CN108298031B - 减摇自发电多桨无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减摇自发电多桨无人船，包括船体、活动推进器和转动推进器，所述活动推进器通过Y字形双支架与所述船体连接，所述Y字形双支架上设置有波浪能发电机；所述转动推进器通过所述Y字形双支架连接在一横杆上，所述横杆与所述船体的尾部相连接；所述船体上设置有第一储能电池、第二储能电池和电路控制器，所述第一储能电池通过所述电路控制器分别与所述活动推进器及所述转动推进器电连接，所述第二储能电池通过所述电路控制器与所述波浪能发电机电连接，所述第一储能电池与所述第二储能电池通过所述电路控制器电连接。本发明可以达到无人船减摇的功能，并且利用波浪能发电，实现无人船能源的自给自足。

Description

减摇自发电多桨无人船
技术领域
本发明涉及无人船技术领域，特别涉及一种减摇自发电多桨无人船。
背景技术
船舶在海洋中航行作业时，会发生6个自由度的运动，包括纵荡、横荡、首摇、升沉，纵摇和横摇，其中纵荡、横荡、首摇由于运动幅度相对较小，对船舶作业以及船员的舒适性影响不大。而纵摇、横摇和升沉能够到达的摇摆角度相对较大，大幅的纵摇运动也会和其他自由度运动发生藕合，使其他方向的运动加剧。所以近年来减摇装置的研发日益多元化，为各类船舶的安全提供了有力的保障。虽然技术相对较成熟，但减纵摇问题仍然没有得到实质上的解决。无人船在水中航行时亦是如此。
此外，无人船在作业时，由于受到续航能力的限制，往往作业范围非常有限，当电池耗尽时就必须折返进行充电，影响了作业周期，作业效率较低。而波浪是海水的运动形式之一，它的产生系外力(如风、大气压力的变化、天体的引潮力等等)、重力与海水表面张力共同作用的结果。波浪形成时，水质点作震荡和位移运动，水质点的位置变化产生相应的动能和势能。波浪能即海洋表面波浪所具有的动能和势能。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦；在波浪能能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。波浪发电是波浪能利用的主要方式。在大洋中船舶需具备某种结构作为受波体，才能吸收波浪能并将其转化为有用的机械能，进而设计适配的船舶波浪发电装置，利用此机械能发电。在船舶结构中减摇装置与波浪力作用直接相关，如舭龙骨、减摇鳍、减摇舵…等。但这些传统减摇装置或者系固定在船体，相对静止不动；或者系消耗船载能量主动运动，而在针对波浪力做功。这些减摇方式决定了它们均不适宜作为船体上能够吸收波浪能产生可用于发电的机械能的受波体。因此，急需一种能够利用波浪能自发电来保证续航里程，又能起到减摇功能的无人船。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种减摇并且可以利用波浪能发电的多桨无人船，目的在于克服现有的无人船航行时的不稳定性和静止时的摇摆，以及续航里程不足的问题，可以节约能源，一定程度上实现无人船能源的自给自足，减少能源的运输成本和无人船充电的损耗。同时该船与水面接触点为具有较强浮力的浮子，在无动力驱动时可自主漂浮在水面上。并且有更大负载需求时可通过增加每一列推进器数目进行增强，也可以增加多列推进器进行增强。
本发明的技术方案是这样实现的：
减摇自发电多桨无人船，包括船体、活动推进器和转动推进器，所述活动推进器通过Y字形双支架与所述船体连接，所述Y字形双支架上设置有波浪能发电机；所述转动推进器通过所述Y字形双支架连接在一横杆上，所述横杆与所述船体的尾部相连接；所述船体上设置有第一储能电池、第二储能电池和电路控制器，所述第一储能电池通过所述电路控制器分别与所述活动推进器及所述转动推进器电连接，所述第二储能电池通过所述电路控制器与所述波浪能发电机电连接，所述第一储能电池与所述第二储能电池通过所述电路控制器电连接。
进一步的，所述Y字形双支架还包括固定支架左臂，所述固定支架左臂的两端及中间靠下位置均设置有转接头，所述固定支架左臂一端通过转接头与所述船体连接，另一端通过转接头与所述活动推进器连接，中间靠下位置的转接头与所述波浪能发电机的一端连接，所述波浪能发电机通过另一端设置的转接头与所述船体连接。
