一种多功能海上风电巡检船的制作方法

本发明属于海上风电运维技术领域，具体涉及一种多功能海上风电巡检船。

背景技术：

海上风电场运行维护需综合考虑离岸距离、气象海况、机组故障率、维护行为、发电能力、运维经济性等因素来进行运维船的配置。海上风电运维船是用于海上风力发电机组运行维护的专用船舶。该船舶在波浪中应具有良好的运动性能，能够低速精准地靠泊到风力发电机组的基础，防止对基础造成较大冲击，并能够与基础持续接触。

一般来说较大规模的风电场采用船队形式，如高速运维船、专业运维船、居住船、自升式运维船船及其他专用工程船舶。运维船配置的一般原则是：天气较好、离岸较近的采用普通运维船，天气复杂、离岸较近的采用先进的专业运维船，天气较好、离岸较远的采用普通运维船或专业运维船和运维母船，天气较复杂、离岸较远的采用专业运维船和运维母船。

海上风机通过底部固定式支撑和悬浮式支撑设置在海面上，当对海面以下的部分和风机上部进行巡检时，需要下潜和攀爬，但是海上的天气瞬息万变，当风浪较大时进行下潜或攀爬作业会存在较大的安全隐患。而且现有的运维船只，由于功能繁多，体积均较大，出海一次往往需要耗费不小的成本，同时机动性受到了很大的限制，灵活性欠缺而不能及时的发现问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能海上风电巡检船，功能设计合理，能够有效提升常规巡检的机动性、灵活性和经济性，同时在恶劣天气时保障了工作人员的人身安全。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种多功能海上风电巡检船，包括电机、燃油发动机、太阳能蓄能板、蓄能电池组、传动系统、推进装置、无人机固定板、无人机、潜水机器人座舱和潜水机器人；

传动系统分别与电机、燃油发动机和推进装置连接，电机与蓄能电池组连接，蓄能电池组与太阳能蓄能板连接；潜水机器人装载在潜水机器人座舱内，潜水机器人座舱与蓄能电池组连接；

无人机固定板活动连接在多功能海上风电巡检船尾部；当多功能海上风电巡检船航行时，无人机固定板与海面垂直，无人机与蓄能电池组连接，无人机固定在无人机固定板上，无人机的螺旋桨作为多功能海上风电巡检船的推进装置；当无人机执行巡检任务时，无人机固定板与海面平行。

优选地，无人机包括红外图像采集装置。

优选地，潜水机器人中部设有红外图像采集装置和声呐探测装置，底部设有螺旋桨。

优选地，潜水机器人座舱内设有控制系统，潜水机器人通过连接缆绳与潜水机器人座舱连接，连接缆绳包括集成在防水层内的牵引绳、电缆和光缆，光缆与控制系统连接。

优选地，蓄能电池组设有电量显示装置和低电量报警装置。

优选地，太阳能蓄能板布设在多功能海上风电巡检船的甲板及船身表面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种多功能海上风电巡检船，当太阳光照强时，巡检船可采用纯太阳能模式，由太阳能蓄能板收集电能为巡检船提供动力。同时船体内还有一套完整成熟的插电式混合动力系统，当太阳光照不强时，由燃油发动机负责提供动力，由于起步与加速阶段电机做功比单纯依靠传统燃油发动机效率高，所以只需要保证燃油发电机一直保持在高效充电工况，为电机供电，电机将能量分为两路，一边输送至船体内的蓄能电池组为蓄能电池组充电，另一边将电能输送给竖直固定在船尾的无人机，无人机的电池和桨叶马达获得电能后将其转换为无人机电池的电能和无人机螺旋桨的动能，螺旋桨插入水中，为巡检船提供动能。而当阳光不强且燃料不足时，蓄能电池组开始放电，巡检船进入纯电模式，由蓄能电池组提供动力。多种能源供应方式，使巡检船可以适应不同工况，大大延长了巡航时间与巡航距离，灵活度高。当恶劣天气时能够利用无人机和潜水机器人进行高处和海面下的巡检工作，不需要人工进行攀爬和潜水，节约了人工成本，保障了工作人员的人身安全。

