一种无人帆船的制作方法

本实用新型涉及帆船的技术领域，尤其涉及一种无人帆船。

背景技术：

在航海领域，航行交通工具的种类繁多，其中，包括用于海洋监测的船舶运输工具。在自动监测工具中，无人帆船是以海洋环境能源为驱动的海洋机器人典型代表，该无人帆船主要利用风能完全自主航行，可以完成海洋表面数据采集、灾难预警、减少人工驾驶等任务。

现有技术中，帆船通常是采用电能和风能作为航行动力，其在结构上通常包括：蓄电池及船帆；但是，由于受到蓄电池本身重量及电能容量的限制，将影响无人帆船的续航里程和航行安全。

因此，有必要提出一种新的无人帆船。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种无人帆船，可以解决现有技术中的由于帆船上的蓄电池重量大及电池容量小，影响帆船的续航及航行安全的技术问题。

本实用新型提供一种无人帆船，包括：船体、及与所述船体的甲板表面固定连接的储能船帆结构，所述船帆结构包括：船帆基座、桅杆、连接固定组件及碳纤维储能帆布；

所述船帆基座与所述船体的甲板表面固定连接；

所述桅杆包括：桅杆固定端及与所述桅杆固定端相连接的桅杆支撑部，所述桅杆通过所述桅杆固定端垂直固定于所述船帆基座上，所述桅杆固定端与所述船帆基座可拆卸连接；

所述连接固定组件的一端与所述桅杆支撑部靠近所述桅杆固定端的侧面机械连接；

所述碳纤维储能帆布包括：第一碳纤维表皮、与所述第一碳纤维表皮相对设置的第二碳纤维表皮，所述第一碳纤维表皮与所述第二碳纤维表皮形成具有收容空间的碳纤维帆布结构，及收容于所述碳纤维帆布结构内的碳纤维储能层；

所述碳纤维帆布结构的一端与所述连接固定组件的侧面可拆卸连接，所述碳纤维帆布结构的另一端与所述桅杆支撑部远离所述桅杆固定端的一端固定连接，以组成轻便的所述储能船帆结构。

可选的，所述碳纤维储能层包括：隔膜、第一集流体、第二集流体、第一碳纤维电极层，第二碳纤维电极层，所述碳纤维储能层的结构依照所述第一集流体、所述第一碳纤维电极层、所述隔膜、所述第二碳纤维电极层、所述第二集流体的顺序依次叠加形成，所述第一集流体靠近所述第一碳纤维表皮的一面与所述碳纤维表皮相连接，所述第二集流体靠近所述第二碳纤维表皮的一面与所述碳纤维相连接；

其中，所述第一集流体、所述第一碳纤维电极层及所述隔膜组成所述碳纤维储能层的正极，所述隔膜、所述第二碳纤维电极层及所述第二集流体组成所述碳纤维储能层的负极。

可选的，所述第一碳纤维电极层包含：第一碳纤维电极、涂覆于所述第一碳纤维电极的表面的活性材料层及电解液，所述电解液存储在所述第一碳纤维电极层上，并浸润于所述活性材料层表面。

