带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船的制作方法

本发明涉及一种无人船，特别是涉及一种带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船。

背景技术：

无人船是一种在地面的基站或母船控制中心的远程监控下以自主或遥控方式航行于水面并完成特定任务的新型水面运动平台，是海洋环境监测、海洋水文数据观测、海洋灾害预警的重要手段之一。

对近海海域进行水质采样的传统手段主要是人工采集，人工采集需要采样人员先乘坐有人船舶到达采样地点，然后借助水质采样设备抽取水质样本，最后再乘坐有人船舶将水质样本带回岸上，其乘坐的有人船舶不得不增大排水量以保障人员安全，不可避免地增加了采样成本；对于一些寒冷、风浪较大或者污染物对人体有害等环境恶劣海域，采样人员进行现场采样十分辛苦而且十分危险，人身安全得不到保障，有时甚至无法到达采样区域；此外人工采集还具有采样周期较长，无法快速、准确反映水质污染情况的缺点，严重影响海洋污染防治工作的开展。

近年来，随着定位、通信、控制、人工智能等技术飞速发展，无人船(usv)、水下遥控机器人(rov)、水下无人自主航行器无人(auv)等无人移动监测平台已经逐渐应用到海洋水质检测领域。与在水下航行的rov以及auv相比，无人船在海洋表面运动，受到的外界约束少，具有较高的灵活性，应用范围十分广泛，且具有成本低廉、通讯可靠、定位方便、易于控制等优点，正逐步成为海洋探测领域的研究热点之一。

绿色化、智能化将成为船舶领域下一步发展的重点之一。具体来说，是通过突破船体线型设计技术、结构优化技术、减阻降耗技术、高效推进技术、清洁能源及可再生能源利用技术等，研制出节能环保型船舶；通过突破自动化技术等信息技术在船舶上的应用关键技术，实现航行自动化、机械自动化、装载自动化，并实现航线规划、船舶驾驶、航姿调整、设备监控等，提高船舶的智能化水平。

传统的三体船中体、侧体均设置推进器，且侧体为永久固定在中体上的单一结构，通过侧体推进器的转速差实现转向。然而，在恶劣海况下，排水量较小的水质采样无人船对风浪作用敏感，航向稳定性较差，需要不断操纵以维持航向；此外，单纯靠频繁改变侧体的两台推进器转速差实现船体转向不仅耗能大，对推进器损害问题也不容忽视。

目前商业化水质采样无人船产品大多针对内河、湖泊、港口等小范围水域采样设计，船舶续航能力小(<70km)，稳性、耐波性、快速性等航行性能较差，无法进行复杂的远距离海上采样作业，已经不能满足海洋环境监测部门对远离海岸的监测点动态检测的要求。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种以可再生的太阳能为主要能源、续航力远、操纵灵活、耐波性以及航向稳定性优良的远距离遥控海水采样的太阳能无人船。

本发明的技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：

带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船，包括主船体、可操纵翼型稳定侧体、电力系统、推进系统、水质采样系统以及控制系统；其中，主船体包括船壳板、船体骨架、平台甲板和圆弧顶结构；圆弧顶结构与船壳板以及船体骨架连接形成密闭船体空间，圆弧顶结构顶部设置有柔性太阳能薄膜电池组件、语音设备、灯光设备、摄像设备、告警设备、通讯导航设备以及避障设备；

所述可操纵翼型稳定侧体包括支柱、主侧体伺服电机、主侧体旋转轴、主侧体、襟翼侧体、襟翼侧体旋转轴、襟翼侧体转角驱动导轨和襟翼侧体导向轴；所述主侧体和襟翼侧体剖面均为流线型；支柱上端与船壳板连接，支柱下端与主侧体通过主侧体旋转轴连接；主侧体与主侧体伺服电机通过齿轮连接，襟翼侧体通过襟翼侧体旋转轴连接在主侧体后端，襟翼侧体转角驱动导轨一端与襟翼侧体旋转轴固定连接，另一端与固定在支柱下端的襟翼侧体导向轴活动连接；

所述电力系统包括柔性太阳能薄膜电池组件、接线盒、太阳能充电控制器、锂电池智能管理器和锂电池组；锂电池组由多个锂电池并联组成；每个柔性太阳能薄膜电池组件设有接线盒，多个柔性太阳能薄膜电池组件通过接线盒串联连接，并与太阳能充电控制器连接，锂电池智能管理器与太阳能充电控制器连接，锂电池组与锂电池智能管理器连接；

所述推进系统包括螺旋桨、高强度碳纤维圆管、连杆、推进电机和舵机；螺旋桨设置在无人船的尾端；高强度碳纤维圆管一端与推进电机的整流罩固定连接，另一端穿过设在船体上的推进器安装孔与连杆连接；连杆与舵机连接；

所述水质采样系统包括泵管、泵头、卷管器、蠕动泵、采样箱、废水排放管；泵头和蠕动泵以及蠕动泵和采样箱通过泵管连接，废水排放管将蠕动泵废水排放口与船体外部空间连接；卷管器、蠕动泵分别与控制系统控制器模块的卷管器控制器、蠕动泵控制器连接；

