圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船的制作方法

本实用新型涉及无人船领域，特别涉及一种圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船。

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。

传统的近海水质采样手段主要是人工采集，人工采集需要采样人员全程现场参与并需要较大吨位的有人船舶以保障人员安全，这就造成大量的人力物力浪费；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；人工采集的另一弊端是采样周期较长，无法快速、准确反映水质污染情况，严重影响海洋污染防治工作的开展。

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ROV以及AUV相比，无人船在海洋表面运动，受外界约束少，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。

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。因此，亟需一种续航力远、操纵方便、稳性及耐波性能优异的水质采样无人船。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供一种以可再生的太阳能为主要能源、续航力远、航行阻力小、稳性及耐波性能优异、操纵简便的远距离遥控海水采样的太阳能双体无人船。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船，包括船体主体、电力系统、推进系统、水质采样系统以及控制系统；船体主体包括两个片体、圆弧形的箱式连接桥结构；片体为前倾型船艏、方形船艉、内设多个隔间的圆舭型水密空腔细长体结构；圆弧形的箱式连接桥结构上表面设置有语音设备、灯光设备、摄像设备、告警设备、通讯导航设备以及避障设备；

所述圆弧形的箱式连接桥结构两侧分别通过一对支撑结构与片体连接形成双体船结构，支撑结构横剖面为朝无人船中纵剖面弯曲的类三角形，箱式连接桥结构上表面弧长等于柔性太阳能薄膜电池组件长度；

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、高强度碳纤维圆管和推进电机；螺旋桨设置在片体的尾端；高强度碳纤维圆管一端与推进电机连接，另一端穿过设在片体上的推进器安装孔与片体连接；螺旋桨还与推进电机接；推进电机与控制系统的推进器控制器连接；

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；

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，定位导航模块、通信模块、数据采集模块和控制器模块分别与主控计算机连接。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的两个片体自艉封板起依次设置推进器隔离舱、推进器控制舱、若干个锂电池舱、艏尖舱。

优选地，所述的片体距基线高为70mm处设置水平内底板，内底板纵向中心线上、在艉封板前方44.5mm处设置直径29mm的推进器安装孔；片体舷侧内壁距基线高200mm处设置水平加强框，水平加强框焊接在舷侧内壁上。

优选地，所述的推进器隔离舱、推进器控制舱、若干个锂电池舱、艏尖舱之间设置横舱壁，横舱壁下部水密，上部设置直径为40mm的电缆通过孔，电缆通过孔设置密封装置，且其下缘位于水线面以上；片体顶部设置与横舱壁顶端圆弧同心的弧形密封盖支撑板，其下表面与横舱壁顶端相切，并在推进器隔离舱、推进器控制舱以及各个锂电池舱处开方形舱口，支撑板焊接在片体舷侧内壁上；片体顶部设置与弧形密封盖支撑板同心的弧形密封盖，弧形密封盖的下表面与弧形密封盖支撑板上表面相切，弧形密封盖的上边缘与片体顶部边缘重合；锂电池舱内设置锂电池基座，锂电池基座为一对纵向布置的开口朝内的U形铝型材。

优选地，所述圆弧形的箱式连接桥结构箱体内部沿船长方向依次设置电器设备室、采样箱室和采样设备室；电器设备室与采样箱室以及采样箱室与采样设备室之间设置拱形横梁，横梁下缘距连接桥结构箱体底板高度不小于240mm。

优选地，所述的主控计算机为基于PC104总线的PCM‐9375单板计算机；

所述导航模块包括GNSS天线、定位差分天线和GNSS信号接收机；GNSS天线与定位差分天线都与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；GNSS天线与定位差分天线都设置在圆弧形的箱式连接桥结构后部；

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；数据传输天线设置在圆弧形的箱式连接桥结构的后端，数据传输电台设置在平台甲板后部的电器设备舱内；视屏传输设置天线在圆弧形的箱式连接桥结构的后端，视屏传输电台设置在平台甲板后部的电器设备舱；

