本實(shí)用新型涉及海上船只領(lǐng)域，尤其涉及一種面向海洋預(yù)警的無(wú)人船。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代航海業(yè)與海洋行業(yè)的發(fā)展受到自然界及海洋環(huán)境因素的影響和制約，復(fù)雜多變的海洋氣象對(duì)船舶海上航行及海上工作者的安全構(gòu)成了極大的威脅。為減少海上傷亡、消除潛在隱患，及時(shí)掌握海上第一時(shí)間海況氣象信息，完善健全海上預(yù)警機(jī)制是必要的，也是當(dāng)務(wù)之急的首要任務(wù)。

現(xiàn)有技術(shù)中的海洋預(yù)警無(wú)人船存在能源供給不足的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種面向海洋預(yù)警的無(wú)人船，以克服上述技術(shù)問(wèn)題。

本實(shí)用新型一種面向海洋預(yù)警的無(wú)人船，包括：

太陽(yáng)能電池板、摩擦納米發(fā)電機(jī)、船體、GPS定位導(dǎo)航單元、單片機(jī)、蓄電池以及數(shù)據(jù)采集單元；

所述船體內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)腔體隔板，所述單片機(jī)和所述GPS定位導(dǎo)航單元設(shè)置于其中一個(gè)腔體內(nèi)，所述蓄電池置于另一腔體內(nèi)，所述蓄電池分別與太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化電能單元、所述GPS定位導(dǎo)航單元以及所述單片機(jī)連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與所述單片機(jī)連接；

所述太陽(yáng)能電池板固定于所述腔體隔板上端，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)為設(shè)置于船體外殼外部的摩擦納米層，所述船體的外殼與所述摩擦納米層采用螺桿固定，所述太陽(yáng)能電池板、所述摩擦納米發(fā)電機(jī)分別與所述蓄電池連接；

所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集海面數(shù)據(jù)，包括：溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、攝像頭以及風(fēng)速儀。

進(jìn)一步地，還包括：

用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化動(dòng)能的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒設(shè)置于船體上表面。

進(jìn)一步地，所述波浪能轉(zhuǎn)化動(dòng)能單元，包括：

側(cè)板、機(jī)翼片以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；

所述側(cè)板與螺桿垂直連接，前端采用半圓形，尾端采用丁字形，下方開(kāi)設(shè)有槽口，所述槽口用于掛載所述機(jī)翼片，所述機(jī)翼片后端安裝所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

進(jìn)一步地，所述側(cè)板可以為單片或者雙片。

進(jìn)一步地，所述槽口頂端還設(shè)置有孔洞，用于加固機(jī)翼片。

本實(shí)用新型利用平臺(tái)能量自產(chǎn)自銷的特性監(jiān)測(cè)位置、天氣狀況、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)向等信息，為海上安全保駕護(hù)航。并且通過(guò)新能源發(fā)電對(duì)機(jī)器魚(yú)進(jìn)行能源補(bǔ)給的方案，利用新能源發(fā)電技術(shù)不僅能夠使無(wú)人船在海上執(zhí)勤過(guò)程中給自身進(jìn)行能源供給，而且在全球能源危機(jī)的時(shí)代為節(jié)約能源給予一定的幫助，充分地利用了太陽(yáng)能、波浪能和風(fēng)能這幾種新能源解決了無(wú)人船水下續(xù)航的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船船體上部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船船體下部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船舵及舵機(jī)部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船納米摩擦發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船整體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1-螺桿；2-機(jī)翼片；3-側(cè)板；4-連接圓軸；5-船殼；6-蓄電池；7-太陽(yáng)能電池板1；8-風(fēng)筒；9-單片機(jī)和GPS；10-摩擦電納米發(fā)電機(jī)；11-步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；12-舵片；13-導(dǎo)流罩；14-摩擦納米層；15-絕緣層。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例的無(wú)人船系統(tǒng)可以包括：

由摩擦納米發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板組成的新能源系統(tǒng)，通過(guò)整流器將海洋能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在蓄電池中，用于數(shù)據(jù)采集、方向控制等獨(dú)立單元的能量供應(yīng)。船底機(jī)翼片構(gòu)成的主動(dòng)力單元，將波浪動(dòng)能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)動(dòng)能，提供無(wú)人船主要行駛動(dòng)力。