进一步的，所述Y字形双支架上的波浪能发电机的数量为两个，所述Y字形双支架上的固定支架左臂的数量为两个。
进一步的，所述波浪能发电机为阻尼发电机，包括套筒和内杆，所述内杆的一端设置有一圆柱形永磁体，所述套筒内设置有三相发电机线圈，所述套筒内与所述船体连接的一端设置有电路板，所述电路板与所述三相发电机线圈电连接，所述电路板与所述第二储能电池电连接，所述电路板出线口处设置有绝缘密封圈；所述套筒的两端均设置有弹簧，所述内杆带有所述圆柱形永磁体的一端嵌套在所述套筒的三相发电机线圈中，另一端通过转接头与所述固定支架左臂连接。
进一步的，所述三相发电机线圈包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，按顺序依次设置在所述套筒的内壁上。
进一步的，所述活动推进器和所述转动推进器均设置为带有浮力的船型浮子，其上均设置有三桨电动推进器。
进一步的，所述横杆的中间位置设置有一个横向转动的转接头，所述横杆通过该转接头与所述船体相连接，所述横杆上还设置有两个竖向转动的转接头，与所述Y字形双支架相连接。
进一步的，所述活动推进器的数量为若干个，分两列并排布置在所述船体上，所述转动推进器的数量为两个。
进一步的，所述船体为前小后大的轻型船体。
进一步的，所述船体的长度设定为浪涌波长的整数倍数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明克服现有的无人船航行时的不稳定性和静止时的摇摆，以及续航里程不足的问题，可以节约能源，一定程度上实现无人船能源的自给自足，减少能源的运输成本和无人船充电的损耗。
(2)本发明船体与水面接触点为具有较强浮力的浮子，在无动力驱动时可自主漂浮在水面上，浮力较大，稳定性好。
(3)当有更大负载需求时可通过增加每一列推进器数目进行增强，也可以增加多列推进器进行增强，调节灵活，可适应多种条件的作业要求。
(4)船体采用轻质材料，可增大该无人船的载重量。船体的长度设定为浪涌波长的整数倍数，可达到最好的减摇效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1的主视图；
图3为本发明活动推进器的整体结构示意图；
图4为本发明波浪能发电机的结构示意图；
图5为本发明横杆的结构示意图；
图6为本发明实施例2的整体结构示意图。
图中，1为船体、2为活动推进器、3为转动推进器、4为Y字形双支架、41为固定支架左臂、42为波浪能发电机、421为套筒、422为内杆、423为圆柱形永磁体、424为三相发电机线圈、424-1为第一绕组、424-2为第二绕组、424-3为第三绕组、425为电路板、426为绝缘密封圈、427为弹簧、5为横杆、6为第一储能电池、7为第二储能电池、8为电路控制器、9为三桨电动推进器。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供两个具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
参见图1～图2，一种减摇自发电多桨无人船，包括船体1、活动推进器2和转动推进器3，所述活动推进器2通过Y字形双支架4与所述船体1连接，所述Y字形双支架4上设置有波浪能发电机42；活动推进器2用于提供无人船航行的动力，Y字形双支架4保证活动推进器2能够上下转动，适应波浪的起伏。所述转动推进器3通过所述Y字形双支架4连接在一横杆5上，所述横杆5与所述船体1的尾部相连接；转动推进器3用于提供无人船转向的动力，横杆5可左右转动，保证无人船的转向。所述船体1上设置有第一储能电池6、第二储能电池7和电路控制器8，所述第一储能电池6通过所述电路控制器8分别与所述活动推进器2及所述转动推进器3电连接，第一储能电池6用于给活动推进器2及转动推进器3提供动力。所述第二储能电池7通过所述电路控制器8与所述波浪能发电机42电连接，波浪能发电机42所发的电储存到第二储能电池7里。所述第一储能电池6与所述第二储能电池7通过所述电路控制器8电连接，第二储能电池7将存储的电能补充到第一储能电池6里。通过设置Y字形双支架4能够保证活动推进器2上下转动，以适应波浪的起伏，起到减摇的作用，并通过在Y字形双支架4上设置波浪能发电机42，利用波浪能进行发电，并将电能储存到第二储能电池7里，实现能源的自给自足，解决无人船续航里程不足的问题。