所述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、三轴加速度传感器和水深传感器分别接入主控计算机的RS‐232串口；水深传感器安装在泵头上；

所述控制器模块包括推进器控制器、卷管器控制器、蠕动泵控制器、摄像机控制器、灯光控制器和语音控制器；推进器控制器、卷管器控制器、蠕动泵控制器、摄像机控制器、灯光控制器和语音控制器分接入主控计算的RS‐232串口；推进器控制器还与推进电机连接，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伺服电机连接。

优选地，所述的柔性太阳能薄膜电池组件横向粘贴在箱式连接桥结构上表面；柔性太阳能薄膜电池组件选用CIGS薄膜电池；所述的太阳能充电控制器设置在电器设备室内部，太阳能充电控制器为MPPT太阳能充电控制器。

优选地，所述的所述片体和连接桥结构都由5086铝合金制成。所述高强度碳纤维圆管一端与推进电机连接是指高强度碳纤维圆管一端与推进电机的整流罩固定连接。

优选地，所述的语音设备包括扬声器，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，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，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，警报器与控制系统的语音控制器连接；避障设备包括超声波传感器，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形的箱式连接桥结构前部；探照灯和红白绿三色航行灯设置在圆弧形的箱式连接桥结构前部；摄像机设置在圆弧形的箱式连接桥结构前端；警报器设置在圆弧形的箱式连接桥结构尾部；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形的箱式连接桥结构尾部；超声波传感器设置在圆弧形的箱式连接桥结构前端。

优选地，所述的锂电池智能管理器分别与主控计算机、推进电机连接、卷管器、蠕动泵、采样箱、扬声器、探照灯、红白绿三色航行灯、警报器、GNSS信号接收机、数据传输电台、视屏传输电台、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、推进器控制器、蠕动泵控制器、卷管器控制器、摄像机控制器、灯光控制器和语音控制器连接。

双体船凭借其出色的稳定性和较大的有效载重，正逐渐成为海洋科学研究无人船的热门船型。与单体船相比，双体船将船体一分为二，其稳性较好，在恶劣海况下生存能力较强；此外，现有双体船通常在每个片体上均安装推进器，在航向控制上可通过改变两台推进器产生的推力实现船体转向，具有良好的操纵性；另一方面，相同排水量下双体船较单体船拥有更宽大的甲板面积和舱室容积，并且船体变得更加瘦长，可通过获得有利的兴波干扰来减小船舶总阻力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)太阳能受光面积大。本实用新型采用双体结构形式并选用较大的片体间距，利用圆弧顶设计的箱式连接桥结构将两个片体连接起来。通过采用这些设计，大大增加了总太阳能薄膜面积，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，且圆弧顶对上浪及雨雪天时快速排水、减少浪花及雨水对船体冲击较有利。

(2)续航力远。本实用新型的无人船通过船体型线优化设计以及双体船片体间距优化设计，减小了航行阻力，同时，本实用新型的无人船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。

(3)可全天候采样作业。本实用新型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太阳能电池组储剩余电能，经计算，锂电池储存电能维持无人船工作时间t>12.6h，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，从而使本实用新型的无人船具备全天候在相关海域持续动态采样的能力。

(4)操纵性好。本实用新型的无人船采用双体形式，双体船的两个片体使它很容易实现直线航行，即本实用新型的无人船拥有良好的航向稳定性；同时本实用新型的无人船两个片体均设置了推进器，两个片体造成两个螺旋桨之间的间距较大，当一车正一车倒时，无人船可实现原地转向，即本实用新型拥有良好的回转性；综上，本实用新型的无人船拥有良好的操纵性。