可选的，所述电解液还附于所述第一集流体的靠近所述第一碳纤维电极的一侧面。

可选的，所述第一碳纤维电极包括：多个的碳纤维电极片及高分子纤维绳，多个所述碳纤维电极片与所述高分子纤维绳编织层所述第一碳纤维电极。

可选的，所述第一碳纤维电极包括：多股高分子纤维绳，多股所述高分子纤维绳编辑形成具有多孔的碳纤维电极。

可选的，所述船帆结构还包括：至少一个帆骨，所述帆骨为条状的杆体，所述帆骨的一端垂直固定于所述桅杆支撑部的侧面，所述帆骨与部分所述碳纤维储能船帆固定连接。

可选的，所述桅杆支撑部的侧面设有销轴，所述碳纤维帆布靠近所述桅杆支撑部的侧边与所述销轴相连接。

可选的，所述碳纤维储能帆布的最小厚度为1mm。

可选的，所述第一碳纤维表皮及所述第二碳纤维表皮的材质为超薄碳纤维预浸材料，其厚度为0.012mm。

本实用新型提供一种无人帆船，包括：船体、及与船体的甲板表面固定连接的储能船帆结构，船帆结构包括：船帆基座、桅杆、连接固定组件及碳纤维储能帆布；船帆基座与船体的甲板表面固定连接；桅杆包括：桅杆固定端及与桅杆固定端相连接的桅杆支撑部，桅杆通过桅杆固定端垂直固定于船帆基座上，桅杆固定端与船帆基座可拆卸连接；连接固定组件的一端与桅杆支撑部靠近桅杆固定端的侧面机械连接；碳纤维储能帆布包括：第一碳纤维表皮、与第一碳纤维表皮相对设置的第二碳纤维表皮，第一碳纤维表皮与第二碳纤维表皮形成具有收容空间的碳纤维帆布结构，及收容于碳纤维帆布结构内的碳纤维储能层；碳纤维帆布结构的一端与连接固定组件的侧面可拆卸连接，碳纤维帆布结构的另一端与桅杆支撑部远离桅杆固定端的一端固定连接，以组成轻便的储能船帆结构。通过设置具有储能功能的碳纤维储能帆布，并将碳纤维储能帆布应用于船帆结构中，释放传统蓄电池的空间及重量，使得包含储能结构的帆船比较轻便，提高船帆的续航能力及航行安全性，具有较高的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

图1为本实用新型提供的一种无人帆船的结构示意图；

图2为本实用新型提供的碳纤维储能帆布的结构分解示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中由于船帆结构比较笨重，影响帆船的续航及航行安全的技术问题。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供一种无人帆船，请参阅图1及图2，图1为本实用新型提供的一种无人帆船的结构示意图，图2为本实用新型提供的碳纤维储能帆布的结构示意图；该无人帆船包括：船体11、及与船体11的甲板表面固定连接的储能船帆结构，储能船帆结构包括：船帆基座12、桅杆13、连接固定组件14及碳纤维储能帆布15；

船帆基座12与船体11的甲板表面固定连接；

桅杆13包括：桅杆13固定端及与桅杆13固定端相连接的桅杆13支撑部，桅杆13通过桅杆13固定端垂直固定于船帆基座12上，桅杆13固定端与船帆基座12可拆卸连接；

连接固定组件14的一端与桅杆13支撑部靠近桅杆13固定端的侧面机械连接；

碳纤维储能帆布15包括：第一碳纤维表皮151、与第一碳纤维表皮151相对设置的第二碳纤维表皮152，第一碳纤维表皮151与第二碳纤维表皮152形成具有收容空间的碳纤维帆布结构，及收容于碳纤维帆布结构内的碳纤维储能层；

碳纤维帆布结构的一端与连接固定组件14的侧面可拆卸连接，碳纤维帆布结构的另一端与桅杆13支撑部远离桅杆13固定端的一端固定连接，以组成轻便的储能船帆结构。

在本实用新型中，该无人帆船是一种利用电能及风能进行自足航行的智能无人帆船，适用于海洋或江河的数据采集、灾难预警、自动捕捞等作业，降低了人工驾驶的依赖性，具有较高的自动化。在本实用新型的实施例中，通过设置无人帆船的船帆结构，将储能结构及帆布形成一体的碳纤维储能帆布15，以得到轻便的储能船帆结构，该储能船帆结构包括：固定于船体11的加班表面的船帆基座12，垂直设置于船帆基座12上的桅杆13，设置于桅杆13靠近船帆基座12一端侧面的连接固定组件14，及碳纤维储能帆布15；具体的，桅杆13包括：桅杆13固定端及桅杆13支撑部，该桅杆13固定端与船帆基座12可拆卸连接，该连接固定组件14与桅杆13支撑部机械连接，通过设置该连接固定组件14与碳纤维储能帆布15可拆卸连接，并通过设置碳纤维储能帆布15远离连接固定组件14的一端与桅杆13远离船帆基座12的一端与固定连接；其中，碳纤维储能帆布15包括：碳纤维储能层，及用于密封该碳纤维储能层的第一碳纤维表皮151及第二碳纤维表皮152，该第一碳纤维表皮151及第二碳纤维表皮152通过模压工艺制成，对于碳纤维储能帆布15的尺寸以及相对应的船帆基座12、桅杆13、连接固定组件14等组件的结构尺寸不作进一步限定，具体可根据实际的任务要求进行选择。通过上述的结构设置方式组成的储能船帆结构，可释放了传统蓄电池的占用空间，增加无人帆船的有效负载，使得具备储能结构的碳纤维储能帆布15较为轻便、灵活，进一步的，使用电能及风能进行作为能源进行驱动，提高帆船进行航行的续航能力及航行安全性。

