CN102849192B - 太阳能无人艇 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人艇的领域，尤其是水面和水下均可执行战斗任务的太阳能无人艇。太阳能无人艇，包括导弹发射器、远、近程火炮、弹药仓、追踪式太阳能系统及采光板、压水仓及压水仓开关门、控制系统、远程雷达、动力仓；所述的导弹发射器，是可与鱼雷通用的发射器；所述的追踪式太阳能系统及采光板是无人艇的主动力源；所述的采光板，布设于全艇的舰面上；所述的采光板，采用透镜群聚光、水冷散热、阳光轴实时追踪综合技术，使太阳能的转换力高达50％以上；所述的压水仓开关门，可实现压水仓进水，使无人艇以水下潜行模式执行战斗任务；隐蔽性强的无人艇特具的“先敌发现、先敌攻击”的优势，可胜任核潜艇及航母的前出装备。

Description

太阳能无人艇

技术领域

本发明属于无人艇的领域，尤其是具有水面搜索及水下潜行的太阳能无人艇。

背景技术

无人艇是一种配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统的无人操作的舰艇。适合执行危险以的、不宜有人船只的任务。在军事上，可以执行侦察、探测、搜索、巡逻、排雷、反潜作战、反特种作战、打击海盗及反恐攻击；在民事上可以执行搜救、导弹航和水文地理勘察；在无人艇研发和使用领域，美国和以色列一直处于领先地位。据美国《航空周刊》报道，专家们相信，无人艇，特别是无人水下潜航器将成为未来海战的主角。目前，地面和空中无人平台已经开始执行作战任务，无人艇可利用成熟的无人平台涉足军事及民事领域。

无人艇，不仅可充当“水雷杀手”和“水下侦察机”，甚至可直接对敌方潜艇和军舰发动攻击；尤其是隐蔽性强的无人艇，更可充当核潜艇和水面舰艇等载人平台的前出装备，不但扩大了载人舰艇作战范围，更可做到“先敌发现、先敌攻击”，提升载人舰艇的战胜能力。然而，现役中的无人艇，虽优势多多，但在续航能力及隐蔽性的问题上，还有诸多可完善的地方。

发明内容

本专利就是为解决上述之不足，提出一种解决无人艇续航能力及隐蔽性的技术途径。

本发明属于无人艇的领域，尤其是水面和水下均可执行战斗任务的太阳能无人艇。太阳能无人艇，包括导弹发射器、远、近程火炮、弹药仓、追踪式太阳能系统及采光板、压水仓及压水仓开关门、控制系统、远程雷达、动力仓；所述的导弹发射器，是可与鱼雷通用的发射器；所述的追踪式太阳能系统及采光板是无人艇的主动力源；所述的采光板，布设于全艇的舰面上；所述的采光板，采用透镜群聚光、水冷散热、阳光轴实时追踪综合技术，使太阳能的转换力高达50％以上；所述的压水仓开关门，可实现压水仓进水，使无人艇以水下潜行模式执行战斗任务；隐蔽性强的无人艇特具的“先敌发现、先敌攻击”的优势，可胜任核潜艇及航母的前出装备。

本发明的优点在于。

动力强劲。由于采取了化整为另的技术方案，采光板（17）能在追踪式太阳能系统（07）狭小的空间里，仍然具有实时追踪太阳光轴的功能，结合透镜群聚光技术（详见申请在先已获授权的2012201396214一种太阳能列阵式透镜群）协同应用，采光板（17）可获高达 50% 以上的太阳能转换率。

模块化。全艇采用模块化设计，根据不同需要，按照“即插即用”的原则，将不同的设备像搭积木一样快速安装在艇上，使之可执行反恐、情报侦察和监视、水雷战、反潜战和火力支援等多种任务。

隐身。在外形设计上，上甲板没有雷达反射物和增大雷达反射截面的设施，没有90°的交角，艇体侧面和上层建筑为小角度倾斜，在有些重点部位上，还采用了雷达吸波材料，故特别适合用作航母及核潜艇的前出装备。