(5)稳性和耐波性好，横摇周期短。本实用新型利用双体船横向惯性矩大稳性和耐波性好、横摇周期短等优势的同时，采用柔性太阳能薄膜替代传统太阳能板、将锂电池组布置在片体内以达到降低重心的目的，进一步提高了本实用新型的稳性和耐波性能、缩短了横摇周期，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，本实用新型的无人船横摇周期Tφ不大于1.2s，减小了船体横摇周期过长对海水采样的干扰；初稳性高GM不小于5m，进水角横摇角进水角与横摇角之差稳性满足ZC“98法规”双体船稳性衡准；经计算，本实用新型的无人船在四级海况下(特征风速20kn)，迎浪航行垂荡运动响应不大于0.684m，迎浪航行纵摇运动响应不大于17.87°。

(6)抗沉性能优越。本实用新型的无人船密闭的两个片体之间以及片体与密闭的箱式连接桥结构内部空间不连通，相互独立，且两个片体均设置了多个独立水密隔舱，极大地增强了本实用新型的抗沉性。经计算，当一侧片体浮力完全丧失时本实用新型产生20°的横倾角，两侧片体浮力均完全丧失时，本实用新型处于正浮状态，无论单侧片体还是双侧片体破损，本实用新型的无人船均能保持漂浮状态，极大减少了无人船沉没设备丢失带来的经济损失。

(7)无人船整体结构轻盈、力学强度性能合理。本实用新型采用拱形箱式连接桥结构，将双体船的两个片体连接起来，以此构成无人船所搭载的所有仪器、装备的支撑平台。这一拱形箱式连接桥既减轻了无人船整体结构重量、增大了太阳能受光面积，同时也保证无人船有足够的结构强度。无人船表现出了一种结构轻盈而又力学强度性能合理的整体特征。

(8)采用模块化设计，设备布置灵活。箱式连接桥结构箱体内部空间充裕，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箱体内部设备将本实用新型应用于港口监控、水文勘察、海事搜救等领域。

(9)分层采样。本实用新型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是本实用新型的圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船的结构示意图；

图2是图1无人船的左视图；

图3是图1无人船的俯视图；

图4是图1无人船的前视图；

图5是图1无人船的片体的示意图；

图6是图1无人船的控制系统示意图；

图中：1‐1为片体，1‐1‐1为艉封板，1‐1‐2为推进器隔离舱，1‐1‐3为推进器控制舱，1‐1‐4为锂电池舱，1‐1‐5为艏尖舱(空舱)，1‐1‐6为内底板，1‐1‐7为推进器安装孔，1‐1‐8为舷侧内壁，1‐1‐9为水平加强框，1‐1‐10为锂电池横向支撑结构，1‐1‐11为横舱壁，1‐1‐12为电缆通过孔，1‐1‐13为密封盖支撑板，1‐1‐14为方形舱口，1‐1‐15为弧形密封盖，1‐1‐16为锂电池基座；1‐2为箱式连接桥结构，1‐2‐1为支撑结构，1‐2‐2为螺纹孔，1‐2‐3为扬声器，1‐2‐4为探照灯，1‐2‐5为红白绿三色航行灯，1‐2‐6为警报器，1‐2‐7为电器设备室，1‐2‐8为采样箱室，1‐2‐9为采样设备室，1‐2‐10为拱形横梁，1‐2‐11为弧形水密舱盖，1‐2‐12为简易把手，1‐2‐13为泵管通过孔；2为电力系统，2‐1为柔性太阳能薄膜电池组件，2‐2为接线盒，2‐3为太阳能充电控制器，2‐4为锂电池智能管理器，2‐5为锂电池；3为推进系统，3‐1为螺旋桨、3‐2为高强度碳纤维圆管、3‐3为推进电机；4为水质采样系统，4‐1为泵管，4‐2为泵头，4‐3为卷管器，4‐4为蠕动泵，4‐5为采样箱，4‐6为废水排放管；5为控制系统，5‐1为主控计算机；5‐2为定位导航模块，5‐2‐1为GNSS天线，5‐2‐2为定位差分天线，5‐2‐3为GNSS信号接收机；5‐3为通信模块，5‐3‐1为数据传输天线，5‐3‐2为数据传输电台，5‐3‐3为视屏传输天线，5‐3‐4为视屏传输电台；5‐4为数据采集模块，5‐4‐1为摄像机，5‐4‐2为超声波传感器，5‐4‐3为三轴捷联磁阻式电子磁罗盘，5‐4‐4为智能陀螺仪，5‐4‐5为三轴加速度传感器，5‐4‐6为水深传感器；5‐5为控制器模块，5‐5‐1为推进器控制器，5‐5‐2为卷管器控制器，5‐5‐3为蠕动泵控制器，5‐5‐4为摄像机控制器，5‐5‐5为灯光控制器，5‐5‐6为语音控制器。

