一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船

本发明涉及水面无人船观测装置，尤其涉及一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船。

背景技术：

1、对广阔的海洋进行探索，只有应用水面无人船这一自动化程度高的观测设备，才能全方位、节能高效的完成信息收集测量工作。目前已经投产使用的水面无人船大多以电或燃油为能源驱动前进，由于船体所能携带的能源有一定限制，导致这些无人船的续航里程普遍不高，进行长时间大范围作业时还需要有母船补给供应，在这种观测作业的需求下，继续采用诸如此类的常规动力无人船显然是不合适的。

2、同时，水面无人船经常在不同的海况下工作，由于波浪引起的无人船垂荡、抨击等现象容易造成无人船不稳定，使无人船产生剧烈的摇晃，不仅会增加航行阻力，进一步缩短无人船的续航里程，同时还会影响船载设备的精度与正确测量。

3、而采用波浪能作为水面无人船的推进动力，可以更好的满足其长续航大范围的需要，同时也可以减少船体的摇晃，是保证其能够完成在海洋中进行资源探测、环境观测和保护海洋权益等任务的有效途径。因此，能够直接利用波浪实现推进运动的波浪能驱动无人船，并辅以部分船体内提供的动能，高效地将波浪能转化为推进无人船前进的推进力，具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，解决了无人船的续航里程不高，进行长时间大范围作业时需要有母船补给供应等问题。

2、根据本发明提供的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，包括船体、龙骨骨架结构、控制系统、波浪前推结构和波浪后推结构，所述船体内安装有龙骨骨架结构，所述波浪前推结构安装在船体前端并与船体内部的龙骨骨架结构连接，所述波浪后推结构安装在船体尾端并与船体内部的龙骨骨架结构连接；

3、所述船体由多节中空的尼龙块拼接而成，所述尼龙块包括船头尼龙块、船头连接尼龙块、多节船身尼龙块、船尾尼龙块和船尾连接尼龙块，所述尼龙块拼接位置采用防水胶粘合，所述尼龙块套在龙骨骨架结构结构上；

4、所述龙骨骨架结构包括主龙骨架、侧龙骨架和紧固块，所述主龙骨架上等间距的设有侧贯穿孔，所述侧龙骨架从侧贯穿孔穿过并用螺栓贯穿主龙骨架和侧龙骨架将侧龙骨架固定，所述主龙骨架的前端和尾端的侧龙骨架与主龙骨架连接位置用紧固块紧固，所述波浪前推结构安装在前端紧固块的主龙骨架下方，所述波浪后推结构安装在尾端端紧固块的主龙骨架下方；

5、所述控制系统包括太阳能电池板、电池仓、控制传输单元、舵机、交换机、控制板和气象观测监测模块，所述太阳能电池板通过充电电路与电池仓内电池电性连接，所述舵机与控制板电性连接，所述控制传输单元、气象观测监测模块均通过交换机与控制板电性连接，所述控制传输单元与岸上控制室内控制设备网络连接，所述舵机与波浪后推结构机械连接，所述气象观测监测模块包括压力传感器、摄像头、温度传感器和浮力装置，所述电池仓内电池给控制板供电。

6、在本发明的一些实施例中，所述波浪前推结构和波浪后推结构具有相同的波浪推进结构，所述波浪推进结构包括推进杆、底板、连接杆、连接杆拉簧机构和侧翼翼片,，所述推进杆底端固定在底板上表面中间位置，所述推进杆顶端设有快拆连接结构，所述连接杆中间位置设有转杆，所述连接杆转动安装在底板的后侧，所述连接杆拉簧机构包括外延杆、弹簧安装杆和拉簧，所述推进杆靠近底端位置设有外延杆，所述外延杆端部安装有下垂的弹簧安装杆，所述弹簧安装杆底端与拉簧一端连接、拉簧的另一端与转杆端部连接；

7、所述侧翼翼片,一端设有连接杆孔，所述侧翼翼片,上下面设有与连接杆孔相同的紧固卡扣，所述连接杆插入到连接杆孔内。

8、在本发明的另一些实施例中，所述快拆连接结构包括轴线贯穿的螺纹杆以及套在螺纹杆上的梯形体插块，所述主龙骨架下方设有与梯形体插块匹配的凹槽，所述梯形体插块插入到凹槽内，所述螺纹杆贯穿主龙骨架。

9、在本发明的另一些实施例中，所述波浪后推结构上的推进杆上半部贯穿有舵片轴杆，所述舵片轴杆上安装有舵片，所述舵片轴杆贯穿主龙骨架与舵机转轴连接。

10、在本发明的另一些实施例中，所述侧翼翼片,为流线型扑翼翼片，所述流线型扑翼翼片为前侧边薄、中间厚以及尾侧边薄的流线型。

11、在本发明的另一些实施例中，所述推进杆的长度为cm，所述舵片处在推进杆的中间段位置，所述舵片从与舵片轴杆安装侧到尾部宽度逐渐变窄且成流线型。

12、在本发明的另一些实施例中，所述龙骨骨架结构均采用铝合金材料制成。

13、在本发明的另一些实施例中，所述主龙骨架的中间位置设有提杆，所述提杆的顶端设有吊环，所述侧龙骨架的两端设有紧固螺栓头，所述紧固螺栓头插入到尼龙块的侧壁上并延伸到尼龙块的外部，所述紧固螺栓头上旋有紧固螺母。