体积小巧。常规的齿轮传动，都得通过制动齿轮或涡轮、蜗杆，由电动马达来驱动的，所以齿轮传动的综合机构是比较复杂的，占有空间也就会很大，若采集了气动驱动齿轮的技术方案驱动机构简单可靠，且可大幅节省装机的空间和重量，非常适合在无人艇上应用。

吸收新技术。艇体采用玻璃钢复合材料，大量使用碳纤维及轻质复合材料取代传统的钢材料，减轻艇重，降低艇体受损程度和减少维修费用。

结构紧凑。追踪式太阳能系统（07），采用气压传动，大幅节省安装空间和安装负载，结构紧凑的双联式气动阀，二个气压阀，同设于一个底座上，既节省空间又增强了运作的可靠性。

成本低廉。气动驱动与液压驱动的相比，优势是很明显的，特别在相同的需多单元部件协同工作的情况下，气动驱动的优势就更为突出了，对制造而言，生产成本就会降低。

本发明属于无人艇的领域，尤其是水面和水下均可执行战斗任务的太阳能无人艇，特别适合用作航母及核潜艇的前出装备。

本发明的技术方是这样实现的。

本发明是水面和水下均可执行战斗任务的太阳能无人艇；太阳能无人艇，包括导弹发射器左（01）、远程火炮（02）、近程火炮（03）、导弹发射器右（04）、弹药仓（05）、透明罩（06）、追踪式太阳能系统（07）、安装架（08）、压水仓开关门（09）、压水仓（010）、控制系统（011）、远程雷达（012）、动力仓（013）、螺旋桨（014）、排气管（015）及采光板（17）；所述的导弹发射器左（01）及导弹发射器右（04），是可与鱼雷通用的发射器；所述的压水仓开关门（09），位于压水仓（010）的底部，打开压水仓开关门（09），可实现压水仓（010）进水，无人艇可改成潜航模式；所述的压水仓开关门（09），呈向外开的合页结构，压水仓的顶部，设有通向艇尾的排气管（015）；所述的动力仓（013）中，包含了二种动力系统，除太阳能动力外，还设有公知的柴油直流电机组、直流蓄、配电系统、水泵及空气压缩机； 所述的追踪式太阳能系统（07），包括透明罩（06）、安装架（08）及采光板（17）；所述的透明罩（06），布设于无人艇的舰面上，其几何尺寸，与无人艇的舰面相一致；所述的采光板（17），笼罩于由透明罩（06）与安装架（08）相密封的环境中； 所述的采光板（17），采用透镜群聚光、水冷散热、阳光轴实时追踪综合技术，使太阳能的转换力高达50％以上；所述的追踪式太阳能系统（07），是无人艇的主动力源；所述的采光板（17）由气动阀（2）及双联式气动阀（6）驱动，以实时调整采光板（17）的中轴线与太阳光轴保持平行；所述的采光板（17），以化整为零的模式，安装并旋转于追踪式太阳能系统（07）中的狭小空间里；所述的采光板（17），包括滑块及滑槽（1）、气动阀（2）、“L”架A（3）、旋转接头（4）、轴承座（5）、双联式气动阀（6）、推杆A（7）、上支柱（8）、斜齿轮（9）、推杆B（10）、“L”架B（11）、轴承（12）、安装环座（13）、推杆C（14）、十字支架（15）、连接螺栓（16）、采光板（17）、下支柱（18）、支柱座螺栓（19）、支柱座（20）；所述的采光板（17），其向阳的正面，布设有采用透镜群聚光的太阳能电池板，电池板的背面，设有十字支架（15）；所述的与气动阀（2）相近的十字支架（15）的垂架上，设有滑块及滑槽（1）；所述的轴承座（5）上，设有“L”架A（3）的安装螺孔，气动阀（2），通过“L”架A（3）固定于上支柱（8）的轴承座（5）上；所述的气动阀（2），通过气动阀（2）上的推杆A（7）与滑块及滑槽（1）中的滑块相连接；所述的十字支架（15）的中心位上，设有与上支柱（8）相连接的旋转接头（4）；所述的旋转接头（4）与上支柱（8）的顶端相接；随着气动阀（2）上的推杆A（7）的上下运动，位于上支柱（8）上的，通过十字支架（15）相连的采光板（17），在上支柱（8）上，作垂直旋转，以调整采光板（17）的仰角；所述的位于上支柱（8）下方的轴承座（5）中，轴承（12）位于其中；所述的轴承（12），紧实地套着于位于安装环座（13）以上的下支柱（18）上，实现上支柱（8）与下支柱（18）的连接；所述的安装环座（13）的下面，设有“L”架B（11）的安装螺孔；所述的双联式气动阀（6），通过“L”架B（11）固定安装在位于下支柱（18）上方的安装环座（13）的下面；所述的轴承座（5）外侧的斜齿轮（9）的斜齿部，伸入双联式气动阀（6）的推杆A（7）及推杆B（10）形成的空间中；所述的推杆A（7）及推杆B（10），在动力系统的程控下，交替驱动斜齿轮（9）作正向或反向的旋转及锁定的动作；以实现与斜齿轮（9）紧实地套着的上支柱（8）作同步的旋转，随着上支柱（8）的旋转，与上支柱（8）相连的采光板（17），随着作正向或反向的水平旋转。