具体实施方式

为更好地支持本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的阐述，但本实用新型的实施方式不限如此。

如图1‐6所示，圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船，包括船体主体1、电力系统2、推进系统3、水质采样系统4以及控制系统5；其中，船体主体1包括两个片体1‐1、圆弧形的箱式连接桥结构1‐2，两个片体1‐1通过圆弧形的箱式连接桥结构1‐2连接形成双体船结构；

两个片体1‐1为无人船提供浮力，使无人船漂浮于海面上；片体1‐1为前倾型船艏、方形船艉、内设多个隔间的圆舭型水密空腔细长体结构；每个片体1‐1内自艉封板1‐1‐1起依次设置推进器隔离舱1‐1‐2、推进器控制舱1‐1‐3、若干个锂电池舱1‐1‐4、艏尖舱(空舱)1‐1‐5；推进器隔离舱1‐1‐2作用是将推进器安装孔1‐1‐7与片体1‐1其他区域隔离，在推进器安装孔1‐1‐7密封措施失效导致海水渗漏时推进器隔离舱1‐1‐2能有效地将海水隔离，保障设备安全性，增强无人船的生存能力；推进器控制舱1‐1‐3安装推进器控制器5‐5‐1；锂电池舱1‐1‐4用于放置锂电池2‐5；片体1‐1最前端设置艏尖舱(空舱)1‐1‐5，艏尖舱(空舱)1‐1‐5内部狭小，不适合布置设备，其作为隔离空舱，在无人船因操作不当或其他因素与障碍物发生碰撞而导致海水渗漏时，艏尖舱(空舱)1‐1‐5可以很好地将海水与其他舱室隔离，增强本无人船得抗沉性；优选的，片体1‐1距基线高70mm处设置水平内底板1‐1‐6，内底板1‐1‐6纵向中心线上、在艉封板1‐1‐1前方44.5mm处设置直径为29mm的推进器安装孔1‐1‐7；片体1‐1舷侧内壁1‐1‐8距基线高200mm处设置水平加强框1‐1‐9，以增强片体1‐1总纵强度，水平加强框1‐1‐9焊接在舷侧内壁1‐1‐8上，其在锂电池舱1‐1‐4处加宽以形成锂电池横向支撑结构1‐1‐10，以减小锂电池2‐5在无人船航行过程中横向运动的幅度，水平加强框1‐1‐9纵向中心线上、在艉封板1‐1‐1前方44.5mm处设置直径为29mm的推进器安装孔1‐1‐7；优选的，上述各舱室之间设置横舱壁1‐1‐11，横舱壁1‐1‐11下部水密，上部设置直径为40mm的电缆通过孔1‐1‐12，电缆通过孔1‐1‐12设置密封装置，且其下缘位于水线面以上；横舱壁1‐1‐11顶端为圆弧形，其通过焊接与相邻结构连接；片体1‐1顶部设置与横舱壁1‐1‐11顶端圆弧同心的弧形密封盖支撑板1‐1‐13，其下表面与横舱壁1‐1‐11顶端相切，并在推进器隔离舱1‐1‐2、推进器控制舱1‐1‐3以及各个锂电池舱1‐1‐4处开方形舱口1‐1‐14，以便于片体1‐1内部设备安装与维修，支撑板1‐1‐13焊接在片体1‐1舷侧内壁1‐1‐8上；片体1‐1顶部设置与上述弧形密封盖支撑板1‐1‐13同心的弧形密封盖1‐1‐15，其下表面与弧形密封盖支撑板1‐1‐13上表面相切，其上边缘与片体1‐1顶部边缘重合；优选的，锂电池舱1‐1‐4内底板1‐1‐6纵向中心线附近设置锂电池基座1‐1‐16，基座为一对纵向布置的开口朝内的U形铝型材，其焊接在内底板1‐1‐6上；密封盖支撑板1‐1‐13、弧形密封盖1‐1‐15布置两组与支撑结构1‐2‐1底部对应的螺纹孔1‐2‐2；优选的，权衡无人船在静水中航行的静水阻力以及在波浪中航行时波浪作用导致总阻力的增加即波浪增阻，并考虑到片体1‐1内设备布置情况，片体1‐1为圆舭型。