圖6為本實(shí)用新型面向海洋預(yù)警的無(wú)人船整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本實(shí)施例的無(wú)人船可以包括：

船體包括船殼5、風(fēng)筒8、單片機(jī)和GPS9、太陽(yáng)能電池板(兩塊)7、蓄電池6。所述船體的內(nèi)部設(shè)有兩塊腔體隔板(圖中前后兩部分)，用于密封兩塊腔體隔板之間的區(qū)域；船體內(nèi)部的兩塊腔體隔板之間的區(qū)域，裝設(shè)有蓄電池6、單片機(jī)和GPS9，且單片機(jī)與蓄電池6連接，蓄電池6用于向單片機(jī)和GPS9提供電能；船體的上部還安裝有密封蓋(由于太陽(yáng)能板的緣故圖中未顯示)，用于將船體的內(nèi)部密封。所述太陽(yáng)能電池板設(shè)有兩塊，即第一太陽(yáng)能電池板7和第二太陽(yáng)能電池板，第一太陽(yáng)能電池板7和第二太陽(yáng)能電池板分別通過(guò)緊固螺釘固定連接在船體上部。船體上增加一個(gè)摩擦電納米發(fā)電機(jī)裝置10，當(dāng)船體與海水沖擊時(shí)，無(wú)人船會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，摩擦電納米發(fā)電機(jī)10中的聚合物薄片內(nèi)表面由于摩擦電效應(yīng)，從而產(chǎn)生一定量的交流電，將產(chǎn)生的電能存入蓄電池，為單片機(jī)和GPS9供電；GPS用于向單片機(jī)提供無(wú)人船的位置數(shù)據(jù)，船體整體的后方還安裝有風(fēng)筒8，用于提供無(wú)人船的動(dòng)力并固定其前進(jìn)方向。船體上部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

具體來(lái)說(shuō)，在船體螺桿上方安裝攝像監(jiān)控系統(tǒng)，向岸端傳送實(shí)時(shí)畫(huà)面或照片，蓄電池供電，單片機(jī)控制器進(jìn)行岸端控制；檢測(cè)當(dāng)前的水流矢量數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前無(wú)人船的航行矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量計(jì)算，計(jì)算得出水流實(shí)際流速和水流實(shí)際方向；可以在船殼底部安裝水溫傳感器，蓄電池供電，監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)厮疁?；在船上適當(dāng)增加氣溫傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和風(fēng)速儀類似這類監(jiān)測(cè)儀器，起到預(yù)警作用。

進(jìn)一步地，所述波浪能轉(zhuǎn)化動(dòng)能單元，包括：

側(cè)板、機(jī)翼片以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；

所述側(cè)板與螺桿垂直連接，前端采用半圓形，尾端采用丁字形，下方開(kāi)設(shè)有槽口，所述槽口用于掛載所述機(jī)翼片，所述機(jī)翼片后端安裝所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。進(jìn)一步地，所述側(cè)板可以為單片或者雙片。進(jìn)一步地，所述槽口頂端還設(shè)置有孔洞，用于加固機(jī)翼片。

具體來(lái)說(shuō)，如圖3至圖4所示，波浪能轉(zhuǎn)化動(dòng)能單元包括側(cè)板3、固定螺桿1、機(jī)翼片2。所述采用薄板，側(cè)板3頭部采用半圓形設(shè)計(jì)，尾部采用“丁”字形設(shè)計(jì)；側(cè)板3的下方開(kāi)有槽口，用于減少側(cè)向阻力以及提供掛載空間，槽口后方采用半圓形設(shè)計(jì)，前方采用弧形設(shè)計(jì)，弧形半徑與側(cè)板3頭部相同；側(cè)板3的槽口上方設(shè)有孔洞，用于安裝固定機(jī)翼片。側(cè)板3設(shè)有單片或者雙片(圖中為單片)，側(cè)板采用四根固定螺桿對(duì)稱連接固定。