进一步地，无人机配备的红外图像采集装置，能够在光线不足或天气恶劣时进行图像采集。

进一步地，潜水机器人配置的红外图像采集装置和声呐探测装置，能够在光线不足的海面下进行各项巡检作业，螺旋桨提供下潜动力和上升推力，可靠温度。

进一步地，连接缆绳内的牵引绳能够防止潜水机器人遗失，电缆能够持续提供电能，提高续航时间，光缆能够对潜水机器人进行控制，并将其采集的信息及时传输回控制系统。

进一步地，蓄能电池组设有电量显示装置和低电量报警装置，能够使作业人员随时掌握电池电量，当电量不足时根据情况及时采取有效措施，保证作业的稳定性和安全性。

进一步地，太阳能蓄能板布设在插电式混合动力巡检船的甲板及船身表面，能够提高光照覆盖面积，提高光能的利用率。

附图说明

图1为本发明的多功能海上风电巡检船的整体结构示意图；

图2为本发明的功能海上风电巡检船的侧视图；

图3为本发明的无人机固定板垂直海面时多功能海上风电巡检船的后视图；

图4为本发明的多功能海上风电巡检船的剖视图；

图5为本发明的无人机起飞前后的状态示意图。

图中：1-电机，2-燃油发动机，3-太阳能蓄能板，4-蓄能电池组，5-传动系统，6-推进装置，7-无人机固定板，8-无人机，9-潜水机器人座舱，10-潜水机器人。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：

如图1，本发明的一种多功能海上风电巡检船，船体内设置有一套完整成熟的插电式混合动力系统；包括电机1、燃油发动机2、太阳能蓄能板3、蓄能电池组4、传动系统5、推进装置6、无人机固定板7、无人机8、潜水机器人座舱9和潜水机器人10；太阳能蓄能板3布设在多功能海上风电巡检船的甲板及船身表面。

传动系统5分别与电机1、燃油发动机2和推进装置6连接，电机1与蓄能电池组4连接，蓄能电池组4与太阳能蓄能板3连接，蓄能电池组4设有电量显示装置和低电量报警装置。

如图4，潜水机器人10装载在潜水机器人座舱9内，潜水机器人10中部配置红外图像采集装置和声呐探测装置，底部设有螺旋桨，潜水机器人座舱9与蓄能电池组4连接；潜水机器人座舱9内设有控制系统，潜水机器人10通过连接缆绳与潜水机器人座舱9连接，连接缆绳包括集成在防水层内的牵引绳、电缆和光缆，光缆与控制系统连接。

如图2、图3和图5，无人机固定板7活动连接在多功能海上风电巡检船尾部；当多功能海上风电巡检船航行时，无人机固定板7与海面垂直，无人机8与蓄能电池组4连接，无人机8通过锁扣固定在无人机固定板7上，无人机8配置有红外图像采集装置，无人机8的螺旋桨作为多功能海上风电巡检船的推进装置；当无人机8执行巡检任务时，无人机固定板7与海面平行。

本发明的多功能海上风电巡检船的工作原理：

多功能海上风电巡检船的首要动力来源是太阳能，足够清洁环保，而且海上风电太阳能资源丰富，取之不尽用之不竭。为了克服天气和夜间对太阳能的影响，船体引入插电式混合动力系统，大大提高了多功能海上风电巡检船在不同工况下的适应性。

相较于传统发动机在很多工况时不是其工作的最佳工况(例如起步、加速、制动等)。导致工作效率不高，不够环保。便设计了由电机1直接驱动螺旋桨，提供动力。电机1的输出没有时滞，不存在效率低的情况，燃油发动机2只需要保证在最佳工况下做功为电机1提供电能即可。

多功能海上风电巡检船不但可以依照规定的巡检路线，进行日常的快速巡检，同时因为体型小巧，机动性强，如遇到紧急情况或不适宜人工出海巡检时，可与遥控装置配合作为无人巡检船，快速到达现场。

当多功能海上风电巡检船到达指定位置后，需要无人机8飞行时，位于船尾竖直的无人机固定板7向上抬起使之与海平面平行，形成一个小型起飞平台，固定于无人机8周围的锁扣解锁，无人机8起飞，当完成飞行巡检任务后，飞机追寻停机坪上发出的信号，降落到无人机固定板7上，四周锁扣重新锁紧无人机8，无人机固定板7落下，无人机8的螺旋桨变为船体螺旋桨。

当多功能海上风电巡检船到达指定位置，需要潜水探测时，位于船底部的潜水机器人10顶部牵引绳放下，并通过电缆为潜水机器人10提供电能，潜水机器人10落入水中在底部螺旋桨正传的带动下快速下潜至指定位置，完成指定任务，采集到的数据通过牵引绳中的光缆传回船体内的控制系统，潜水机器人10底部的螺旋桨反转提供上升力，牵引绳也一圈圈收紧向上提起潜水机器人10。

本发明的多功能海上风电巡检船，通过一个可以转动的无人机固定板7，使无人机8螺旋桨替代了传统船只的螺旋桨，可以有效减轻船体重量，缩小船体体积。潜水机器人10通过小型螺旋桨的正转反转解决了上升下降的动力问题，也减轻了重量，留出更多空间来组合更多功能模块，同时通过牵引绳提供能量、回传数据以及回收提升。

需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式之一，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。