进一步的，碳纤维储能层包括：隔膜153、第一集流体154、第二集流体156、第一碳纤维电极层155，第二碳纤维电极层157，碳纤维储能层的结构依照第一集流体154、第一碳纤维电极层155、隔膜153、第二碳纤维电极层157、第二集流体156的顺序依次叠加形成，第一集流体154靠近第一碳纤维表皮151的一面与碳纤维表皮相连接，第二集流体156靠近第二碳纤维表皮152的一面与碳纤维相连接；

其中，第一集流体154、第一碳纤维电极层155及隔膜153组成碳纤维储能层的正极，隔膜153、第二碳纤维电极层157及第二集流体156组成碳纤维储能层的负极。

在本实用新型的实施例中，碳纤维储能层由多种材质的材料依次叠加组成，具体分别为：第一集流体154、第一碳纤维电极层155、隔膜153、第二碳纤维电极层157、第二集流体156，该隔膜153上具有多个通孔，其孔径为0.1-0.3微米，孔隙率为35％-60％，用于防止正负电极的物理接触。应当注意的是，隔膜153位于碳纤维储能层的中部，而第一集流体154与第二集流体156为相对于隔膜153相对设置的集流体、及第一碳纤维电极层155与第二碳纤维电极层157相对于隔膜153相对设置的碳纤维电极层。通过该种结构方式设置使得碳纤维储能层具有相同结构的的正、负极层，且分别携带电荷，且可安置于上述的碳纤维储能帆布15内，使得电池与帆布一体化。

进一步的，第一碳纤维电极层155包含：第一碳纤维电极、涂覆于第一碳纤维电极的表面的活性材料层及电解液，电解液存储在第一碳纤维电极层155上，并浸润于活性材料层表面。

在本实用新型的实施例中，第一碳纤维电极层155包括：第一碳纤维电极、活性材料层及电解液，其中，活性材料层涂覆于第一碳纤维电极层155的全部表面，电解液存储于第一碳纤维垫电极层的内部，且电解液浸润在活性材料层的表面，该电解液是一种液体的介质，主要用于为碳纤维储能层的工作提供离子，且保证工作中发生的化学反应是可逆的；活性材料由：活性炭、导电碳黑及粘结剂制成，其比例为8:1:1，该活性材料的表面积大，可吸附更多的阴阳离子；应当注意的是，第一碳纤维电极层155及第二碳纤维电极层157的结构是相同的，其所包含的材料也可为相同的材料，但是，第一碳纤维电极层155位于碳纤维储能层正极部分，而第二碳纤维电极层157位于碳纤维储能层的负极部分，且第一碳纤维电极层155与第二碳纤维电极层157的电解液的类型通常是不同的，本实施例对碳纤维储能层的电解液的类型不作进一步的限定。

进一步的，电解液还附于第一集流体154的靠近第一碳纤维电极的一侧面。在本实施例的碳纤维储能层的正极结构端，由于第一集流体154与第一碳纤维电极层155中的活性材料层接触，使得电解液还附于第一集流体154表面，使得电离子得以在正极端内结构中传输；应当注意的是，碳纤维储能层中的负极结构端的电解液也附于第二集流体156的表面，使得电离子得以在负极端内结构中传输。

进一步的，第一碳纤维电极包括：多个的碳纤维电极片及高分子纤维绳，多个碳纤维电极片与高分子纤维绳编织层第一碳纤维电极。在本实施例中，以碳纤维储能层中的第一碳纤维电极可由多个碳纤维电机片组成，具体的，通过高分子纤维绳将每两个碳纤维电极片进行固定，其固定方式可为缠绕、针织串接等方式；此外，第一碳纤维电机还可以通过设定当个较大面积的碳纤维电极片编织而成，其编织结构可为平纹、斜纹、缎纹等形状结构，并在该大面积的碳纤维电极片上设置多个通孔。同上，第二碳纤维电极也可通过上述的结构设置方式组成第二碳纤维电极。