本實(shí)施例所述機(jī)翼片共設(shè)有10片，均為外側(cè)機(jī)翼片2；外側(cè)機(jī)翼片2分別對(duì)稱設(shè)置在側(cè)板3的外側(cè)，且機(jī)翼片采用機(jī)翼片組結(jié)構(gòu)與側(cè)板3垂直連接。如圖2所示，所述機(jī)翼片組結(jié)構(gòu)包括連接圓軸4、扭簧、軸承(圖中未展現(xiàn))，兩片外側(cè)機(jī)翼片2的兩端通過(guò)緊固螺釘各固定有兩個(gè)連接圓軸4，兩片外側(cè)機(jī)翼片2分別通過(guò)緊固螺釘，利用連接圓軸4各自固定在側(cè)板3的兩端。帶有扭簧的連接圓軸4穿過(guò)側(cè)板3上相應(yīng)位置的孔洞，利用固定在側(cè)板3上的軸承與側(cè)板3緊固在一起，使機(jī)翼片組結(jié)構(gòu)與側(cè)板3連接，保證機(jī)翼片的位置的相對(duì)固定。機(jī)翼后側(cè)安裝有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)11和舵片12，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)11由蓄電池6供電，帶動(dòng)舵片12進(jìn)行工作，控制行駛方向，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人船的轉(zhuǎn)向調(diào)整。整個(gè)過(guò)程，無(wú)外部能量供給，完全依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換為向前的推力。

如圖5所示，進(jìn)一步地，還包括：與所述蓄電池連接的摩擦納米發(fā)電機(jī)；所述摩擦納米發(fā)電機(jī)為設(shè)置于船體外殼外部的摩擦納米層，所述船體的外殼與所述摩擦納米層采用螺桿固定。

具體來(lái)說(shuō)，在船殼14上加一層外殼15，使其與船殼14間在無(wú)壓力的條件下保留自由存在的間隙，在船殼雙層殼內(nèi)部增加摩擦納米層，船的外殼設(shè)為發(fā)電機(jī)的絕緣層，這兩種聚合物材料在俘獲電子能力方面有著較大的差異。船的內(nèi)外殼都由底部的固定螺桿1固定，通過(guò)波浪的不定向撞擊，雙層殼會(huì)因?yàn)榕鲎伯a(chǎn)生摩擦，從而與船殼內(nèi)表面的摩擦納米層進(jìn)行緊密接觸并發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，使得兩個(gè)聚合物薄片內(nèi)表面由于摩擦電效應(yīng)通過(guò)周期性的接觸—分離而帶有電性相反的摩擦電荷。當(dāng)由于波浪的不定向運(yùn)動(dòng)使得形變被釋放的時(shí)候，兩個(gè)帶相反電荷的表面就會(huì)自動(dòng)分開(kāi)，相反的摩擦電荷將會(huì)在兩個(gè)面之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，從而在兩個(gè)電極間形成一個(gè)電勢(shì)差，為了屏蔽這個(gè)電勢(shì)差，電子就會(huì)被驅(qū)動(dòng)著經(jīng)過(guò)外電路從一個(gè)電極流到另一個(gè)電極。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的電流將持續(xù)，直到兩個(gè)電極的電勢(shì)再次達(dá)到相等。隨后，當(dāng)外殼再次向船殼外部的摩擦納米層壓縮時(shí)，摩擦電荷誘導(dǎo)的電勢(shì)差開(kāi)始降低到零，轉(zhuǎn)移的電荷將通過(guò)外電路流回，從而產(chǎn)生另一個(gè)方向相反的電流脈沖。當(dāng)波浪使得這種周期性的機(jī)械形變持續(xù)時(shí)，交變電流信號(hào)將會(huì)持續(xù)產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)出周期性的電勢(shì)差變化。兩層薄板之間有納米材料支撐，如果用連桿將它與船體固定住，加上上面與船殼扣上一層套，可以將外殼固定住。波浪起伏引起水面搖蕩船的垂蕩運(yùn)動(dòng)，該垂蕩運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿引起水下?tīng)恳龣C(jī)的升降運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)水翼將升降運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為水下?tīng)恳龣C(jī)的前向運(yùn)動(dòng)，該前向運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿引起水面搖蕩船的前向移動(dòng)。所以，在波浪起伏的海面上，水下?tīng)恳龣C(jī)一直處在水面搖蕩船前下方。