所述控制系统包括主控计算机、定位导航模块、通信模块、数据采集模块和控制器模块，主控计算机分别与定位导航模块、通信模块、数据采集模块和控制器模块连接，对可操纵翼型稳定侧体、电力系统、推进系统和水质采样系统进行操作控制。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的支柱上端与船壳板连接的长度跨4个肋位；所述主侧体和襟翼侧体均为空腔结构。

优选地，所述的连杆主要由两根杆件和转向装置组成，两根杆件平行设置，两根杆件的两端分别与两个转向装置连接。

优选地，所述的主控计算机1为基于pc104总线的pcm-9375单板计算机；所述定位导航模块包括gnss天线、定位差分天线和gnss信号接收机；gnss信号接收机设置在平台甲板后部的电器设备舱内；gnss天线与定位差分天线设置在圆弧顶结构后部并与gnss信号接收机连接，gnss信号接收机接入主控计算机的rs-232串口；

所述通信模块包括数据传输天线、数据传输电台、视屏传输天线和视屏传输电台；数据传输天线与数据传输电台连接，数据传输电台接入主控计算机的rs-232串口；视屏传输天线与视屏传输电台连接，视屏传输电台接入主控计算机的rs-232串口；

数据采集模块包括摄像机、超声波传感器、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘、智能陀螺仪、三轴加速度传感器和水深传感器；摄像机、超声波传感器、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘、智能陀螺仪、三轴加速度传感器、水深传感器分别接入主控计算机的rs-232串口；

控制器模块设置在平台甲板后部；控制器模块包括推进器控制器、舵机控制器、卷管器控制器、蠕动泵控制器、摄像机控制器、灯光控制器、语音控制器和主侧体伺服电机控制器；推进器控制器、舵机控制器、卷管器控制器、蠕动泵控制器、摄像机控制器、灯光控制器、语音控制器分接入主控计算机的rs-232串口；推进器控制器还与推进电机连接；舵机控制器还与伺服电机连接；卷管器控制器还与卷管器连接；蠕动泵控制器还与蠕动泵连接；摄像机控制器还与摄像机连接；主侧体伺服电机控制器还与主侧体伺服电机连接。

优选地，所述的船壳板及船体骨架、平台甲板、圆弧顶结构以及可操纵翼型稳定侧体均由5086铝合金制成。

优选地，所述的平台甲板与船壳板及船体骨架连接，水平设置在主船体密闭船体空间内；船体骨架包括龙骨和肋板，船体骨架为横骨架式；船体中纵剖面船底处设置纵向连续的龙骨；船体骨架肋位间距为600mm，肋位处设置整体切割而成的顶部为圆弧形的肋板；船壳板艉部设置推进器安装孔，艏部设置泵管通过孔。

优选地，所述的船壳板由多块金属曲面板连续焊接而成，船壳板厚度为5mm；多块金属曲面板连续焊接覆盖在顶部为圆弧形的船体骨架上，圆弧顶结构连续焊接覆盖在船壳板与船体骨架上，形成密闭船体空间；所述的圆弧顶结构在船艏偏后处设置舱口及水密舱口盖，舱口沿船宽方向的最小宽度大于1740mm，沿船长方向的最小长度大于600m；水密舱口盖通过羊角螺丝紧密固定在圆弧顶结构上；

所述泵管为耐腐蚀硅胶软管。

优选地，所述的平台甲板将船体内部空间一分为二，两部分船体空间包含三个设备舱室，包括电器设备舱、采样设备舱和锂电池舱；电器设备舱与采样设备舱之间以及采样设备舱与锂电池舱之间通过舱口或舱门相互连通；平台甲板距基线高度为500mm。

优选地，所述的语音设备包括扬声器，与控制系统的语音控制器连接；灯光设备包括探照灯和红白绿三色航行灯，分别与控制系统的灯光控制器连接；摄像设备包括摄像机，与主控计算机的rs-232串口及摄像机控制器连接；告警设备包括警报器，与控制系统的语音控制器连接；通讯导航设备包括gnss天线、定位差分天线、数据传输天线、视屏传输天线和gnss天线；gnss天线、定位差分天线与gnss电台连接，数据传输电台、视屏传输天线分别与数据传输电台和视屏传输电台连接；避障设备包括超声波传感器，与主控计算机的rs-232串口连接；扬声器及红白绿三色航行灯设置在圆弧顶结构前部；探照灯和红白绿三色航行灯设置在圆弧顶结构前部；摄像机设置在圆弧顶结构前端；警报器设置在圆弧顶结构尾部；gnss天线、定位差分天线、数据传输天线和视屏传输天线设置在圆弧顶结构尾部；超声波传感器设置在圆弧顶结构前端。

优选地，所述锂电池智能管理器与推进系统的推进电机和舵机连接；锂电池智能管理器与水质采样系统的卷管器、蠕动泵、采样箱连接；锂电池智能管理器与扬声器、探照灯、红白绿三色航行灯、警报器连接；锂电池智能管理器还与控制系统主控计算机连接；锂电池智能管理器与控制系统定位导航模块的gnss信号接收机连接；锂电池智能管理器与控制系统通信模块的数据传输电台、视屏传输电台连接；锂电池智能管理器与控制系统数据采集模块的摄像机、超声波传感器、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘、智能陀螺仪、三轴加速度传感器、水深传感器连接以及控制系统控制器模块的推进其控制器、舵机控制器、蠕动泵控制器、卷管器控制器、摄像机控制器、灯光控制器、语音控制器连接和主侧体伺服电机控制器；

