421、温盐深剖仪422、多普勒剖面仪423或摄像机424中的一种或者几种。
[0025]该无人艇还包含漫反射式避障传感器模块6，其根据周围障碍物的距离设置，控制螺旋桨的转向及转速，避免了无人艇的碰撞。
[0026]为了解决无人艇的通讯问题，本发明设置一个通讯天线7。
[0027]在具体使用时，其中一个连接桥通过第一铰链51与片体相连，另一个连接桥通过第二铰链52与片体相连，且所述的第一铰链与第二铰链的朝向不同，参见图4第一铰链横向设置，即连接桥只能横向移动，参见图5第二铰链纵向设置，即连接桥12只能纵向移动，增加了横向和纵向强度，主船体也不易倾覆。
[0028]考虑到设计海况中应有的风浪级数，极其容易对机械结构产生损坏，故本设计为了固定片体的横向方向，在一对片体之间间隔设置一对横梁。
[0029]上述的片体采用有机玻璃制成，且无人艇艏部为尖翘艏，相比一般的锥形艏以及鱼雷型艏而言，其兴波阻力更小。
[0030]该双体无人艇拥有多种优势，将来在海洋环境监测和数据采集领域会体现其巨大的应用价值:
其一，把双体船的概念与无人艇的概念结合起来设计，使得该船具备双体船耐波性好以及横稳定性高的特点，同时具备了无人艇隐身、智能的特点；
其二，该艇纯电力驱动，电力系统方面还配备了太阳能电池组以及蓄电池组。太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，受地域限制小；无噪声，稳定性良好；维护保养简单，维护费用低；
其三，该艇船艏为尖翘艏，相比一般的锥形艏以及鱼雷型艏而言，其兴波阻力更小； 其四，该艇实现自动巡航功能，同时具备避障功能；
其五，该艇片体近似一整体，片体所用材料均为有机玻璃。圆柱形平行中体与尾部锥体连接部分可拆卸，连接方式为螺纹连接，同时还基本保证了片体的水密性；
其六，该艇结构上多数采用铰接方式，所有钢结构零件均可拆卸，避免了强制固定带来的应力无法传递的弊端。
[0031]其七，该艇能够搭载海洋环境监测仪器设备，进行海洋环境水文信息勘探调查。
[0032]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，包含: 无人艇本体，所述的无人艇本体包含一对片体，用于无人艇浮在水面上；一对连接桥，其分别架设在一对片体之间；设置在一对连接桥之间的垫板，且与一对连接桥形成一立式结构；设置在垫板下表面的主船体； 设置在无人艇本体上的电力系统、推进系统和控制系统。2.如权利要求1所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的电力系统包含: 太阳能电池组，其设置在垫板的上表面； 蓄电池基座，其设置在片体内； 蓄电池，其设置在蓄电池基座，且与太阳能电池组相连。3.如权利要求1所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的推进系统包含: 一对电机，其分别设置在两个片体内； 对应连接在每个电机输出端的螺旋桨，所述的螺旋桨设置在片体外部。4.如权利要求1所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的控制系统包含: 处理器； 数据采集器，其连接处理器输入端，用于采集海洋环境参数； 数据存储器，其连接处理器输出端。5.如权利要求4所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的控制系统还包含: 通讯天线、定位导航模块，其分别与处理器相连。6.如权利要求4所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的数据采集器包含:环境监测气象仪、波浪传感器、温盐深剖仪、多普勒剖面仪或摄像机中的一种或者几种。7.如权利要求1所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，其中一个所述的连接桥通过第一铰链与片体相连，另一个所述的连接桥通过第二铰链与片体相连，且所述的第一铰链与第二铰链的朝向不同。8.如权利要求1所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的无人艇本体还包含若干对横梁，其分别间隔设置一对片体之间。9.如权利要求1-8任一项所述的小型多功能太阳能双体无人艇，其特征在于，所述的片体采用有机玻璃制成。
【专利摘要】本发明公开了一种小型多功能太阳能双体无人艇，包含：无人艇本体，所述的无人艇本体包含一对片体，用于无人艇浮在水面上；一对连接桥，其分别架设在一对片体之间；设置在一对连接桥之间的垫板，且与一对连接桥形成一立式结构；设置在垫板下表面的主船体；设置在无人艇本体上的电力系统、推进系统和控制系统。本发明可以完成相应的海洋环境监测任务，同时能够及时回传采集数据，且高效、环保、智能化一体。
【IPC分类】B63B1/12, B63H21/17
【公开号】CN105197180
【申请号】CN201510659894
【发明人】操安喜, 赵康, 俞佳航
【申请人】上海海事大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月14日