参见图3，优选的，所述Y字形双支架4还包括固定支架左臂41，所述固定支架左臂41的两端及中间靠下位置均设置有转接头，转接头可以转动，所述固定支架左臂41一端通过转接头与所述船体1连接，保证固定支架左臂41能够绕着船体1上下转动，另一端通过转接头与所述活动推进器2连接，保证活动推进器2能够上下转动，中间靠下位置的转接头与所述波浪能发电机42的一端连接，保证波浪能发电机42能够转动，所述波浪能发电机42通过另一端设置的转接头与所述船体1连接。使用Y字形双支架4能够使活动推进器2适应波浪的起伏，达到减摇的目的。
优选的，所述Y字形双支架4上的波浪能发电机42的数量为两个，所述Y字形双支架4上的固定支架左臂41的数量为两个。使用Y字形双支架4能够保证活动推进器2和转动推进器3的有效固定，保证定向精准。
参见图4，优选的，所述波浪能发电机42为阻尼发电机，包括套筒421和内杆422，所述内杆422的一端设置有一圆柱形永磁体423，所述套筒421内设置有三相发电机线圈424，所述套筒421内与所述船体1连接的一端设置有电路板425，所述电路板425与所述三相发电机线圈424电连接，所述电路板425与所述第二储能电池7电连接，所述电路板425出线口处设置有绝缘密封圈426；所述套筒421的两端均设置有弹簧427，所述内杆422带有所述圆柱形永磁体423的一端嵌套在所述套筒421的三相发电机线圈424中，另一端通过转接头与所述固定支架左臂41连接。该波浪能发电机42通过内杆422上的圆柱形永磁体423在套筒421内往复运动使得三相发电机线圈424切割磁力线来进行发电，所发的电通过电路板425输送到第二储能电池7进行储存。通过设置波浪能发电机42，利用波浪能进行发电，能够实现能源的自给自足，保证续航里程。
优选的，所述三相发电机线圈424包括第一绕组424-1、第二绕组424-2和第三绕组424-3，按顺序依次设置在所述套筒421的内壁上。通过设置三个绕组，使得波浪能发电机42所发的电为三相交流电。
优选的，所述活动推进器2和所述转动推进器3均设置为带有浮力的船型浮子，其上均设置有三桨电动推进器9。将活动推进器2和转动推进器3设置为浮子，能够保证无人船在停止航行时，能够漂浮在水面上，并保证其稳定性，方便无人船的作业。
参见图5，优选的，所述横杆5的中间位置设置有一个横向转动的转接头，所述横杆5通过该转接头与所述船体1相连接，所述横杆5上还设置有两个竖向转动的转接头，与所述Y字形双支架4相连接。通过横杆5的设置，能够保证无人船的精准转向。
优选的，所述活动推进器2的数量为若干个，分两列并排布置在所述船体1上，所述转动推进器3的数量为两个。通过设置多个活动推进器2，既能保证无人船的动力，多个活动推进器2相互配合转动，又能适应波浪的起伏，达到减摇的目的。当有更大负载需求时可通过增加每一列推进器数目进行增强，也可以增加多列推进器进行增强，调节灵活，可适应多种条件的作业要求。
本发明的使用方法：
无人船依靠活动推进器2及转动推进器3中设置的浮子漂浮在海面上，无人船在航行时，通过活动推进器2提供前进的动力，通过第一储能电池6提供能源。当需要转向时，通过横杆5左右转动，带动转动推进器3转动，在转动推进器3的动力推进下，无人船转向。当海面上有波浪时，活动推进器2和转动推进器3在浮力的作用下，随波浪上下转动，从而保证船体1的水平，达到减摇的目的。在活动推进器2和转动推进器3上下转动时，在Y字形双支架4的作用下，波浪能发电机42的内杆422在套筒421内滑动，通过三相发电机线圈424切割圆柱形永磁体423的磁力线发电，所发的电能储存在第二储能电池7内，第二储能电池7通过电路控制器8给第一储能电池6充电，实现了能源的自给自足。当有更大负载需求时可通过增加每一列推进器数目进行增强，也可以增加多列推进器进行增强。
本发明所提出的一种减摇自发电多桨无人船，克服现有的无人船航行时的不稳定性和静止时的摇摆，以及续航里程不足的问题，可以节约能源，一定程度上实现无人船能源的自给自足，减少能源的运输成本和无人船充电的损耗。船体1与水面接触点设置为具有较强浮力的浮子，在无动力驱动时可自主漂浮在水面上，浮力较大，稳定性好。当有更大负载需求时可通过增加每一列推进器数目进行增强，也可以增加多列推进器进行增强，调节灵活，可适应多种条件的作业要求。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，所述船体1为前小后大的轻型船体1。船体1采用轻质材料，可增大无人船的载重量。