所述多个柔性太阳能薄膜电池组件横向粘贴在圆弧顶结构上表面，柔性太阳能薄膜电池组件选用cigs薄膜电池；太阳能充电控制器设置在船体内部平台甲板上；太阳能充电控制器为mppt太阳能充电控制器；锂电池智能管理器设置在平台甲板上电器设备舱内；锂电池设置在锂电池舱锂电池基座上，各锂电池间隔不小于25mm。

本发明无人船通过在主船体两侧增加一对空腔结构的可操纵翼型稳定侧体，获得足够大的横稳心半径、横摇阻尼和摇荡回复力矩，并在可操纵翼型稳定侧体发生偏转时产生较大的回转操纵力，提高了船体的自主漂浮稳定性、耐波性、航向稳定性以及回转操纵的灵活性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)可操纵翼型稳定侧体设计。本发明用于远距离遥控海水采样的太阳能无人船设置一对可操纵翼型稳定侧体，可操纵翼型稳定侧体的主侧体、襟翼侧体均采用流线型的剖面，对无人船阻力影响不大；可操纵翼型稳定侧体一方面提供横摇回复力矩，大大增强了无人船稳性和耐波性；另一方面，可操纵翼型稳定侧体不偏转时可保证无人船航向稳定性；再者，可操纵翼型稳定侧体的主侧体可绕与船体相对静止的竖直轴旋转，襟翼侧体在与主侧体一起旋转的同时，在襟翼侧体转角驱动导轨驱动下绕固定在主侧体上的竖直轴比主侧体旋转更大角度，增大可操纵翼型稳定侧体拱度，产生更大的回转操纵力。假定襟翼侧体与主侧体不发生相对转动，根据机翼理论，可操纵翼型稳定侧体舵力按式(1)计算：

式中：ρ为海水密度，ρ＝1025kg/m³，ar为舵浸没面积，v为航速，α为舵角，cr为舵力系数按式(2)确定，其中λ为展弦比：

经计算，假定襟翼侧体与主侧体不发生相对转动、左右可操纵翼型稳定侧体均发生30°偏转、航速为5kn时，可操纵翼型稳定侧体产生舵力f＝9492.8n，实际上由于襟翼侧体与主侧体发生相对转动，增大了可操纵翼型稳定侧体拱度，因而实际产生的舵力f′将大于襟翼侧体与主侧体不发生相对转动计算得到的舵力f。

回转操纵力将操纵无人船回转运动，在推进器的协同作用下，无人船快速完成转向进入预定航线。因而通过控制可操纵翼型稳定侧体和推进器转角可实现无人船高效的回转操纵。

(2)圆弧顶设计。本发明用于远距离遥控海水采样的太阳能无人船采用圆弧顶设计，在不显著降低太阳能电池组转换效率的前提下增大了太阳能受光面积，提高了太阳能电池组的总功率，且圆弧顶对上浪及降雨天时快速排水、减少浪花及雨水对船体冲击较有利。

(3)抗沉与自主稳定设计。本发明的无人船在全密封的船体空间内部设置电器设备舱、锂电池舱等多个水密舱室，提高无人船在船体破损时的抗沉性；同时，在主船体两侧设置独立的空腔结构的可操纵翼型稳定侧体，使其依然具备足够的横稳心半径、足够大的横摇阻尼和摇荡回复力矩，并可以保证在主船体破损时无人船仍然保持有很大的浮力，从而提高了无人船安全性与在恶劣海况下的自主稳定能力。

(4)续航力远。本发明的无人船通过船体型线优化设计减小了航行阻力，同时，以取之不尽用之不竭的太阳能为主要能源，极大地提高了其续航力，同时整个无人船系统运行实现零排放零污染，节能环保。

(5)可全天候采样作业。本发明的无人船在以太阳能为主要能源的同时增设锂电池储能电池组存储太阳能电池组剩余电能，使其具备夜间以及阴雨天持续在相关海域开展水质采样工作的能力，从而使本发明的无人船具备全天候在相关海域持续动态采样的能力。

(6)操纵性好。本发明的无人船主船体两侧设置两组可操纵翼型稳定侧体，当可操纵翼型稳定侧体不发生偏转时，本发明的无人船很容易实现直线航行，即本发明的无人船拥有良好的航向稳定性；与此同时，一方面采用单推进器矢量推进方式，通过舵机控制水下推进器转动来获取不同方向的推力从而实现船体转向，另一方面，在航速不为零时通过操纵可操纵翼型稳定侧体偏转角可获取额外的转船力矩，无人船可实现原地转向，回转性能优良。因此，本发明的无人船拥有良好的操纵性。