进一步的，第一碳纤维电极包括：多股高分子纤维绳，多股高分子纤维绳编辑形成具有多孔的碳纤维电极。在本实施例中，第一碳纤维电极通过多股高分子纤维绳编织形成，同理，第二碳纤维电极也可通过该种高分子纤维绳编织形成，对于其编织方式，本实施例不作进一步的限定。

进一步的，船帆结构还包括：至少一个帆骨16，帆骨16为条状的杆体，帆骨16的一端垂直固定于桅杆13支撑部的侧面，帆骨16与部分碳纤维储能帆布15固定连接。在本实用新型的实施例中，该船帆结构还包括：用于固定碳纤维储能帆布15的帆骨16，该帆骨16的一端垂直固定于桅杆13支撑部的侧面，及帆骨16与部分碳纤维帆布固定连接；具体的，桅杆13支撑部的侧面具有帆骨16固定槽，通过设置帆骨16与帆骨16定位槽相卡接，使得帆骨16固定于桅杆13支撑部的侧面，该卡接方式可为螺纹连接，本实施例不对帆骨16与桅杆13支撑部侧面上的帆骨16定位槽之间的卡接方式作进一步的赘述；优选的，本实施例设定3个帆骨16，这3个帆骨16之间以平行排布的方式设置于桅杆13支撑部上，每个帆骨16垂直设置于桅杆13支撑部的侧面，且这3个帆骨16将桅杆13支撑部等均划分为4份，即相邻的帆骨16之间距离是相等的。本实施例通过设置碳纤维储能帆布15与固定于桅杆13支撑部上的帆骨16固定连接，可使得船帆结构中的碳纤维储能帆布15的受力较为均匀，提高帆船的船帆结构在使用时的稳固性。

在本实用新型的实施例中，在桅杆13支撑部上设定；本实施例对帆骨16的长度不作进一步的限定，具体可根据碳纤维储能帆布15的宽度进行选取或设置。

进一步的，桅杆13支撑部的侧面设有销轴17，碳纤维帆布靠近桅杆13支撑部的侧边与销轴17相连接。在本实施例中，桅杆13支撑部的侧面设有销轴17，该销轴17用于固定靠近桅杆13支撑部侧边的部分碳纤维储能帆布15，使得碳纤维储能帆布15通过销轴17与桅杆13支撑部相连接，增加了船帆结构中碳纤维储能帆布15的稳固性。

进一步的，碳纤维储能帆布15的最小厚度为1mm。在本实施例中，碳纤维储能帆布15的厚度较薄，且质量小，将其应用于储能船帆结构中，可降低储能船帆结构的重量，且能具备的储蓄的性能。

进一步的，第一碳纤维表皮151及第二碳纤维表皮152的材质为超薄碳纤维预浸材料，其厚度为0.012mm。在本实用新型的实施例中，该第一碳纤维表皮151及第二碳纤维表皮152的材料采用超薄碳纤维预浸材料制成，是一种超薄碳纤维复合材料，该材料的厚度小、强度高，刚度高兼具一定的柔性、抗冲击性和良好的耐腐蚀性。

本实用新型提供一种无人帆船，包括：船体、及与船体的甲板表面固定连接的储能船帆结构，船帆结构包括：船帆基座、桅杆、连接固定组件及碳纤维储能帆布；船帆基座与船体的甲板表面固定连接；桅杆包括：桅杆固定端及与桅杆固定端相连接的桅杆支撑部，桅杆通过桅杆固定端垂直固定于船帆基座上，桅杆固定端与船帆基座可拆卸连接；连接固定组件的一端与桅杆支撑部靠近桅杆固定端的侧面机械连接；碳纤维储能帆布包括：第一碳纤维表皮、与第一碳纤维表皮相对设置的第二碳纤维表皮，第一碳纤维表皮与第二碳纤维表皮形成具有收容空间的碳纤维帆布结构，及收容于碳纤维帆布结构内的碳纤维储能层；碳纤维帆布结构的一端与连接固定组件的侧面可拆卸连接，碳纤维帆布结构的另一端与桅杆支撑部远离桅杆固定端的一端固定连接，以组成轻便的储能船帆结构。通过设置具有储能结构的碳纤维储能帆布，并将碳纤维储能帆布应用于船帆结构中，使得具有储能结构的帆船中比较轻便，提高船帆的续航能力及航行安全性，具有较高的实用性。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，还可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本实用新型所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的一种无人帆船，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。