一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇的制作方法
【專利摘要】一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，屬于船舶技術設備領域，包括主桅帆、尾翼、前桅帆、甲板、天線、GPS導航裝置、右船體、主船體和左船體，所述主船體兩側通過固定架安裝有右船體和左船體，主船體上部安裝有甲板，甲板上安裝有主桅帆、前桅帆，主桅帆和前桅帆一側安裝有尾翼，主桅帆上部安裝有天線，前桅帆上安裝有GPS導航裝置。本實用新型可對海洋水文全天候連續(xù)同步觀測，可對海洋環(huán)境實時觀測，能夠進行自主控制和遠程遙控，方便靈活；采用噴水—風帆混合動力，航速快、機動性強；能夠將監(jiān)測艇的周圍水域環(huán)境以圖像形式傳遞給控制端，可對監(jiān)測艇進行GPRS實時定位。有效利用光能、風能互補，低碳節(jié)能。
【專利說明】一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，屬于船舶技術設備領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的海洋觀測常用測站和錨定浮標法定點人為觀測，只能觀測有限的小水域面積海況和水質；而跟蹤浮標和漂流浮標測量較為單一，且在惡劣條件下難以進行，測量儀器難以維護；海洋調查船在海面只能測到航線附近海域，效率較低，船走到下一個點時上一點海況已變化，目前是一個急需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇。
[0004]本實用新型要解決的是現有人工海洋監(jiān)測效率低和不準確的不足。
[0005]一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，包括主桅帆、尾翼、前桅帆、甲板、天線、GPS導航裝置、右船體、主船體和左船體，所述主船體兩側通過固定架安裝有右船體和左船體，主船體上部安裝有甲板，甲板上安裝有主桅帆、前桅帆，主桅帆和前桅帆一側安裝有尾翼，主桅帆上部安裝有天線，前桅帆上安裝有GPS導航裝置。
[0006]所述甲板下方安裝有光學電子儀器模塊、電源模塊、任務管理器、姿態(tài)控制模塊、控制協調模塊、風帆動力裝置、噴水推進裝置、海洋氣象觀測模塊、海洋水文測量模塊和海洋水質測量模塊和聲吶，任務管理器通過導線與光學電子儀器模塊、電源模塊、任務管理器、姿態(tài)控制模塊、控制協調模塊、海洋氣象觀測模塊、海洋水文測量模塊和海洋水質測量模塊和聲吶相連接，控制協調模塊通過導線與風帆動力裝置、噴水推進裝置、姿態(tài)控制模塊相連接。
[0007]所述主桅帆、前桅帆為可折疊結構。
[0008]所述姿態(tài)控制模塊由三軸陀螺儀、三軸的加速度計、三軸磁力計組成。
[0009]本實用新型的優(yōu)點:可對海洋水文全天候連續(xù)同步觀測，可對海洋環(huán)境實時觀測，能夠為海洋氣象預報、水產養(yǎng)殖、海洋污染防治提供有效數據資料，能夠全天時執(zhí)行海岸巡邏、海洋保護區(qū)監(jiān)控任務。能夠進行自主控制和遠程遙控，方便靈活；采用噴水一風帆混合動力，航速快、機動性強；能夠將監(jiān)測艇的周圍水域環(huán)境以圖像形式傳遞給控制端，可對監(jiān)測艇進行GPRS實時定位。有效利用光能、風能互補，低碳節(jié)能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇的結構示意圖；
[0011]圖2是甲板下方的安裝示意圖；
[0012]圖中:1、主桅帆 2、尾翼 3、前桅帆 4、甲板 5、天線 6、GPS導航裝置