(7)稳性和耐波性好，横摇幅值小。本发明的无人船主船体两侧设置两组可操纵翼型稳定侧体，降低了无人船重心的同时可操纵翼型稳定侧体形成远离重心的浮力，产生了额外的摇荡回复力矩，此外，采用柔性太阳能薄膜替代传统太阳能板、将锂电池组布置在船底以达到进一步降低重心的目的，进一步提高了本发明的稳性和耐波性能、减小了横摇幅值，有效减轻了船体摇荡运动对水质采样工作的影响，提高了水质采样效率；经计算，本发明的无人船初稳性高gm不小于1.133m，在四级海况(特征风速20kn)下，迎浪航行垂荡运动响应不大于0.566m，迎浪航行纵摇运动响应不大于5.41°。

(8)采用模块化设计，设备布置灵活。船体内部空间充裕，可根据需要放置各式仪器设备，同时还可根据实际使用功能更换船体内部设备将本发明应用于港口监控、水文勘察、海事搜救等领域。

(9)分层采样。本发明的无人船通过控制泵管的收放，抽取不同水深的水质样本，并通过废水排放管将泵管内残留海水排出船体外，实现水质分层采样。

附图说明

图1是带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的前视图；

图5是图1中推进系统的示意图；

图6是肋位肋板结构示意图；

图7是图1中可操纵翼型稳定侧体偏转角为0°时侧视图；

图8是图1中可操纵翼型稳定侧体在某一偏转角下俯视图；

图9是图1中控制系统连接示意图。

图中：1为主船体、1-1为船壳板、1-1-1为推进器安装孔、1-2为船体骨架、1-2-1为龙骨、1-2-2为肋板、1-2-3为减轻孔、1-3为平台甲板、1-3-1为电器设备舱、1-3-2为采样设备舱、1-3-3为锂电池舱、1-3-4为横舱壁、1-3-5为水密舱门、1-3-6为舱口、1-3-7为水密舱口盖、1-3-8为锂电池基座、1-4为圆弧顶结构、1-4-1为扬声器、1-4-2为探照灯、1-4-3为红白绿三色航行灯、1-4-4为警报器、1-4-5为舱口、1-4-6为水密舱口盖、1-4-7为羊角螺丝、2为可操纵翼型稳定侧体、2-1支柱、2-2为主侧体伺服电机、2-3为主侧体旋转轴、2-4为主侧体、2-5为襟翼侧体、2-6为襟翼侧体旋转轴、2-7为襟翼侧体转角驱动导轨、2-8为襟翼侧体导向轴、3为电力系统、3-1为柔性太阳能薄膜电池组件、3-2为接线盒、3-3为太阳能充电控制器、3-4为锂电池智能管理器、3-5为锂电池、4为推进系统、4-1为螺旋桨、4-2为高强度碳纤维圆管、4-3为连杆、4-4为推进电机、4-5为舵机、5为水质采样系统、5-1为泵管、5-2为泵头、5-3为卷管器、5-4为蠕动泵、5-5为采样箱、5-6为废水排放管、6为控制系统、6-1为主控计算机、6-2为定位导航模块、6-2-1为gnss天线、6-2-2为定位差分天线、6-2-3为gnss信号接收机、6-3为通信模块、6-3-1为数据传输天线、6-3-2为数据传输电台、6-3-3为视屏传输天线、6-3-4为视屏传输电台、6-4为数据采集模块、6-4-1为摄像机、6-4-2为超声波传感器、6-4-3为三轴捷联磁阻式电子磁罗盘、6-4-4为智能陀螺仪、6-4-5为三轴加速度传感器、6-4-6为水深传感器、6-5为控制器模块、6-5-1为推进器控制器、6-5-2为舵机控制器、6-5-3为卷管器控制器、6-5-4为蠕动泵控制器、6-5-5为摄像机控制器、6-5-6为灯光控制器、6-5-7为语音控制器、6-5-8为主侧体伺服电机控制器。

具体实施方式

为更好地支持本发明，下面结合附图对本发明作进一步的阐述，但本发明的实施方式不限如此。

如图1-图9所示，一种带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船，包括主船体1、可操纵翼型稳定侧体2、电力系统3、推进系统4、水质采样系统5以及控制系统6；其中，主船体1包括船壳板1-1、船体骨架1-2、平台甲板1-3和圆弧顶结构1-4；圆弧顶结构1-4与船壳板1-1以及船体骨架1-2连接形成密闭船体空间；平台甲板1-3与船壳板1-1及船体骨架1-2连接，水平设置在主船体1密闭船体空间内；船体骨架1-2包括龙骨1-2-1和肋板1-2-2，船体骨架1-2优选为横骨架式；船体中纵剖面船底处设置纵向连续的龙骨1-2-1，其厚度优选为5mm，其下缘用连续焊方法焊接在船壳板1-1上；船体骨架1-2肋位间距优选为600mm，肋位处设置整体切割而成的厚度优选为5mm、顶部为圆弧形的肋板1-2-2，中部三个肋板1-2-2在距离平台甲板1-3高度优选为337mm处设置直径优选为400mm的减轻孔1-2-3；各肋位上顶部为圆弧形的肋板1-2-2与龙骨1-2-1焊接形成顶部为圆弧形的船体骨架1-2(图6)；船壳板1-1艉部设置推进器安装孔1-1-1，艏部设置泵管通过孔。船壳板1-1由多块金属曲面板连续焊接而成，保证船体水密，使无人船漂浮于海面；优选的，所述船壳板1-1厚度优选为5mm。船壳板1-1连续焊接覆盖在顶部为圆弧形的船体骨架1-2上，圆弧顶结构1-4连续焊接覆盖在船壳板1-1与船体骨架1-2上形成密闭船体空间。

