CN104986284A - 一种用于滩涂监测的防搁浅无人船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于滩涂监测的防搁浅无人船。包括由船底和甲板构成的船体、船体内的通信与导航系统、电源和控制系统以及设置在甲板上的推进装置，其特征是该船体的船底上设有防搁浅装置，且推进装置是空气推进装置。其防搁浅装置是从船头至船尾平行固定于船底上的多排弹性浮板组成，弹性浮板的弧面曲率为10～30m^-1，且弧面方向向前。弹性浮板的宽度为5-10cm。其防搁浅装置实现了在滩涂区域支撑起船体，且在推进装置的配合下完成防搁浅航行。显然本发明通过搭载多种海洋观测传感器作为集成观测平台，以灵活、自动、无障碍的方式，实现在海水、潮间带、滩涂、湿地等海陆交汇处的实验观测。

Description

一种用于滩涂监测的防搁浅无人船

技术领域

本发明涉及一种用于滩涂监测的防搁浅无人船。

背景技术

海陆交汇处，如滩涂、潮间带、湿地等，是人类活动频繁、海洋生物密集、海洋功能全面的特殊区域，但也是海洋污染输入、生态灾害、自然体系破坏最集中的区域。然而在该区域，因为受到周期性的潮汐、海底起伏和底质多样的限制，通常进入该区域进行相关观测较为困难，目前主要还处于人员徒步进入、手提肩扛的境地，给观测工作带来巨大风险，且效率较低，这也导致滩涂成为海洋监测工作的薄弱地带。无人船是一种船内载有控制、通信与导航系统可用于海表面自动观测的新型无人平台，通过搭载温度、湿度、压力等多种传感器完成相关海洋测量，通常采用水下推进器的驱动方式，在近岸容易受到水草缠绕和吃水限制。已有的空气驱动无人船将风扇装在船上提供推力，可以在更广泛的水域航行，但仍具有一定的吃水深度，否则容易搁浅，因此不能应用于海陆交汇处潮间带、滩涂和湿地等区域的观测。显然实现一种不受吃水限制的防搁浅无人船，搭载相关传感器，灵活进入这些特殊区域，顺利地完成相关海洋观测是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于滩涂监测的防搁浅无人船，旨在解决现有技术中的无人船受吃水深度限制、且容易搁浅而不能进入滩涂、潮间带和湿地等区域进行测量工作，以弥补现有技术的不足。

本发明考虑到滩涂、潮间带和湿地等特殊地貌区域，在船底专门设置一种防搁浅装置。并考虑到已有的水下推进器在这些区域不适用，本发明的驱动方式是采用空气推进装置，并通过舵片转动而改变空气驱动的方向；且又在通风管道的底部设有挡板和通气管及其一端口上的气阀，且该气阀位于通气管的进风口处并受控于控制系统，该通气管的另一端位于船底部设有喷口，凭借该喷口结构，既有利于船底防搁浅，也是推进装置的补充，或者作为水下推进装置的另一种形式。

本发明采取的具体技术方案为：

一种用于滩涂监测的防搁浅无人船，包括由船底和甲板构成的船体、船体内的通信与导航系统、电源和控制系统以及设置在甲板上的推进装置，其特征在于上述船体的船底上装有防搁浅装置，且推进装置是空气推进装置。

上述防搁浅装置是从船头至船尾平行固定于船底上的多排弹性浮板组成，凭借弹性浮板上螺孔固定在船底上，且弹性浮板的弧面方向向前。

上述弹性浮板是包括用于固定于船底的矩形条块和用于接触地面的弧面块的结合体，两者夹角α在30°～45°之间，弹性浮板的弧面曲率为10～30m^-1。

上述每排弹性浮板是由一个或多个组成，总体长度稍小于该位置船底的横向尺寸，且弹性浮板的宽度为5-10cm。

上述的推进装置是设置于前部为流线型的保护罩内的电动机与其传动轴上的扇叶，该扇叶位于通风管道的出气口端并面向固定于转动轴上的舵片，该舵片与扇叶间、通风管道的底部设有挡板和通气管一端口上的气阀，且该气阀位于通气管的进风口处并受控于控制系统，该通气管的另一端位于船底部设有喷口，上述的通风管道的进气口一侧面与保护罩的中后背相

考虑到既有船底的防搁浅作用，也有利于推进船体前行，又将上述的喷口至少设置一个以上于船底部。如设置于船底的船首部和/或者船前部。显然也是推进装置的补充，或者作为水下推进装置的另一种形式。可以作为本发明的空气推进装置的协同作用或者水下推进的补充。