7、右船體 8、主船體 9、左船體 10、光學電子儀器模塊 11、電源模塊 12、任務管理器 13、姿態(tài)控制模塊 14、控制協調模塊 15、風帆動力裝置 16、噴水推進裝置 17、海洋氣象觀測模塊 18、海洋水文測量模塊 19、海洋水質測量模塊 20、聲吶。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0014]一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，包括主桅帆1、尾翼2、前桅帆3、甲板4、天線5、GPS導航裝置6、右船體7、主船體8和左船體9，所述主船體8兩側通過固定架安裝有右船體7和左船體9，主船體8上部安裝有甲板4，甲板4上安裝有主桅帆1、前桅帆3，主桅帆I和前桅帆3 —側安裝有尾翼2，主桅帆I上部安裝有天線5，前桅帆3上安裝有GPS導航裝置6。
[0015]所述甲板4下方安裝有光學電子儀器模塊10、電源模塊11、任務管理器12、姿態(tài)控制模塊13、控制協調模塊14、風帆動力裝置15、噴水推進裝置16、海洋氣象觀測模塊17、海洋水文測量模塊18和海洋水質測量模塊19和聲吶20，任務管理器12通過導線與光學電子儀器模塊10、電源模塊11、任務管理器12、姿態(tài)控制模塊13、控制協調模塊14、海洋氣象觀測模塊17、海洋水文測量模塊18和海洋水質測量模塊19和聲吶20相連接，控制協調模塊14通過導線與風帆動力裝置15、噴水推進裝置16、姿態(tài)控制模塊13相連接。
[0016]所述主桅帆1、前桅帆3為可折疊結構。
[0017]所述姿態(tài)控制模塊13由三軸陀螺儀、三軸的加速度計、三軸磁力計組成。
[0018]本實用新型提供的監(jiān)測艇，呈三體船型，分別是右船體7、主船體8和左船體9，提高穩(wěn)性，增強抗風浪能力，具備較大面積的甲板4，鋪設太陽能電池板；中央船體內布置噴水推進裝置16及電力、控制系統(tǒng)，采用“帆翼”設計，上甲板4裝折疊式主桅帆I與前桅帆3，帆翼垂直安裝在三體船身中間，提供動力；風帆面布有薄膜太陽能發(fā)電板，提供主要能源。
[0019]本實用新型提供的監(jiān)測艇，其提供了一套完備的電力系統(tǒng)，依靠船上的太陽能板吸收陽光來運作，船體上甲板4的太陽能陣列與帆面的太陽能電板吸收太陽能供電，輸送給其他模塊系統(tǒng)；采用鋰離子蓄電池晚間供電，兩種供電模式由電源模塊11平衡控制。
[0020]本實用新型提供的監(jiān)測艇，其提供了一種噴水推進與風力互補的動力系統(tǒng)，能夠機動靈活地航行。中央船體裝配噴水推進裝置16，能獲得較高航速，通過控制噴水方向自由靈活地轉向；可折疊式主桅帆I與前桅帆3靠風力推進，帆由一個前端可轉動的部件及4個可獨立轉動的副翼組成，主翼、副翼各連尾翼2，可改變垂直方向空動載荷，增加驅動力；暴風時可折疊帆翼貼于上甲板4層。
[0021]本實用新型提供的監(jiān)測艇，其提供了一套完整的導航與控制系統(tǒng)，具有兩種工作模式。1、遙控實時控制:陸基或母船控制指揮臺可發(fā)射指令，通過桅桿形的控制天線5傳到無人艇的控制系統(tǒng)，傳輸指令迅速，定位控制精準；2、自主控制:控制系統(tǒng)包含姿態(tài)控制模塊13、控制協調模塊14和任務管理器12，內置嵌入式單片機進行智能控制，主控程序接收姿態(tài)控制模塊13、路徑傳感器(全景相機)、速度傳感器(光電編碼盤)、GPS導航裝置6信號，對控制協調模塊14的電機調速控制器和轉向控制器進行調度，控制風帆動力裝置15和噴水推進裝置16，實現系統(tǒng)循環(huán)。處于船體重心處的姿勢控制模塊13由2個三軸慣性測量單元(三軸陀螺儀、三軸的加速度計、三軸磁力計)組成，保持足夠的指向精度，保證與指揮端的天線5通信。前桅帆3頂部裝有GPS導航裝置6，進行全球導航定位。系統(tǒng)結構圖如圖2所示。
[0022]運動控制:GPS定位監(jiān)測船的位置；加速度計測量當前加速度，處理直線運動，結合GPS的初始速度，可計算運動的速度和位移；陀螺儀測量角速度，處理旋轉運動；磁力計測量監(jiān)測船的指向方向，結合陀螺儀可確定準確的空間運動方向。陸基或母船上的指揮端由傳輸數據確定監(jiān)測船立體運動參數，繪制出運動軌跡圖像，進行實時跟蹤。