平台甲板1-3将船体内部空间一分为二，两部分船体空间包含三个设备舱室，包括电器设备舱1-3-1、采样设备舱1-3-2和锂电池舱1-3-3；电器设备舱1-3-1与采样设备舱1-3-2之间以及采样设备舱1-3-2与锂电池舱1-3-3之间通过舱口或舱门相互连通；平台甲板1-3距基线(船体最低端所在平面与中纵剖面的交线)高度优选为500mm，略高于水线面，其外缘用连续焊方法焊接在船壳板1-1与船体骨架1-2上，平台甲板1-3将作为承受波浪力的主要纵向构件；平台甲板1-3以上自船艉起依次设置电器设备舱1-3-1和采样设备舱1-3-2，电器设备舱1-3-1与采样设备舱1-3-2之间设置横舱壁1-3-4及水密舱门1-3-5；平台甲板1-3以下船体空间为锂电池舱1-3-3，平台甲板1-3在船舯附近设置舱口1-3-6及相应的水密舱口盖1-3-7连接采样设备舱1-3-2与锂电池舱1-3-3；锂电池舱1-3-3底部设置锂电池基座1-3-8以限制锂电池3-5与船体之间的相对运动。锂电池舱1-3-3布置在水线以下较低位置，其内布置重量较大的锂电池组，从而极大地降低无人船重心高度。密闭船体空间、可操纵翼型稳定侧体以及较低的重心共同实现了无人船的自主稳定性。

圆弧顶结构1-4顶部设置有柔性太阳能薄膜电池组件、语音设备、灯光设备、摄像设备、告警设备、通讯导航设备以及避障设备。具体地：语音设备包括扬声器1-4-1，与控制系统6的语音控制器6-5-7连接；灯光设备包括探照灯1-4-2和红白绿三色航行灯1-4-3，分别与控制系统6的灯光控制器6-5-6连接；摄像设备包括摄像机6-4-1，与主控计算机6-1的rs-232串口及摄像机控制器6-5-5连接；告警设备包括警报器1-4-4，与控制系统6的语音控制器6-5-7连接；通讯导航设备包括gnss天线6-2-1、定位差分天线6-2-2、数据传输天线6-3-1、视屏传输天线6-3-3，gnss天线6-2-1、定位差分天线6-2-2与gnss电台连接，数据传输电台6-3-2、视屏传输天线6-3-3分别与数据传输电台6-3-2和视屏传输电台6-3-4连接；避障设备包括超声波传感器6-4-2，与主控计算机6-1的rs-232串口连接；扬声器1-4-1及红白绿三色航行灯1-4-3设置在圆弧顶结构1-4前部，用于岸基控制人员向周围船舶发出语音信号；探照灯1-4-2和红白绿三色航行灯1-4-3设置在圆弧顶结构1-4前部，前者用于夜间航行照明，后者用于向周围船舶发出灯光信号，所述红白绿三色航行灯1-4-3从船舶的正前方到左舷正横后22.5°内显示红光，到右舷正横后22.5°内显示绿光，从船舶的正后方到每舷67.5°内显示白光；摄像机6-4-1设置在圆弧顶结构1-4前端，在摄像机控制器6-5-5控制下摄像机6-4-1可360度环视并捕获无人船周边环境的实时图像信息；警报器1-4-4设置在圆弧顶结构1-4尾部，用于向周围船舶发出声音及灯光警示信号；gnss天线6-2-1、定位差分天线6-2-2、数据传输天线6-3-1和视屏传输天线6-3-3设置在圆弧顶结构1-4尾部；超声波传感器6-4-2设置在圆弧顶结构1-4前端，其有效探测距离大于10m，超声波传感器6-4-2用于在自主航行模式下识别无人船前进方向上的障碍物。

圆弧顶结构1-4在船艏偏后处设置舱口1-4-5及水密舱口盖1-4-6，舱口1-4-5沿船宽方向的最小宽度大于1740mm，沿船长方向的最小长度大于600m，可通过性良好，人员可通过舱口1-4-5进入船体内部进行设备检修；水密舱口盖1-4-6通过7组羊角螺丝1-4-7紧密固定在上述圆弧顶结构1-4上，可将雨水及海水等与船体内部空间有效隔绝，提高无人船恶劣海况下的生存能力。