圆弧形的箱式连接桥结构1‐2安装在两个片体1‐1之间，用于承受作用在两个片体1‐1上的波浪力，维持结构完整性；所述圆弧形的箱式连接桥结构1‐2两侧分别通过一对支撑结构1‐2‐1与片体1‐1连接，优选的，支撑结构1‐2‐1横剖面为朝无人船中纵剖面弯曲的类三角形，以提高结构稳定性，支撑结构1‐2‐1底部为螺纹孔1‐2‐2；优选的，所述箱式连接桥结构1‐2上表面弧长等于柔性太阳能薄膜电池组件2‐1长度。

圆弧形的箱式连接桥结构1‐2上表面设置有语音设备、灯光设备、摄像设备、告警设备、通讯导航设备以及避障设备。优选地，语音设备包括扬声器1‐2‐3，扬声器1‐2‐3与控制系统5的语音控制器5‐5‐6连接；灯光设备包括探照灯1‐2‐4和红白绿三色航行灯1‐2‐5，探照灯1‐2‐4和红白绿三色航行灯1‐2‐5分别与控制系统5的灯光控制器5‐5‐5连接；摄像设备包括摄像机5‐4‐1，摄像机5‐4‐1与主控计算机5‐1的RS‐232串口及摄像机控制器5‐5‐4连接；告警设备包括警报器1‐2‐6，警报器1‐2‐6与控制系统5的语音控制器5‐5‐6连接；通讯导航设备包括GNSS天线5‐2‐1、定位差分天线5‐2‐2、数据传输天线5‐3‐1和视屏传输天线5‐3‐3；GNSS天线5‐2‐1和定位差分天线5‐2‐2分别与GNSS电台连接，数据传输天线5‐3‐1和视屏传输天线5‐3‐3分别与数据传输电台5‐3‐2和视屏传输电台5‐3‐4连接；避障设备包括超声波传感器5‐4‐2，超声波传感器5‐4‐2与主控计算机5‐1的RS‐232串口连接。扬声器1‐2‐3及红白绿三色航行灯1‐2‐5设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2前部，用于岸基控制人员向周围船舶发出语音信号；探照灯1‐2‐4和红白绿三色航行灯1‐2‐5设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2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1‐2‐5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5‐4‐1设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2前端，在摄像机控制器5‐5‐4控制下摄像机5‐4‐1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1‐2‐6设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2尾部，用于向周围船舶发出声音及灯光警示信号；GNSS天线5‐2‐1、定位差分天线5‐2‐2、数据传输天线5‐3‐1和视屏传输天线5‐3‐3设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2尾部；超声波传感器5‐4‐2设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2前端，其有效探测距离大于10m，超声波传感器5‐4‐2用于在自主航行模式下识别无人船前进方向上的障碍物。