當(dāng)波浪凸起時(shí)，水面搖蕩船在浮力作用下發(fā)生豎直向上的垂蕩運(yùn)動(dòng)，由于受到連桿的向前向下的拉力作用，產(chǎn)生了前向速度，即波起時(shí)，船一定前向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波浪凸起時(shí)，水下?tīng)恳龣C(jī)受到連桿向上向后的拉力作用，水翼產(chǎn)生向下向前的升力作用，此時(shí)難以確定水下?tīng)恳龣C(jī)是否前向運(yùn)動(dòng)。但是，此時(shí)有一個(gè)判定水下?tīng)恳龣C(jī)前后運(yùn)動(dòng)的臨界角度，當(dāng)繩纜與垂線構(gòu)成的夾角小于臨界角度，水下?tīng)恳龣C(jī)向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)大于臨界角度時(shí)，水下?tīng)恳龣C(jī)向后運(yùn)動(dòng)(波浪凸起時(shí)，水面搖蕩船一定前進(jìn)，所以?shī)A角逐漸減小，促使夾角小于臨界角度，水下?tīng)恳龣C(jī)開(kāi)始向前運(yùn)動(dòng))。當(dāng)波浪凹落時(shí)，水面搖蕩船在自身重力作用下發(fā)生豎直向下的垂蕩運(yùn)動(dòng)，此時(shí)水面搖蕩船是否前向運(yùn)動(dòng)仍未確定。但是，此時(shí)有一個(gè)判斷水面搖蕩船是否前向運(yùn)動(dòng)的臨界距離(連桿的長(zhǎng)度)，即當(dāng)連桿繃緊時(shí)，水面搖蕩船一定前向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)連桿松弛時(shí)，水面搖蕩船保持原位不動(dòng)。該過(guò)程中，水面搖蕩船在波浪作用下發(fā)生向下垂蕩，其速度符合正弦規(guī)律，即在平衡位置具有較高的下行速度，對(duì)水下?tīng)恳龣C(jī)來(lái)說(shuō)，其在自身重力作用下向下滑行，具有恒定的滑行速度，所以最可能的松弛過(guò)程發(fā)生在波浪凹落的中間時(shí)段，此時(shí)，水面搖蕩船靜止不前，水下?tīng)恳龣C(jī)前向滑行。在波浪凹落的前端時(shí)段，水面搖蕩船前行，水下?tīng)恳龣C(jī)亦前行；后端時(shí)段，水面搖蕩船前行，水下?tīng)恳龣C(jī)前行。

本實(shí)用新型通過(guò)結(jié)合機(jī)械動(dòng)力傳輸技術(shù)、光生伏特效應(yīng)太陽(yáng)能板、波浪能轉(zhuǎn)化動(dòng)能裝置、轉(zhuǎn)子風(fēng)筒風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)及無(wú)線傳輸和海上預(yù)警技術(shù)。光生伏特效應(yīng)即采用光—電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能；風(fēng)能的利用，運(yùn)用轉(zhuǎn)筒帆工作時(shí)運(yùn)用的空氣動(dòng)力學(xué)原理為馬格納斯效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)的圓柱體向前運(yùn)動(dòng)，將會(huì)受到垂直于運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)向力作用；波浪能利用，主要由框架組成，框架內(nèi)設(shè)有可上下浮動(dòng)的飄浮板，特點(diǎn)是漂浮板上設(shè)有曲柄及連桿，曲柄通過(guò)軸承座設(shè)置在框架上，連桿與飄浮板活動(dòng)相連，曲柄還外接一個(gè)動(dòng)力輸出。并在船體外表面增加納米摩擦薄膜層，使船體在與海水沖擊時(shí)，使船殼內(nèi)外層產(chǎn)生相對(duì)位移，引起內(nèi)外層摩擦產(chǎn)生電能，并存入蓄電池，達(dá)到充分利用波浪能的目的；信息傳輸，依托現(xiàn)有的船岸無(wú)線傳輸技術(shù)，在船身上裝配攝像頭等，配備無(wú)線通訊裝置，獲取它的位置、天氣狀況、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)向等，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。