所述的双联式气动阀（6），包括下阀体（21）、后室液嘴（22）、安装螺孔（23）、密封环A（24）、方导弹柱（25）、前室液嘴（26）、推杆B（10）、密封环B（27）、推杆头（28）、推杆圆弧头（29）、上阀体B（30）、连接底部（31）、推杆A（7）、推杆方孔（32）、前液室（33）、上阀体A（34）、及后液室（35）；所述的双联式气动阀（6），是由二个左右对称的上阀体B（30）及上阀体A（34）与下阀体（21）紧合并通过连接底部（31）相连形成双联结构的；所述的推杆A（7）及推杆B（10）前端的推杆头（28），其头部的上半部，被削除了1/2，留下1/2设计成圆弧状，以便推杆头（28）能在斜齿轮的二个斜齿间实现灵活进退的动作；所述的推杆A（7）后端的中心位，设有推杆方孔（32）。

所述的上支柱（8）与下支柱（18）通过轴承（12）相连接；所述的轴承（12）位于上支柱（8）下端的轴承座（5）中；所述的轴承（12），紧实地套着于位于下支柱（18）上方的，安装环座（13）上的下支柱（18）上，以实现上支柱（8）在安装环座（13）上可作旋转运动；所述的轴承座（5）上设有“L”架A（3）的安装螺孔，气动阀（2）通过“L”架A（3）安装于轴承座（5）上；所述的轴承座（5）的外侧紧实地套着有斜齿轮（9），斜齿轮（9）的斜齿部伸入双联式气动阀（6）的推杆A（7）及推杆B（10）形成的空间中；所述的推杆A（7）及推杆B（10），在动力系统的程控下，交替驱动斜齿轮（9）正反的水平旋转及锁定的动作。

所述的追踪式太阳能系统（07），其布局范围与太阳能无人艇的舰面相一致；所述的追踪式太阳能系统（07）上，设有一张恰似大网的透明罩（06）；所述的透明罩（06），采用高强度的透明树脂注塑成型，为提高透明罩的抗压强度，透明罩下的采光板（17）可采取分组组合；透明罩（06）与采光板（17）的安装架（08）间，实施可靠的密封；所述的安装架（08）的下方，设有追踪式太阳能系统（07）的管线层；所述的太追踪式太阳能系统（07），采用气动传动，以减轻无人艇的负载。

所述的控制系统（011），包括通讯系统、传感系统、武器系统及动力系统，所述的动力系统，包括太阳能电池组和和柴电直流电动机组；所述的远程雷达（012），用于预警远距目标，将获得的预警资讯发回基地；所述的太阳能无人艇与现有的无人控制平台可实现无缝对接。

所述的远程火炮（02）及近程火炮（03），位于无人艇舰首的前端，用以对付远近距的敌方目标；所述的远程火炮（02）及近程火炮（03），在预警系统对敌方目标作分析判断后，由指令控制，实施攻击。