[0023]主桅帆I桅桿頂部裝有桅桿形天線5的信號發(fā)射端和接收端，將位置、運動數據通過天線5傳給指揮端，受到指揮端實時監(jiān)控，實施目標跟蹤；能夠將收集的聲音圖像資料及聲吶20數據傳輸給指揮端。
[0024]船首甲板4上裝有光學電子儀器模塊10:包含紅外光電傳感器，可傳輸信號到控制系統(tǒng)任務管理器12進行危險避讓，可在夜間偵測；包含全景攝像機，可進行360度水平掃描，可在機梁上上下移動掃描，視野廣闊，廣泛收集圖像信息；包含超聲探測儀，可進行測距、測波。
[0025]中央船體前部裝備聲吶20用以探測水深和規(guī)避水下障礙物。
[0026]甲板4內部配置海洋氣象觀測模塊17，自動升降式氣象觀測平臺，可控制抬升進行觀測:氣象儀測風，可測定風向、風速、氣溫、濕度；氣壓計測定氣壓；全景相機還可收集海洋水色、透明度數據，觀測海冰等。甲板4內部配置吊艙式海洋水文測量模塊18，可控制與船體分離，在海面下測量海洋狀態(tài)要素:測溫鏈測量水溫，壓力計測水壓，鹽度計測海水鹽度，海流計測海流，構成海況數據信息可對海洋災害(風暴潮)進行預報。甲板4內部配置吊艙式海洋水質測量模塊19，可控制與船體分離，在海面下測量海洋環(huán)境要素:PH測量儀可測水域酸堿度，溶氧量測量儀可測海水溶氧量，構成海洋水產信息幫助海洋農牧場、養(yǎng)殖區(qū)的生產調節(jié)；化學要素測量儀可對海水重金屬化合物濃度進行測量，監(jiān)測工業(yè)廢水污染，可對磷酸鹽、硝酸鹽濃度含量進行測量，監(jiān)測赤潮，根據海水溶氧量可對石油污染情況進行監(jiān)測，通過數據返回信息，對海洋污染進行防治。
[0027]本實用新型的使用方法:通過遙控將本監(jiān)測艇開到需要監(jiān)測的海域，然后通過本監(jiān)測艇上的設備自動進行海上的各項監(jiān)測任務，只需遙控操作和無線傳輸數據就能實現原來需要工人完成的監(jiān)測項目，因此使用簡單方便。
【權利要求】
1.一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，包括主桅帆(I)、尾翼(2)、前桅帆(3)、甲板(4)、天線(5)、GPS導航裝置(6)、右船體(7)、主船體(8)和左船體(9)，其特征是:所述主船體(8)兩側通過固定架安裝有右船體(7)和左船體(9)，主船體(8)上部安裝有甲板(4)，甲板(4)上安裝有主桅帆(I )、前桅帆(3),主桅帆(I)和前桅帆(3) —側安裝有尾翼(2),主桅帆(I)上部安裝有天線(5)，前桅帆(3)上安裝有GPS導航裝置(6)。
2.根據權利要求1所述的一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，其特征是:所述甲板(4)下方安裝有光學電子儀器模塊(10)、電源模塊(11)、任務管理器(12)、姿態(tài)控制模塊(13)、控制協調模塊(14)、風帆動力裝置(15)、噴水推進裝置(16)、海洋氣象觀測模塊(17)、海洋水文測量模塊(18)和海洋水質測量模塊(19)和聲吶(20)，任務管理器(12)通過導線與光學電子儀器模塊(10)、電源模塊(11)、任務管理器(12)、姿態(tài)控制模塊(13)、控制協調模塊(14)、海洋氣象觀測模塊(17)、海洋水文測量模塊(18)和海洋水質測量模塊(19)和聲吶(20)相連接，控制協調模塊(14)通過導線與風帆動力裝置(15)、噴水推進裝置(16)、姿態(tài)控制模塊(13)相連接。
3.根據權利要求1所述的一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，其特征是:所述主桅帆(I)、前桅帆(3)為可折疊結構。
4.根據權利要求1或2所述的一種風光互補型無人海洋監(jiān)測艇，其特征是:所述姿態(tài)控制模塊(13 )由三軸陀螺儀、三軸的加速度計、三軸磁力計組成。
【文檔編號】B63H21/20GK203593143SQ201320810044
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】徐鵬, 謝永和, 徐少剛, 王偉, 張吉萍 申請人:浙江海洋學院