本发明能顺利地航行于水陆交汇的滩涂上，而不至于搁浅或陷落于淤泥中。本发明的推进装置能够有效地解决常规水下驱动系统受吃水限制的问题。本发明的防搁浅装置能够在滩涂区域支撑起船体，实现了在推进装置的配合下完成防搁浅航行。因此本发明能通过搭载多种海洋观测传感器作为集成观测平台，以灵活、自动、无障碍的方式，顺利地实现在海水、潮间带、滩涂和湿地等海陆交汇处的实验观测。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的防搁浅装置的示意图。

图4是本发明的后视图。

图5是本发明的弹性浮板结构的示意图。

图6是本发明的推进装置示意图。

图7是本发明的直航状态下舵片位置示意图。

图8是本发明的左转弯状态下舵片位置示意图。

图9是本发明的右转弯状态下舵片位置示意图。

其中，1船体，2船底，3防搁浅装置，4推进装置，5电动机，6传动轴，7扇叶，8转动轴，9舵片，10进气口，11出气口，12通风管道，13保护罩，14通信与导航系统，15电源，16控制系统，17弹性浮板，18甲板，19气阀，20通气管，21喷口，22挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-4所示，本发明包括由船底2和甲板18构成的船体1、船体1内的通信与导航系统14、电源15和控制系统16以及设置在甲板18上的推进装置4，其特征在于上述船体1的船底2上装有防搁浅装置3，且推进装置4是空气推进装置。

如图3和图5所示，防搁浅装置3是从船头至船尾平行固定于船底2上的多排弹性浮板17组成，凭借弹性浮板17上螺孔固定在船底2上，且弹性浮板17的弧面方向向前。所述弹性浮板17是包括用于固定于船底2的矩形条块和用于接触地面的弧面块的结合体，两者的夹角α在30°～45°之间，弹性浮板17的弧面的曲率为10～30m^-1，且曲率逐渐减小。

所述每排弹性浮板17是由一个或多个组成，总体长度稍小于该位置船底的横向尺寸，且弹性浮板17的宽度为5-10cm，且长度可变；所述弹性浮板17是用注塑工艺一次成型的弯曲塑料片或金属片，具有一定弹性、表面光滑。

所述弹性浮板17的弹性、尺寸、数目可根据滩涂底质类型、地貌特征、潮汐情况进行选择。多排弹性浮板17构成防搁浅船底，其弹力能够支撑起船体1，使船底2不直接与滩涂接触，并在外力作用下能够将船体1弹起。通常情况下，防搁浅装置3船头部分较船尾部分采用弹性系数大的弹性浮板17，为船头提供更大的弹性力，并且配合在船首的船底下设置一个喷口21，获得一部分推进气体，从而保证滩涂航行时船头上翘。当船体1航行于滩涂和潮间带等区域时，当船底2的防搁浅装置3遇到障碍物时，与障碍物接触的部分弹性浮板17由于更大的形变将提供更大的向上弹力，同时在推进装置4的前向推进力和喷口21提供的空气升力共同作用下，导致障碍物上方的船体1将会向前上方运动，使该部分的弹性浮板17不接触障碍物，从而越过障碍物。由于滩涂障碍的不均匀，船底2的弹性浮板17会提供不均匀的向上弹力，所受阻碍越强的地方，对应的弹性浮板17将提供越强的向上弹力。在推进装置4的前向推进力作用下，由于船体1重力不变，防搁浅装置3不均匀的向上弹力将导致无人船以不规则起伏运动方式航行于滩涂上，从而确保无人船不会搁浅滩涂中。

如图6所示，本发明的推进装置4是设置于前部为流线型的保护罩13内的电动机5与其传动轴6上的扇叶7，该扇叶7位于通风管道12的出气口11端并面向固定于转动轴8上的舵片9，在扇叶7作用下，空气从通风管道12的进气口10进入，从通风管道12的出气口11高速排出，形成推进力；上述的通风管道12的进气口10一侧面与保护罩13的中后背相吻合，空气经过保护罩13进入进气口10，增大了空气的流通量，以提高推进装置4的效率。

为进一步保障本发明在滩涂、潮间带和湿地等区域的顺利航行，在该舵片9与扇叶7间、通风管道12的底部设有挡板22和通气管20一端口上的气阀19，且该气阀19位于通气管20的进风口处并受控于控制系统16，该通气管20的另一端位于船底2部设有喷口21；且上述的通气管20设置在甲板18下的船体1内；上述的喷口21至少设置一个以上于船底2部。如设置于船底2的船部和/或者船中部(作为示例，图中仅仅给出一个船前部的，且喷口21的朝向垂直水面)。