优选地，圆弧形的箱式连接桥结构1‐2箱体内部沿船长方向依次设置电器设备室1‐2‐7、采样箱室1‐2‐8、采样设备室1‐2‐9，电器设备室1‐2‐7用于布置主控计算机5‐1、太阳能充电控制器2‐3、锂电池智能管理器2‐4等电器设备，采样箱室1‐2‐8用于放置采样箱4‐5，采样设备室1‐2‐9用于布置蠕动泵、卷管器等采样设备；电器设备室1‐2‐7与采样箱室1‐2‐8以及采样箱室1‐2‐8与采样设备室1‐2‐9之间设置拱形横梁1‐2‐10，横梁下缘距连接桥结构1‐2箱体底板高度不小于240mm；采样箱室1‐2‐8上方设置弧形水密舱盖1‐2‐11，其上表面与圆弧形的箱式连接桥结构1‐2上表面重合，其尺寸与单件柔性太阳能薄膜组件尺寸一致；弧形水密舱盖1‐2‐11设置简易把手1‐2‐12，便于工作人员开关弧形水密舱盖1‐2‐11。

电力系统2包括柔性太阳能薄膜电池组件2‐1、接线盒2‐2、太阳能充电控制器2‐3、锂电池智能管理器2‐4和锂电池组；锂电池组由多个锂电池2‐5并联组成；每个柔性太阳能薄膜电池组件2‐1设有接线盒2‐2，多个柔性太阳能薄膜电池组件2‐1通过接线盒2‐2串联连接，并与太阳能充电控制器2‐3连接，锂电池智能管理器2‐4与太阳能充电控制器2‐3连接，锂电池组与锂电池智能管理器2‐4连接；锂电池智能管理器2‐4与推进系统3推进电机3‐3连接，与水质采样系统4的卷管器4‐3、蠕动泵4‐4、采样箱4‐5连接，与扬声器1‐2‐3、探照灯1‐2‐4、红白绿三色航行灯1‐2‐5、警报器1‐2‐6连接输出电能；锂电池智能管理器2‐4还与控制系统5主控计算机5‐1连接，与控制系统5定位导航模块5‐2的GNSS信号接收机5‐2‐3连接，与控制系统5通信模块5‐3的数据传输电台5‐3‐2、视屏传输电台5‐3‐4连接，与控制系统5数据采集模块5‐4的摄像机5‐4‐1、超声波传感器5‐4‐2、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘5‐4‐3、智能陀螺仪5‐4‐4、三轴加速度传感器5‐4‐5、水深传感器5‐4‐6连接以及控制系统5控制器模块5‐5的推进其控制器5‐5‐1、蠕动泵控制器5‐5‐3、卷管器控制器5‐5‐2、摄像机控制器5‐5‐4、灯光控制器5‐5‐5、语音控制器5‐5‐5连接输出电能；多个柔性太阳能薄膜电池组件2‐1横向粘贴在箱式连接桥结构1‐2上表面，通过接线盒2‐2串联形成太阳能电池组，中间一件粘贴在弧形水密舱盖1‐2‐11上，柔性太阳能薄膜电池组件2‐1不影响箱式连接桥结构1‐2舱口的设置；优选的，柔性太阳能薄膜电池组件2‐1选用CIGS(铜铟镓硒)薄膜电池，型号为MiaSole FLEX‐02W(汉能)，具有质量轻，转换效率高等有点；太阳能充电控制器2‐3设置在电器设备室1‐2‐7内部，优选的，太阳能充电控制器2‐3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2‐4用于对锂电池2‐5充电过程进行管理，其设置在电器设备室1‐2‐7内部；锂电池2‐5设置在上述锂电池舱1‐1‐4锂电池基座1‐1‐16上，优选的，锂电池2‐5的电池容量为100Ah，开路电压12V，锂电池2‐5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。

推进系统3包括螺旋桨3‐1、高强度碳纤维圆管3‐2和推进电机3‐3；螺旋桨3‐1为两个，分别设置在每个片体1‐1的尾端；高强度碳纤维圆管3‐2一端与推进电机3‐3的整流罩固定连接，另一端穿过设在片体1‐1上的推进器安装孔1‐1‐7与片体1‐1连接；螺旋桨3‐1还与推进电机3‐3连接；推进电机3‐3与控制系统5的推进器控制器5‐5‐1连接。优选地，单台推进电机3‐3额定功率为312W，推力约142N；高强度碳纤维圆管3‐2带有螺纹，将其与推进电机3‐3的整流罩固定连接并旋入片体1‐1推进器安装孔1‐1‐7内即完成推进器安装；控制系统5通过两个推进器控制器5‐5‐1控制两台推进电机3‐3停止与启动、正反转、加减速等，使螺旋桨3‐1产生相同或不同的分别作用在两个片体1‐1上的推力，在对应的零或非零的弯矩作用下实现无人船直航或转向。