可操纵翼型稳定侧体2包括：支柱2-1、主侧体伺服电机2-2、主侧体旋转轴2-3、主侧体2-4、襟翼侧体2-5、襟翼侧体旋转轴2-6、襟翼侧体转角驱动导轨2-7和襟翼侧体导向轴2-8；主侧体、襟翼侧体均为空腔结构；支柱2-1上端与主船体1的船壳板1-1焊接，优选焊接接口跨4个肋位，支柱2-1上端与船体骨架1-2连接传递力和力矩；支柱2-1下端与主侧体2-4通过主侧体旋转轴2-3连接；主侧体2-4与主侧体伺服电机2-2通过齿轮连接，在主侧体伺服电机2-2驱动下主侧体2-4绕固定在支柱2-1下端的主侧体旋转轴2-3转动；襟翼侧体2-5通过襟翼侧体旋转轴2-6连接在主侧体2-4后端，襟翼侧体2-5可绕襟翼侧体旋转轴2-6与主侧体2-4发生相对转动；襟翼侧体转角驱动导轨2-7一端与襟翼侧体旋转轴2-6固定连接，另一端与固定在支柱2-1下端的襟翼侧体导向轴2-8活动连接，当主侧体2-4转动时，襟翼侧体转角驱动导轨2-7沿着襟翼侧体导向轴2-8滑动，并与襟翼侧体2-5一起绕襟翼侧体旋转轴2-6与主侧体2-4发生相对转动，从而襟翼侧体2-5实现更大的转角，增大可操纵翼型稳定侧体拱度，产生更大的回转操纵力，回转操纵力将操纵无人船回转运动，在推进器的协同作用下，无人船快速完成转向并进入预定航线。因而通过控制可操纵翼型稳定侧体和推进器转角可实现无人船高效的回转操纵。因而通过控制可操纵翼型稳定侧体转角可实现无人船高效的回转操纵；优选的，可操纵翼型稳定侧体2的主侧体和襟翼侧体为流线型的剖面，当无人船需要直线航行时可操纵翼型稳定侧体2不发生转动，其阻力极小，此时可操纵翼型稳定侧体2相当于固定在两个竖直放置的低阻扁平体，保持无人船航向稳定性；可操纵翼型稳定侧体2产生远离重心的浮力，提供横摇回复力矩，增强了无人船稳性和耐波性。

电力系统3包括：柔性太阳能薄膜电池组件3-1、接线盒3-2、太阳能充电控制器3-3、锂电池智能管理器3-4和锂电池组；锂电池组由多个锂电池3-5并联组成；每个柔性太阳能薄膜电池组件3-1设有接线盒3-2，多个柔性太阳能薄膜电池组件3-1通过接线盒3-2串联连接，并与太阳能充电控制器3-3连接，锂电池智能管理器3-4与太阳能充电控制器3-3连接，锂电池组与锂电池智能管理器3-4连接；锂电池智能管理器3-4与推进系统4的推进电机4-4和舵机4-5连接，与水质采样系统5的卷管器5-3、蠕动泵5-4、采样箱5-5连接，与扬声器1-4-1、探照灯1-4-2、红白绿三色航行灯1-4-3、警报器1-4-4连接输出电能；锂电池智能管理器3-4还与控制系统6主控计算机6-1连接，与控制系统6定位导航模块6-2的gnss信号接收机6-2-3连接，与控制系统6通信模块6-3的数据传输电台6-3-2、视屏传输电台6-3-4连接，与控制系统6数据采集模块6-4的摄像机6-4-1、超声波传感器6-4-2、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘6-4-3、智能陀螺仪6-4-4、三轴加速度传感器6-4-5、水深传感器6-4-6连接以及控制系统6控制器模块6-5的推进其控制器5-5-1、舵机控制器6-5-2、蠕动泵控制器6-5-4、卷管器控制器5-5-4、摄像机控制器6-5-5、灯光控制器6-5-6、语音控制器6-5-7连接输出电能；多个柔性太阳能薄膜电池组件3-1横向粘贴在圆弧顶结构1-4上表面，通过接线盒3-2串联形成太阳能电池组；优选的，柔性太阳能薄膜电池组件3-1选用cigs(铜铟镓硒)薄膜电池，型号为miasoleflex-02w(汉能)，具有质量轻，转换效率高等有点；太阳能充电控制器3-3设置在船体内部平台甲板1-3上，优选的，太阳能充电控制器3-3为mppt太阳能充电控制器，其输出电压可调且具有较高的转换效率，在阴雨天等光线不足的天气中依然可以保持较高的转换效率；锂电池智能管理器3-4用于对锂电池3-5充电过程进行管理，其设置在船体内部平台甲板1-3上电器设备舱1-3-1内；锂电池3-5设置在锂电池舱1-3-3锂电池基座1-3-9上，优选的，各锂电池3-5间隔不小于25mm，以利于电池散热；优选的，锂电池3-5的电池容量为100ah，开路电压12v，锂电池3-5为三元锂电池且内置保护板，具有输出电压稳定、可靠性高、使用寿命长等优点。

如图5所示，推进系统4包括螺旋桨4-1、高强度碳纤维圆管4-2、连杆4-3、推进电机4-4和舵机4-5；螺旋桨4-1设置在无人船的尾端；高强度碳纤维圆管4-2一端与推进电机4-4的整流罩固定连接，另一端穿过设在船体上的推进器安装孔1-1-1与连杆4-3连接；连杆4-3与舵机4-5连接；螺旋桨4-1还与推进电机4-4连接；推进电机4-4与控制系统6的推进器控制器6-5-1连接；舵机4-5与控制系统6的舵机控制器6-5-2连接。推进电机4-4额定功率优选为624w，推力约245n；连杆4-3主要由两根杆件和转向装置组成，两根杆件平行设置，两根杆件的两端分别与两个转向装置连接；控制系统6通过舵机控制器6-5-2控制舵机4-5转向并通过连杆4-3驱动高强度碳纤维圆管4-2转动，实现对螺旋桨4-1在水平面内的转角控制，从而实现单推进器矢量推进，获得与航向不同夹角的推力以及对应的转矩，在转矩驱动下，无人航向发生变化。