参见图6，优选的，所述船体1的长度设定为浪涌波长的整数倍数。一个浪涌波长为第一浪涌的波峰到第二个浪涌的波峰之间的距离，或者第一个浪涌的波谷到第二个浪涌的波谷之间的距离。将船体1的长度设定为浪涌波长的整数倍数，能够保证推进器均匀布满在波浪的整个波长中，并且能够使得船头与船尾同时处在波峰或者波谷的位置，保证前后的水平，使得船体1整体受力均匀，保证船体1整体的水平性，达到最好的减摇效果。
本发明所提出的一种减摇自发电多桨无人船，船体1采用轻质材料，可增大该无人船的载重量。船体1的长度设定为浪涌波长的整数倍数，可达到最好的减摇效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.减摇自发电多桨无人船，其特征在于，包括船体、活动推进器和转动推进器，所述活动推进器通过Y字形双支架与所述船体连接，所述Y字形双支架上设置有波浪能发电机；所述转动推进器通过所述Y字形双支架连接在一横杆上，所述横杆与所述船体的尾部相连接；所述船体上设置有第一储能电池、第二储能电池和电路控制器，所述第一储能电池通过所述电路控制器分别与所述活动推进器及所述转动推进器电连接，所述第二储能电池通过所述电路控制器与所述波浪能发电机电连接，所述第一储能电池与所述第二储能电池通过所述电路控制器电连接；所述Y字形双支架还包括固定支架左臂，所述固定支架左臂的两端及中间靠下位置均设置有转接头，所述固定支架左臂一端通过转接头与所述船体连接，另一端通过转接头与所述活动推进器连接，中间靠下位置的转接头与所述波浪能发电机的一端连接，所述波浪能发电机通过另一端设置的转接头与所述船体连接。
2.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述Y字形双支架上的波浪能发电机的数量为两个，所述Y字形双支架上的固定支架左臂的数量为两个。
3.根据权利要求2所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述波浪能发电机为阻尼发电机，包括套筒和内杆，所述内杆的一端设置有一圆柱形永磁体，所述套筒内设置有三相发电机线圈，所述套筒内与所述船体连接的一端设置有电路板，所述电路板与所述三相发电机线圈电连接，所述电路板与所述第二储能电池电连接，所述电路板出线口处设置有绝缘密封圈；所述套筒的两端均设置有弹簧，所述内杆带有所述圆柱形永磁体的一端嵌套在所述套筒的三相发电机线圈中，另一端通过转接头与所述固定支架左臂连接。
4.根据权利要求3所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述三相发电机线圈包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，按顺序依次设置在所述套筒的内壁上。
5.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述活动推进器和所述转动推进器均设置为带有浮力的船型浮子，其上均设置有三桨电动推进器。
6.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述横杆的中间位置设置有一个横向转动的转接头，所述横杆通过该转接头与所述船体相连接，所述横杆上还设置有两个竖向转动的转接头，与所述Y字形双支架相连接。
7.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述活动推进器的数量为若干个，分两列并排布置在所述船体上，所述转动推进器的数量为两个。
8.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述船体为前小后大的轻型船体。
9.根据权利要求1所述的减摇自发电多桨无人船，其特征在于，所述船体的长度设定为浪涌波长的整数倍数。
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