水质采样系统4包括泵管4‐1、泵头4‐2、卷管器4‐3、蠕动泵4‐4、采样箱4‐5、废水排放管4‐6；泵头4‐2和蠕动泵4‐4以及蠕动泵4‐4和采样箱4‐5通过泵管4‐1连接，废水排放管4‐6将蠕动泵废水排放口与船体外部空间连接；卷管器4‐3、蠕动泵4‐4分别与控制系统5控制器模块5‐5的卷管器控制器5‐5‐2、蠕动泵控制器5‐5‐3连接；泵管4‐1用于输送水质样品，通过箱式连接桥结构1‐2前部的泵管通过孔1‐2‐13伸出船体外，优选的，泵管4‐1为耐腐蚀硅胶软管；泵头4‐2置于泵管4‐1远离蠕动泵4‐4的一端，内部装有水深传感器5‐4‐6；卷管器4‐3用于控制泵管4‐1的收放使泵头4‐2到达不同的水深处；蠕动泵4‐4负责为抽取水样提高动力；废水排放管4‐6用于排净泵管4‐1内残余海水以便水质采样系统4执行下一次采样任务；采样箱4‐5放置在采样设备舱1‐2‐4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1‐3‐8并更换采样箱4‐5。

控制系统5包括主控计算机5‐1、定位导航模块5‐2、通信模块5‐3、数据采集模块5‐4和控制器模块5‐5。优选的，主控计算机5‐1为基于PC104总线的PCM‐9375单板计算机。

定位导航模块5‐2包括：GNSS天线5‐2‐1、定位差分天线5‐2‐2，GNSS信号接收机5‐2‐3；GNSS天线5‐2‐1与定位差分天线5‐2‐2设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2后部并与GNSS信号接收机5‐2‐3连接，GNSS信号接收机5‐2‐3接入主控计算机5‐1的RS‐232串口。GNSS天线5‐2‐1、定位差分天线5‐2‐2设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2的后端，GNSS信号接收机5‐2‐3设置在平台甲板1‐2后部的电器设备舱2‐3内。

通信模块5‐3包括：数据传输天线5‐3‐1、数据传输电台5‐3‐2、视屏传输天线5‐3‐3、视屏传输电台5‐3‐4；数据传输天线5‐3‐1与数据传输电台5‐3‐2连接，数据传输电台5‐3‐2接入主控计算机5‐1的RS‐232串口；视屏传输天线5‐3‐3与视屏传输电台5‐3‐4连接，视屏传输电台5‐3‐4接入主控计算机5‐1的RS‐232串口。数据传输天线5‐3‐1负责控制及探测信号远距离传输，数据传输天线5‐3‐1设置在圆弧形的箱式连接桥结构1‐2的后端，数据传输电台5‐3‐2设置在平台甲板1‐2后部的电器设备舱2‐3内；视屏传输天线5‐3‐3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形的箱式连接桥结构1‐2的后端，视屏传输电台5‐3‐4设置在平台甲板1‐2后部的电器设备舱2‐3。

数据采集模块5‐4包括：摄像机5‐4‐1、超声波传感器5‐4‐2、三轴捷联磁阻式电子磁罗盘5‐4‐3、智能陀螺仪5‐4‐4、三轴加速度传感器5‐4‐5、水深传感器5‐4‐6；摄像机5‐4‐1、超声波传感器5‐4‐2三轴捷联磁阻式电子磁罗盘5‐4‐3、智能陀螺仪5‐4‐4、三轴加速度传感器5‐4‐5、水深传感器5‐4‐6分别接入主控计算机5‐1的RS‐232串口；摄像机5‐4‐1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5‐4‐3用于测定无人船航向，智能陀螺仪5‐4‐4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5‐4‐5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5‐4‐6安装在泵头4‐2上，用于测量泵头4‐2当前深度。