水质采样系统5包括：泵管5-1、泵头5-2、卷管器5-3、蠕动泵5-4、采样箱5-5、废水排放管5-6；泵头5-2和蠕动泵5-4以及蠕动泵5-4和采样箱5-5通过泵管5-1连接，废水排放管5-6将蠕动泵废水排放口与船体外部空间连接；卷管器5-3、蠕动泵5-4分别与控制系统6控制器模块6-5的卷管器控制器6-5-3、蠕动泵控制器6-5-4连接；泵管5-1用于输送水质样品，通过设置在船艏的泵管通过孔伸出船体外，优选的，泵管5-1为耐腐蚀硅胶软管；泵头5-2置于泵管5-1远离蠕动泵5-4的一端，内部装有水深传感器6-4-6；卷管器5-3用于控制泵管5-1的收放使泵头5-2到达不同的水深处；蠕动泵5-4负责为抽取水样提高动力；废水排放管5-6用于排净泵管5-1内残余海水以便水质采样系统5执行下一次采样任务；采样箱5-5放置在采样设备舱1-3-2内，优选的，当无人船完成采样任务后，岸上人员可打开水密舱口盖1-4-6并更换采样箱5-5。

控制系统6包括主控计算机6-1、定位导航模块6-2、通信模块6-3、数据采集模块6-4和控制器模块6-5。优选的，主控计算机6-1为基于pc104总线的pcm-9375单板计算机。定位导航模块6-2包括：gnss天线6-2-1、定位差分天线6-2-2，gnss信号接收机6-2-3；gnss天线6-2-1与定位差分天线6-2-2设置在圆弧顶结构1-4后部并与gnss信号接收机6-2-3连接，gnss信号接收机6-2-3接入主控计算机6-1的rs-232串口。gnss天线6-2-1、定位差分天线6-2-2设置在圆弧顶结构1-4的后端，gnss信号接收机6-2-3设置在平台甲板1-3后部的电器设备舱1-3-1内。

通信模块6-3包括：数据传输天线6-3-1、数据传输电台6-3-2、视屏传输天线6-3-3和视屏传输电台6-3-4；数据传输天线6-3-1与数据传输电台6-3-2连接，数据传输电台6-3-2接入主控计算机6-1的rs-232串口；视屏传输天线6-3-3与视屏传输电台6-3-4连接，视屏传输电台6-3-4接入主控计算机6-1的rs-232串口。数据传输天线6-3-1负责控制及探测信号远距离传输，数据传输天线6-3-1设置在圆弧顶结构1-4的后端，数据传输电台6-3-2设置在平台甲板1-3后部的电器设备舱1-3-1内；视屏传输天线6-3-3负责视频图像视频数据远距离传输，视屏传输设置天线在圆弧顶结构1-4的后端，视屏传输电台6-3-4设置在平台甲板1-3后部的电器设备舱1-3-1。

数据采集模块6-4包括：摄像机6-4-1、超声波传感器6-4-2、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘6-4-3、智能陀螺仪6-4-4、三轴加速度传感器6-4-5和水深传感器6-4-6；摄像机6-4-1、超声波传感器6-4-2、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘6-4-3、智能陀螺仪6-4-4、三轴加速度传感器6-4-5、水深传感器6-4-6分别接入主控计算机6-1的rs-232串口；摄像机6-4-1可360度环视捕获无人船周边环境的实时图像信息；三轴捷联磁阻式电子磁罗盘6-4-3用于测定无人船航向，智能陀螺仪6-4-4用于测定船体横摇(roll)、纵摇(pitch)以及艏摇(yaw)等姿态，三轴加速度传感器6-4-5用于测定无人船空间加速度(立体空间，前后、左右、上下)的，水深传感器6-4-6安装在泵头5-2上，用于测量泵头5-2当前深度。

控制器模块6-5优选设置在平台甲板1-3后部；控制器模块6-5包括：推进器控制器6-5-1、舵机控制器6-5-2、卷管器控制器6-5-3、蠕动泵控制器6-5-4、摄像机控制器6-5-5、灯光控制器6-5-6、语音控制器6-5-7和主侧体伺服电机控制器6-5-8；推进器控制器5-5-1、舵机控制器6-5-2、卷管器控制器6-5-3、蠕动泵控制器6-5-4、摄像机控制器6-5-5、灯光控制器6-5-6、语音控制器6-5-7分接入主控计算机6-1的rs-232串口；推进器控制器6-5-1还与推进电机4-4连接，用于执行主控计算机6-1指令控制推进电机4-4停止与启动、正反转等；舵机控制器6-5-2还与舵机4-5连接，控制舵机4-5转向及转角并通过连杆4-3驱动螺旋桨4-1在水平平面内同步转动，从而实现单推进器矢量推进；卷管器控制器6-5-3还与卷管器5-3连接，控制卷管器5-3转角，实现泵管5-1的收放；蠕动泵控制器6-5-4还与蠕动泵5-4连接，控制蠕动泵5-4抽排水；摄像机控制器6-5-5还与摄像机6-4-1连接，用于控制摄像机6-4-1转动；主侧体伺服电机控制器6-5-8还与主侧体伺服电机2-2连接。

