一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船

本发明涉及航行器装置领域，具体涉及一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船。

背景技术：

1、无人帆船是一种以海洋环境能源为驱动，可以胜任远海作业、具有实时数据传输功能和实时定位功能、低运营成本的多用途新型海气界面移动观测平台。与传统的海洋移动观测平台相比，可以实现低成本、长航时、大范围、高时空分辨率海洋观测，尤其是海气界面的海表气象数据和次表层海洋数据等海洋环境要素。可以为全球气候变化、海洋酸化、海洋碳循环、极地气-海-冰相互作用等前沿热点问题的研究提供数据。近几年无人帆船的自主控制水平和推进动力得到了进一步提高和发展，并具有成本低廉、无伤亡、适合大规模生产、可在各种环境甚至高危海域执行任务等优点，还可携带风向传感器、陀螺仪、测深仪等多种类型的传感器或武器，执行探测和打击任务，在军事作战和能源开发等方面具有极大的优势。

2、目前常规普通的无人帆船以风力作为航行驱动力，以太阳能电池板获取电能供给控制系统和传感器使用，常规无人帆船航行模式单一，只能完成水面航行模式，在航行状态受天气情况、风力情况制约时，尤其是在大风浪的恶劣天气下，不仅直接制约了作业任务开展的时间、范围，也会对无人帆船本身的安全产生危害。

3、因此，需要提供一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，控制中心通过监测模块监测到的信息，控制联合收放机构同步调节配重块和翼帆，从而结合重心调节组件使得船体在水面、水中航行，以解决现有的帆船在大风浪的恶劣天气下，不仅制约了作业任务开展的时间、范围，也会对无人帆船本身的安全产生危害的问题。

2、本发明的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船采用如下技术方案：包括：

3、船体，其中部自上而下设置有安装通槽，沿船体的长度方向的中心设置有槽缝；

4、翼帆，其一端连接有安装箱，安装箱通过轴承转动连接在安装通槽内；

5、配重块，其设置在船体下方，配重块的一端通过龙骨和船体的底部铰接；

6、联合收放组件，其用于驱动配重块远离船体的同时，同步驱动翼帆向竖直方向转动，或者驱动配重块靠近船体的同时，同步驱动翼帆向槽缝内转动；

7、重心调节组件，用于调节船体的前压载舱和后压载舱内水量，以调节船体在水平方向的重心；

8、泵喷推进装置，其设置在船体的尾部，用于给船体提供动力；

9、控制中心以及监测模块，控制中心用于根据监测模块监测到的风力信息以及船体的姿态信息，控制联合收放组件和重心调节组件工作，以驱动翼帆和配重块同步动作使得船体在水面或者水下航行。

10、优选的，联合收放组件包括：直线驱动组件，其水平设置在船体内，其输出端穿出船体延伸到安装通槽内后连接有支撑板，支撑板通过连杆传动组件，分别与安装箱的侧面、配重块的顶部铰接。

11、优选的，连杆传动组件包括：第一传动组件和第二传动组件；

12、第一传动组件包括第一连杆，第一连杆的一端铰接在支撑板的下部，第一连杆的另一端铰接有第二连杆，第二连杆的另一端和配重块顶部铰接，其中，龙骨的一端铰接在第二连杆和第一连杆的铰接端，龙骨的另一端铰接在船体的船艏底部；

13、第二传动组件包括第四连杆，其的一端铰接在支撑板的上部，其另一端铰接安装箱的朝向槽缝的侧面。

14、优选的，泵喷推进装置包括：船体尾部设置的安装壳，安装壳内设置有泵喷推进器，泵喷推进器的出口穿出安装壳。

15、优选的，还包括用于航向调节的航向调节机构，航向调节机构，包括舵机，舵机设置在安装壳内，舵机的输出轴穿出安装壳后连接有叶片。

16、优选的，翼帆通过空心轴传动连接在安装箱内，安装箱内设置有用于驱动转轴转动的第一电机。

17、优选的，翼帆包括主翼帆和副翼帆，主翼帆和副翼帆的沿长度方向的端面相邻且铰接，主翼帆通过支撑架固定在安装箱，安装箱内设置有驱动组件，驱动组件的输出端穿出安装箱后，通过带传动组件将主翼帆和副翼帆连接，在驱动组件工作时，通过带传动组件使得副翼帆绕主翼帆和副翼帆的铰接端面转动，使得副翼帆和主翼帆折叠至一起。

18、优选的，驱动组件包括第二电机，其设置在安装箱内，第二电机的输出端通过齿轮传动连接有转轴，转轴转动设置在安装箱内，转轴的一端穿出安装箱后与带传动组件的输入端连接，其中，转轴的轴向和翼帆的长度方向平行。

19、优选的，带传动组件包括第一转轮、第二转轮以及第三转轮，第一转轮套装固定在转轴穿出安装箱的一端，第二转轮转动连接在主翼帆和支撑架之间，且第一转轮和第二转轮之间通过第一皮带传动，第三转轮转动连接在副翼帆靠近安装箱的端面，且第三转轮和第二转轮之间通过第二皮带传动。