控制器模块5‐5包括：推进器控制器5‐5‐1、卷管器控制器5‐5‐2、蠕动泵控制器5‐5‐3、摄像机控制器5‐5‐4、灯光控制器5‐5‐5、语音控制器5‐5‐6；推进其控制器5‐5‐1、卷管器控制器5‐5‐2、蠕动泵控制器5‐5‐3、摄像机控制器5‐5‐4、灯光控制器5‐5‐5、语音控制器5‐5‐6分接入主控计算机5‐1的RS‐232串口；此外，推进器控制器5‐5‐1还与推进电机3‐3连接，用于执行主控计算机5‐1指令控制推进电机3‐3停止与启动、正反转等，优选设置在平台甲板1‐2后部；卷管器控制器5‐5‐2还与卷管器4‐3连接，控制卷管器4‐3伺服电机转角，实现泵管4‐1的收放；蠕动泵控制器5‐5‐3还与蠕动泵4‐4连接，控制蠕动泵4‐4抽排水；摄像机控制器5‐5‐4还与摄像机5‐4‐1伺服电机连接，用于控制摄像机5‐4‐1伺服电机转动。

优选的，所述片体1‐1、连接桥结构2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。

本实用新型的具体工作方式如下：

(1)本实用新型的圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船顶部的柔性太阳能薄膜电池组件2‐1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2‐3，太阳能充电控制器2‐3对上述电能进行降压并输送给锂电池智能管理器2‐4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5‐3‐1捕获并反馈给主控计算机5‐1，主控计算机5‐1向推进器控制器5‐5‐1发出控制指令；推进器控制器5‐5‐1向推进电机3‐3给与定航速相应的电压，从而使推进电机3‐3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，推进器控制器5‐5‐1分别向两个推进电机3‐3给定大小或方向不同的电压，从而使两螺旋桨3‐1产生不同的推力并在船体上形成转矩，迫使无人船航向改变。

(2)与此同时：定位导航模块5‐2将获取的无人船位置、航向、加速度等信息以及摄像机5‐4‐1捕获的图像画面反馈至主控计算机5‐1并分别通过数据传输天线5‐3‐1和视屏传输天线5‐3‐3传回岸基控制站；锂电池智能管理器2‐4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2‐1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2‐4切断充电电路，充电停止；当柔性太阳能薄膜电池组件2‐1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，本实用新型的圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体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4‐3在主控计算机5‐1控制下释放泵头4‐2，泵头4‐2在重力作用下拖动泵管4‐1迅速下沉；与此同时，泵头4‐2上的水深传感器5‐4‐6捕获水深信息并反馈给主控计算机5‐1，主控计算机5‐1将水深信息通过数据传输天线5‐3‐1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4‐4在主控计算机5‐1的控制下启动，将海水样品抽取至采样箱4‐5，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；岸上人员打开采样箱室弧形水密舱盖1‐2‐11，取出采样箱4‐5，并放置新的采样箱4‐5；无人船继续出航执行新的采样任务。

(4)本实用新型的圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体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，本实用新型的圆弧形箱式连接桥远距离遥控海水采样太阳能双体无人船船体发生大角度横倾，由于重心偏低，浮心偏高，重力与浮力的耦合作用产生较大的复原力矩，船体横倾逐渐归于零；极限状态下，两个或一个片体1‐1各水密舱室均破损进水，浮力大幅度损失，进入片体内部的海水使得片体沉没，密闭的箱式连接桥结构1‐2浸入海水中并产生向上的阻碍破损船体继续下沉的浮力，本实用新型的用于远距离遥控海水采样的太阳能双体无人船保持漂浮状态而不至沉入海底，减少了财产损失。

需要说明的是，在本实用新型基础上，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。