所述的螺旋桨（014），采用四桨分组式，以适应不同作战要求；所述的螺旋桨（014）由直流电动机组驱动。

附图说明

附图1为本发明太阳能无人艇整体结构示意图。

附图2为本发明追踪式采光板结构示意图。

附图3为本发明追踪式采光板局部结构示意图。

附图4为本发明追踪式采光板列阵布置示意图。

附图5为本发明追踪式采光板追踪阳光轴示意图。

附图6为本发明双联式气动阀的结构图。

具体实施方法

下面结合附图详细描述本发明。

附图1的标记名称是：包括导弹发射器左（01）、远程火炮（02）、近程火炮（03）、导弹发射器右（04）、弹药仓（05）、透明罩（06）、追踪式太阳能系统（07）、安装架（08）、压水仓开关门（09）、压水仓（010）、控制系统（011）、远程雷达（012）、动力仓（013）、螺旋桨（014）、排气管（015）及采光板（17）。

附图2的标记名称是：滑块及滑槽（1）、气动阀（2）、“L”架A（3）、旋转接头（4）、轴承座（5）、双联式气动阀（6）、推杆A（7）、上支柱（8）、斜齿轮（9）、推杆B（10）、“L”架B（11）、轴承（12）、安装环座（13）、推杆C（14）、十字支架（15）、连接螺栓（16）、采光板（17）、下支柱（18）、支柱座螺栓（19）、支柱座（20）。

附图6的标记名称是：下阀体（21）、后室液嘴（22）、安装螺孔（23）、密封环A（24）、方导弹柱（25）、前室液嘴（26）、推杆B（10）、密封环B（27）、推杆头（28）、推杆圆弧头（29）、上阀体B（30）、连接底部（31）、推杆A（7）、推杆方孔（32）、前液室（33）、上阀体A（34）、及后液室（35）。

下面结合附图详细描述本发明。

如图1、图4所示，太阳能无人艇追踪式太阳能系统（07），布局于整个无人艇的舰面，以获得尽可能大的采光面积；所述的采光板（17），以化整为另的模式，安装并旋转于追踪式太阳能系统（07）中的狭小空间里。

如图2、图3所示，所述的追踪式太阳能系统（07），包括气动阀（2）、双联式气动阀（6）、采光板（17）；所述的采光板（17）由气动阀（2）及双联式气动阀（6）的驱动，实时调整采光板（17）中轴线与太阳光轴保持平行，以实时追踪阳光轴，获得50% 以上的太阳能转换率。。

如图2、图3所示，所述的采光板（17），其向阳的正面布设有太阳电池板，其背面设有十字支架（15）；所述的十字支架（15）的中心位上，设有与上支柱（8）相连接的旋转接头（4）；所述的旋转接头（4），安装于上支柱（8）的顶端。

如图2、图3所示，所述十字支架（15）的垂架上，设有滑块及滑槽（1）；所述的采光板（17），在追踪式太阳能系统（07）中能作自由的垂直及水平旋转。

如图2、图3所示，所述的采光板（17）由气动阀（2）及双联式气动阀（6）驱动，以实时调整采光板（17）中轴线与太阳光轴保持平行。

如图2、图3所示，所述的气动阀（2），通过“L”架A（3）固定于上支柱（8）的轴承座（5）上，气动阀（2）能随着上支柱（8）的旋转作同步的旋转；所述的气动阀（2）的推杆C（14）的前端，与位于采光板（17）背面的十字支架（15）上的滑块及滑槽（1）中的滑块相连接，随着推杆C（14）的运动，采光板（17）在上支柱（8）上，能调整垂直的角度。

如图6所示，所述的双联式气动阀（6），是由二个左右对称的上阀体B（30）及上阀体A（34）与下阀体（21）紧合并通过连接底部（31）相连形成双联结构的；所述的推杆A（7）及推杆B（10）前端的推杆头（28），其头部的上半部，被削除了1/2，留下1/2设计成圆弧状，以便推杆头（28）能在斜齿轮的二个斜齿间实现灵活进退的动作；所述的推杆A（7）后端的中心位，设有推杆方孔（32）。