14、在本发明的另一些实施例中，所述船体上表面设有防水隔板，所述太阳能电池板包括前太阳能板和后太阳能板，所述前太阳能板和后太阳能板分别安装在防水隔板前半部分和后半部分的上表面上。

15、本发明中，波浪推进的水面无人船，将波浪垂荡产生的能量转化为无人船前进的动力，同时加装的水翼能够增加船体的稳定性，可以极大的提高水面无人船的续航里程，该船质量轻，可靠性高，弥补了常规无人船续航能力不足，航行不稳定等缺点，此外本船还具有成本低、轻量化、无环境污染等优点。

技术特征：

1.一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：包括船体(1)、龙骨骨架结构、控制系统、波浪前推结构(3)和波浪后推结构(4)，所述船体(1)内安装有龙骨骨架结构，所述波浪前推结构安装在船体(1)前端并与船体(1)内部的龙骨骨架结构连接，所述波浪后推结构安装在船体(1)尾端并与船体(1)内部的龙骨骨架结构连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述波浪前推结构(3)和波浪后推结构(4)具有相同的波浪推进结构，所述波浪推进结构包括推进杆(3-2)、底板(3-21)、连接杆(3-7)、连接杆拉簧机构和侧翼翼片(3-6,3-8)，所述推进杆(3-2)底端固定在底板(3-21)上表面中间位置，所述推进杆(3-2)顶端设有快拆连接结构(3-1)，所述连接杆(3-7)中间位置设有转杆(3-70)，所述连接杆(3-7)转动安装在底板(3-21)的后侧，所述连接杆拉簧机构包括外延杆(3-20)、弹簧安装杆(3-3)和拉簧(3-4)，所述推进杆(3-2)靠近底端位置设有外延杆(3-20)，所述外延杆(3-20)端部安装有下垂的弹簧安装杆(3-3)，所述弹簧安装杆(3-3)底端与拉簧(3-4)一端连接、拉簧(3-4)的另一端与转杆(3-70)端部连接；

3.根据权利要求2所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述快拆连接结构(3-1)包括轴线贯穿的螺纹杆(3-12)以及套在螺纹杆(3-12)上的梯形体插块(3-11)，所述主龙骨架(2-1)下方设有与梯形体插块(3-11)匹配的凹槽，所述梯形体插块(3-11)插入到凹槽内，所述螺纹杆(3-12)贯穿主龙骨架(2-1)。

4.根据权利要求2所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述波浪后推结构(4)上的推进杆(3-2)上半部贯穿有舵片轴杆(4-1)，所述舵片轴杆(4-1)上安装有舵片(4-2)，所述舵片轴杆(4-1)贯穿主龙骨架(2-1)与舵机(1-4)转轴连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述侧翼翼片(3-6,3-8)为流线型扑翼翼片，所述流线型扑翼翼片为前侧边薄、中间厚以及尾侧边薄的流线型。

6.根据权利要求4所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述推进杆(3-2)的长度为50-65cm，所述舵片(4-2)处在推进杆(3-2)的中间段位置，所述舵片(4-2)从与舵片轴杆(4-1)安装侧到尾部宽度逐渐变窄且成流线型。

7.根据权利要求1所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述龙骨骨架结构均采用铝合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述主龙骨架(2-1)的中间位置设有提杆，所述提杆的顶端设有吊环(1-2)，所述侧龙骨架(2-3)的两端设有紧固螺栓头，所述紧固螺栓头插入到尼龙块的侧壁上并延伸到尼龙块的外部，所述紧固螺栓头(2-4)上旋有紧固螺母(1-8)。

9.根据权利要求1所述的一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，其特征在于：所述船体(1)上表面设有防水隔板，所述太阳能电池板包括前太阳能板(1-1)和后太阳能板(1-3)，所述前太阳能板(1-1)和后太阳能板(1-3)分别安装在防水隔板前半部分和后半部分的上表面上。

技术总结
本发明公开了一种基于框架结构的波浪驱动水面无人船，包括船体、龙骨骨架结构、控制系统、波浪前推结构和波浪后推结构，所述船体内安装有龙骨骨架结构；所述船体由多节中空的尼龙块拼接而成；所述龙骨骨架结构包括主龙骨架、侧龙骨架和紧固块；所述控制系统包括太阳能电池板、电池仓、控制传输单元、舵机、交换机、控制板和气象观测监测模块。本发明波浪推进的水面无人船，将波浪垂荡产生的能量转化为无人船前进的动力，同时加装的水翼能够增加船体的稳定性，可以极大的提高水面无人船的续航里程，该船质量轻，可靠性高，弥补了常规无人船续航能力不足，航行不稳定等缺点，此外本船还具有成本低、轻量化、无环境污染等优点。

技术研发人员：常宗瑜,张嘉逸,邓超,杜光超,姜丽娜,冯展霞
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13