优选地，船壳板1-1及船体骨架1-2、平台甲板1-3、圆弧顶结构1-4以及可操纵翼型稳定侧体2均由5086铝合金制成，5086铝合金质量轻，具有良好的抗腐蚀性和可焊接性，且其强度满足无人船结构强度要求。

本发明的具体工作方式如下：

(1)带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船顶部的柔性太阳能薄膜电池组件3-1在阳光照射下，将光能转化为电能并将能电能输送至太阳能充电控制器3-3，太阳能充电控制器3-3对上述电能进行降压并输送给锂电池智能管理器3-4进而给整个系统供电；岸基控制站发出的航速指令被数据传输天线6-3-1捕获并反馈给主控计算机6-1，主控计算机6-1向推进器控制器6-5-1发出控制指令；推进器控制器6-5-1向推进电机4-4给定与航速相应的电压，从而使推进电机4-4转动并驱动螺旋桨转动，螺旋桨产生向前的推力促使无人船向前加速运动；类似的，当岸基控制站发出转向指令时，控制系统向舵机4-5给定大小或方向不同的电压，舵机4-5转动一定的角度并通过连杆4-3驱动螺旋桨4-1在水平面内同步转动从而使推进器产生不同方向的推力并在水平面上产生作用在船体上的转矩；同时，主控计算机6-1向主侧体伺服电机控制器6-5-8发出转向控制指令，主侧体伺服电机控制器6-5-8向主侧体伺服电机2-2给定相应的电压，主侧体伺服电机2-2转动一定的角度并通过齿轮驱动主侧体2-4转动，襟翼侧体转角驱动导轨2-7沿着襟翼侧体导向轴2-8滑动，并与襟翼侧体2-5一起绕襟翼侧体旋转轴2-6与主侧体2-4发生相对转动，从而襟翼侧体2-5实现更大的转角，增大可操纵翼型稳定侧体拱度，产生更大的回转操纵力，回转操纵力将操纵无人船回转运动，在推进器的协同作用下，无人船快速完成转向并进入预定航线。因而通过控制可操纵翼型稳定侧体和推进器转角可实现无人船高效的回转操纵。因而通过控制可操纵翼型稳定侧体转角可实现无人船高效的回转操纵。

(2)与此同时：定位导航模块6-2将获取的无人船位置、航向、加速度等信息以及摄像机捕获的图像画面反馈至主控计算机6-1并分别通过数据传输天线6-3-1和视屏传输天线6-3-3传回岸基控制站；锂电池智能管理器3-4识别锂电池组剩余电量，当锂电池组电量低于某一值时，对电池组实施充电，将柔性太阳能薄膜电池组件3-1产生的剩余电能存储在当锂电池组中；当锂电池组电量达到另一较大值时，锂电池智能管理器3-4切断充电电路，充电停止；当柔性太阳能薄膜电池组件3-1产生的电能不足以维持无人船正常工作时，锂电池组释放储存的电能，保证无人船电能供应。

(3)进一步地，带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船在岸基操控人员的实时监控下到达指定采样地点，岸基控制站发出采样指令；卷管器5-3在主控计算机6-1控制下驱动卷管器5-3释放泵头5-2，泵头5-2在重力作用下拖动泵管5-1迅速下沉；与此同时，泵头5-2上的水深传感器6-4-6捕获水深信息并反馈给主控计算机6-1，主控计算机6-1将水深信息通过数据传输天线6-3-1传发送至岸基控制站，岸基控制人员在确认水深无误后，下达采样确认指令；蠕动泵5-4在主控计算机6-1的控制下启动，将海水样品抽取至采样箱，单个采样点采样过程完成；反复地，完成采样海域所有采样点采样工作，无人船返航；岸上人员打开水密舱盖1-4-6，取出采样箱5-5，并放置新的采样箱5-5；无人船继续出航执行新的采样任务。

(4)带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船具备一定的自主作业能力。类似地，在自主作业模式下，上述过程按预设程序指令自主完成。

(5)进一步地，在风和浪等外力作用下，带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船船体发生大角度横倾，由于锂电池舱1-3-3布置在水线以下较低位置，锂电池舱1-3-3内布置重量较大的锂电池组，对降低无人船重心高度起到主要作用，同时，在设备选型如选用质量较轻的柔性太阳能薄膜电池组件3-1替代传统太阳能板以及总布置上对无人船重心高度进行优化，再结合密闭船体空间、可操纵翼型稳定侧体设计实现重心偏低，浮心偏高，浮心在重心之上，且可操纵翼型稳定侧体2产生远离重心的浮力，提供额外横摇回复力矩，重力与浮力的耦合作用产生较大的复原力矩，船体横倾角迅速归于零；极限状态下，除可操纵翼型稳定侧体2外船体各水密舱室均破损进水，浮力大幅度损失，进入船体内部的海水使得部分淹没的2产生与船体等重的浮力，带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船可保持漂浮状态而不至于沉入海底，减少财产损失。

需要说明的是，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的范围为准。