20、优选的，还包括：水平滑翔翼，其安装在船体的中段，用于在船体水下作业期间辅助调整船体的姿态，以辅助船体在水下滑行，其中，姿态角包括：横滚角、俯仰角、航向角。

21、优选的，船体包括船艏和舱体，船艏和舱体之间密封连接，其中舱体包括封装盖板、天线导流罩与舱体框架，封装盖板、天线导流罩以及舱体框架密封连接，安装通槽设置在舱体中部，槽缝沿舱体的长度方向的中心设置。

22、本发明的有益效果是：

23、1、通过监测模块实时监测海面的风力信息，并结合船体的姿态信息，控制联合收放组件工作，即控制中心根据船体的此时的姿态信息，控制联合收放组件驱动配重块靠近船体的同时，同步驱动翼帆向水平方向转动时，并利用重心调节组件调节船体的前压载舱和后压载舱内水量，以使得船体上潜至水面航行，从而使得在天气适宜时在水面航行；或者控制联合收放组件驱动配重块远离船体的同时，同步驱动翼帆向竖直方向转动，从而利用重心调节组件调节船体的前压载舱和后压载舱内水量，以使得船体下潜至水下航行，从而排除了海面恶劣天气时对水面航行的制约，保证了航行里程。

24、2、水下航行时，船体的重心随着前压载舱、后压载舱中水量的改变而调节，并通过设置水平滑翔翼，以辅助调整船体水下的姿态，进行无动力滑行，重心相对位置变化，达到控制帆船作业时间更长，航程更远；水面航行时，可以通过将翼帆调整至竖直状态，并通过驱动组件使得翼帆的主翼帆和副翼帆展开，即主翼帆和副翼帆由折叠状态调整至展开，以实现借助风力航行；其次，通过第一电机驱动翼帆转动，以调整船体的航向，从而使得船体在水面航行时借助风力航行，在水下航行时借助水平滑翔翼滑行，从而减少自带能源的消耗，提高船体作业时长，保证航行里程。

技术特征：

1.一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，联合收放组件包括：直线驱动组件，其水平设置在船体内，其输出端穿出船体延伸到所述安装通槽内后连接有支撑板，所述支撑板通过连杆传动组件，分别与所述安装箱的侧面、所述配重块的顶部铰接。

3.根据权利要求2所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，所述连杆传动组件包括：第一传动组件和第二传动组件；

4.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，所述泵喷推进装置包括：船体尾部设置的安装壳，所述安装壳内设置有泵喷推进器，所述泵喷推进器的出口穿出安装壳。

5.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，还包括用于航向调节的航向调节机构，所述航向调节机构，包括舵机，所述舵机设置在安装壳内，所述舵机的输出轴穿出安装壳后连接有叶片。

6.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，所述安装箱内转动设置有支撑架，所述支撑架的一端穿出安装箱后和翼帆的端部连接，所述安装箱内设置有用于驱动支撑架转动的第一电机。

7.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，所述翼帆包括主翼帆和副翼帆，所述主翼帆和副翼帆的沿长度方向的端面相邻且铰接，所述主翼帆与所述支撑架固定，所述支撑架上设置有驱动组件以及转动设置的中心轴，所述中心轴穿出安装箱后通过带传动组件将主翼帆和副翼帆连接，驱动组件用于驱动中心轴转动，带传动组件使得副翼帆绕主翼帆和副翼帆的铰接端面转动，使得副翼帆和主翼帆折叠或者展开。

8.根据权利要求7所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，带传动组件包括第一转轮、第二转轮以及第三转轮，所述第一转轮套装固定在中心轴穿出安装箱的一端，第二转轮转动连接在主翼帆的靠近安装箱的端面上，且第一转轮和第二转轮之间通过第一皮带传动，所述第三转轮转动连接在副翼帆靠近安装箱的端面上，且第三转轮和第二转轮之间通过第二皮带传动。

9.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，还包括：水平滑翔翼，其安装在船体的中段。

10.根据权利要求1所述的一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，其特征在于，船体包括船艏和舱体，船艏和舱体之间密封连接，其中舱体包括封装盖板、天线导流罩与舱体框架，所述封装盖板、天线导流罩以及舱体框架密封连接，安装通槽设置在舱体中部，槽缝沿舱体的长度方向的中心设置。

技术总结
本发明涉及航行器装置领域，具体涉及一种多航行模式的泵喷推进新型无人帆船，包括：船体、翼帆、配重块、联合收放组件，重心调节组件、泵喷推进装置、控制中心以及监测模块，控制中心用于根据监测模块监测到的风力信息以及船体的姿态信息，控制联合收放组件和重心调节组件工作，以驱动翼帆和配重块同步动作使得船体在水面或者水下航行。本装置在海面恶劣天气时能在水下航行，避免了恶劣天气的影响，保证了航行里程。

技术研发人员：王鹏,陈子崇,董华超,李靖璐
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16