如图2、图3所示，所述的上支柱（8）与下支柱（18）通过轴承（12）相连接；所述的轴承（12）位于上支柱（8）下端的轴承座（5）中；所述的轴承（12），紧实地套着于位于下支柱（18）上方的，安装环座（13）上的下支柱（18）上，以实现上支柱（8）在安装环座（13）上可作旋转运动。

如图2、图3所示，所述的轴承座（5）上设有“L”架A（3）的安装螺孔，气动阀（2）通过“L”架A（3）安装于轴承座（5）上。

如图2、图3所示，所述的轴承座（5）的外侧紧实地套着有斜齿轮（9），斜齿轮（9）的斜齿部伸入双联式气动阀（6）推杆A（7）及推杆B（10）形成的空间中；所述的推杆A（7）及推杆B（10），在动力系统的程控下，交替驱动斜齿轮（9）正反的水平旋转及锁定的动作。

如图1所示，所述的控制系统（011）中，设有通讯系统、传感系统、自动控制系统及动力系统，所述的动力系统，包括太阳能电池组和直流电动机组，所述的太阳能无人艇与现有的无人控制平台可实现无缝对接。

如图1所示，所述的远程雷达（012），用于监测控制范围内的目标，将获得的预警资讯发回基地。

如图1所示，所述的近程火炮（03）位于无人艇舰首的前端的上位，用以对付近距目标。

如图1所示，所述的螺旋桨（014），位于无人艇的尾部，由直流电动机组驱动。

Claims (7)

1.本发明是水面和水下均可执行战斗任务的太阳能无人艇；太阳能无人艇，包括导弹发射器左（01）、远程火炮（02）、近程火炮（03）、导弹发射器右（04）、弹药仓（05）、透明罩（06）、追踪式太阳能系统（07）、安装架（08）、压水仓开关门（09）、压水仓（010）、控制系统（011）、远程雷达（012）、动力仓（013）、螺旋桨（014）、排气管（015）及采光板（17）；所述的导弹发射器左（01）及导弹发射器右（04），是可与鱼雷通用的发射器；所述的压水仓开关门（09），位于压水仓（010）的底部，打开压水仓开关门（09），可实现压水仓（010）进水，无人艇可改成潜航模式；所述的压水仓开关门（09），呈向外开的合页结构，压水仓的顶部，设有通向艇尾的排气管（015）；所述的动力仓（013）中，包含了二种动力系统，除太阳能动力外，还设有公知的柴油直流电机组、直流蓄、配电系统、水泵及空气压缩机；所述的追踪式太阳能系统（07），包括透明罩（06）、安装架（08）及采光板（17）；所述的透明罩（06），布设于无人艇的舰面上，其几何尺寸，与无人艇的舰面相一致；所述的采光板（17），笼罩于由透明罩（06）与安装架（08）相密封的环境中； 所述的采光板（17），采用透镜群聚光、水冷散热、阳光轴实时追踪综合技术，使太阳能的转换力高达50％以上；所述的追踪式太阳能系统（07），是无人艇的主动力源；所述的采光板（17）由气动阀（2）及双联式气动阀（6）驱动，以实时调整采光板（17）的中轴线与太阳光轴保持平行；所述的采光板（17），以化整为零的模式，安装并旋转于追踪式太阳能系统（07）中的狭小空间里；所述的采光板（17），包括滑块及滑槽（1）、气动阀（2）、“L”架A（3）、旋转接头（4）、轴承座（5）、双联式气动阀（6）、推杆A（7）、上支柱（8）、斜齿轮（9）、推杆B（10）、“L”架B（11）、轴承（12）、安装环座（13）、推杆C（14）、十字支架（15）、连接螺栓（16）、采光板（17）、下支柱（18）、支柱座螺栓（19）、支柱座（20）；所述的采光板（17），其向阳的正面，布设有采用透镜群聚光的太阳能电池板，电池板的背面，设有十字支架（15）；所述的与气动阀（2）相近的十字支架（15）的垂架上，设有滑块及滑槽（1）；所述的轴承座（5）上，设有“L”架A（3）的安装螺孔，气动阀（2），通过“L”架A（3）固定于上支柱（8）的轴承座（5）上；所述的气动阀（2），通过气动阀（2）上的推杆A（7）与滑块及滑槽（1）中的滑块相连接；所述的十字支架（15）的中心位上，设有与上支柱（8）相连接的旋转接头（4）；所述的旋转接头（4）与上支柱（8）的顶端相接；随着气动阀（2）上的推杆A（7）的上下运动，位于上支柱（8）上的，通过十字支架（15）相连的采光板（17），在上支柱（8）上，作垂直旋转，以调整采光板（17）的仰角；所述的位于上支柱（8）下方的轴承座（5）中，轴承（12）位于其中；所述的轴承（12），紧实地套着于位于安装环座（13）以上的下支柱（18）上，实现上支柱（8）与下支柱（18）的连接；所述的安装环座（13）的下面，设有“L”架B（11）的安装螺孔；所述的双联式气动阀（6），通过“L”架B（11）固定安装在位于下支柱（18）上方的安装环座（13）的下面；所述的轴承座（5）外侧的斜齿轮（9）的斜齿部，伸入双联式气动阀（6）的推杆A（7）及推杆B（10）形成的空间中；所述的推杆A（7）及推杆B（10），在动力系统的程控下，交替驱动斜齿轮（9）作正向或反向的旋转及锁定的动作；以实现与斜齿轮（9）紧实地套着的上支柱（8）作同步的旋转，随着上支柱（8）的旋转，与上支柱（8）相连的采光板（17），随着作正向或反向的水平旋转。