当气阀19打开时，扇叶7产生的强气流从气阀19进入通气管20，由喷口21喷出至船底，为船体1提供向上升力。另外，凭借控制系统16不难调节挡板22在通风管道12内的高度，来调节喷口21喷出气体的速度或压力。

另外上述的通气管20上的喷口21的朝向既可以垂直水面以向上提升船体1，也可以与水面成45°角以推进船体1，因此也是推进装置的补充，或者作为已有水下推进装置的另一种形式，与本发明的空气推进装置4协同作用或补充。

为了加强船底2设有的喷口21的喷气作用，上述的通气管20可以是锥形通孔的锥形管，上述的通气管20采用锥形管时，其喷口21处的直径通常取3厘米左右，船底2处喷口直径取1厘米。

为工艺便利，上述的通气管20采用等直径的，直径通常取1-2厘米。另外，还可以根据需要从船前部至船中部设置多个喷口21。

如图7-9所示，本发明在受控于控制系统16的转动轴8的转动作用下，其舵片9实现不同角度的转动，从而实现无人船的舵片转动的三种基本控制方式的航向控制：图7为无人船直航状态的舵片控制示意图，舵片9转动角度为0°，从通风管道12的出气口11喷出的气体方向不改变，实现无人船直线航行；图8为无人船左转弯状态的舵片控制示意图，舵片9顺时针转动，从通风管道12的出气口11喷出的气体朝向船体1左后方，实现无人船向左转弯；图9为无人船右转弯状态的舵片控制示意图，舵片9逆时针转动，从通风管道12的出气口11喷出的气体朝向船体1右后方，实现无人船向右转弯。其中舵片9的最大转动角度受限于舵片9碰触到通风管道12的外壁。

显然，本发明能够在滩涂区域支撑起船体，实现了在推进装置的配合下完成防搁浅航行。上述实施方式仅为对本发明的解释，并不限制本发明。

Claims (10)

1.一种用于滩涂监测的防搁浅无人船，包括由船底(2)和甲板(18)构成的船体(1)、船体(1)内的通信与导航系统(14)、电源(15)和控制系统(16)以及设置在甲板(18)上的推进装置(4)，其特征在于上述船体(1)的船底(2)上装有防搁浅装置(3)，且推进装置(4)是空气推进装置。

2.如权利要求1所述的无人船，其特征在于上述防搁浅装置(3)是从船头至船尾平行固定于船底(2)上的多排弹性浮板(17)组成，凭借弹性浮板(17)上螺孔固定在船底(2)上，且弹性浮板(17)的弧面方向向前。

3.如权利要求2所述的无人船，其特征在于上述弹性浮板(17)是包括用于固定于船底(2)的矩形条块和用于接触地面的弧面块的结合体，两者的夹角α在30°～45°之间，弹性浮板(17)的弧面曲率为10～30m^-1。

4.如权利要求2所述的无人船，其特征在于上述每排弹性浮板(17)是由一个或多个组成，总体长度稍小于该位置船底的横向尺寸，且弹性浮板(17)的宽度为5-10cm。

5.如权利要求2或3所述的无人船，其特征在于上述弹性浮板(17)是用注塑工艺一次成型的弯曲塑料片或金属片。

6.如权利要求1所述的无人船，其特征在于上述的推进装置(4)是设置于前部为流线型的保护罩(13)内的电动机(5)与其传动轴(6)上的扇叶(7)，该扇叶(7)位于通风管道(12)的出气口(11)端并面向固定于转动轴(8)上的舵片(9)，该舵片(9)与扇叶(7)间、通风管道(12)的底部设有挡板(22)和通气管(20)一端口上的气阀(19)，且该气阀(19)位于通气管(20)的进风口处并受控于控制系统(16)，该通气管(20)的另一端位于船底(2)部设有喷口(21)，上述的通风管道(12)的进气口(10)一侧面与保护罩(13)的中后背相吻合。

7.如权利要求6所述的无人船，其特征在于上述的喷口(21)至少设置一个以上于船底(2)部。

8.如权利要求6所述的无人船，其特征在于上述的喷口(21)设置于船底(2)的船前部或者船中部。

9.如权利要求6所述的无人船，其特征在于上述的通气管(20)设置在甲板(18)下的船体(1)内。

10.如权利要求6或9所述的无人船，其特征在于上述的通气管(20)是锥形管。