2.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的双联式气动阀（6），包括下阀体（21）、后室液嘴（22）、安装螺孔（23）、密封环A（24）、方导弹柱（25）、前室液嘴（26）、推杆B（10）、密封环B（27）、推杆头（28）、推杆圆弧头（29）、上阀体B（30）、连接底部（31）、推杆A（7）、推杆方孔（32）、前液室（33）、上阀体A（34）、及后液室（35）；所述的双联式气动阀（6），是由二个左右对称的上阀体B（30）及上阀体A（34）与下阀体（21）紧合，并通过连接底部（31）相连形成双联结构；所述的推杆A（7）及推杆B（10）前端的推杆头（28），其头部的上半部，被削除了1/2，留下1/2设计成圆弧状，以便推杆头（28）能在斜齿轮的二个斜齿间实现灵活进退；所述的推杆A（7）后端的中心位，设有推杆方孔（32）。

3.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的追踪式太阳能系统（07），其布局范围与太阳能无人艇的舰面相一致；所述的追踪式太阳能系统（07）上，设有一张恰似大网的透明罩（06）；所述的透明罩（06），采用高强度的透明树脂注塑成型，为提高透明罩的抗压强度，透明罩下的采光板（17）可采取分组组合；透明罩（06）与采光板（17）的安装架（08）间，实施可靠的密封；所述的安装架（08）的下方，设有追踪式太阳能系统（07）的管线层；所述的追踪式太阳能系统（07），采用气动传动，以减轻无人艇的负载。

4.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的控制系统（011），包括通讯系统、传感系统、武器系统及动力系统，所述的动力系统，包括太阳能电池组和和柴电直流电动机组；所述的太阳能无人艇与现有的无人控制平台可实现无缝对接。

5.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的远程雷达（012），用于监测控制范围内的目标，将获得的预警资讯作分析判断，给出战斗指令并发回基地。

6.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的远程火炮（02）及近程火炮（03），位于无人艇舰首的前端，用以对付远近距的敌方目标；所述的远程火炮（02）及近程火炮（03），在控制系统对敌方目标作分出分析判断后，接受指令，实施攻击。

7.根据权利要求1所述的太阳能无人艇，其特征在于，所述的螺旋桨（014），采用四桨分组式，以适应不同作战要求，螺旋桨（014）由直流电动机组驱动。