CN108839782A - 一种水上自动驾驶动力艇 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水上自动驾驶动力艇，包括呈流线型能潜入水中的艇身、用于提供主要动力的主推进器、用于控制方向的副推进器以及用于实现无人控制和自动驾驶的操作塔；所述的主推进器包括设置在所述艇身的内部的内燃机；所述的操作塔可伸缩式地设置在所述艇身的顶部；还包括一个或多个能够挂载功能附件的结构安装位。动力艇由航空级复合材料一体成型制成，具有密封性强、轻量化、材料耐疲劳、耐腐蚀的优点，能实现无人控制，安全性高，水上运输或救援油耗低成本低并可灵活组合使用、机动性强的优点。

Description

一种水上自动驾驶动力艇

技术领域

本发明涉及一种水上运输工具，具体涉及一种水上自动驾驶动力艇。

背景技术

当需要给海上航行的船舶补给燃料时，往往需要使用专门的加油船去运输加油作业；当需要拖曳海上航行的故障船舶回港修理时，则需要使用专门的拖船出港拖曳；在海上采油时，开采出的原油平台存储后需要用油轮转运出来。上述几种情况中，都需要专门的大型船舶进行运输或者拖曳，除了需要动力运输货物，还需要分配较大一部分动力对船体自身进行驱动，因此每次出航燃油消耗很大。而且，船舶在航行中通常还会遇到三种阻力：形状阻力、兴波阻力、粘滞阻力，克服这些阻力需要花费较多的动力成本，还需要驾驶员和其他行船人员共同操作，附加更多的人员成本、设备折旧成本，因此海上补给经济成本较高。

另一方面，若进行岛礁补给，考虑到船舶吃水深度的限制，需要小批量多批次补给运输时，多点补给繁杂成本高，而且大型船只容易搁浅。

发明内容

本发明为解决上述在海上运输和动力拖曳中，现有技术提供的海上拖曳动力，尤其是用于拖船的动力拖曳技术存在成本高的技术问题，提出一种水上自动驾驶动力艇，采用能够潜入水中的动力艇体，设有用于无线控制的远程操作塔，能够挂载功能附件的艇体支架安装位，具有航行阻力小、能耗低，能够无人驾驶，安全性高、成本低并可灵活组合使用及多任务执行能力的优点。

为实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种水上自动驾驶动力艇，包括由复合材料一体成型能潜入水中的艇身、用于提供主要动力的主推进器、用于控制方向的副推进器以及用于实现无人控制和自动导航的操作塔；

所述的主推进器包括设置在所述艇身的内部的内燃机；

所述的操作塔可伸缩式地设置在所述艇身的顶部；

还包括能够挂载功能附件的结构安装位，所述结构安装位设置在所述艇身的前部、尾部或者侧部中任意一个或多个位置。

更优地，所述的艇身设置为能够减小流体阻力的流线型，所述的艇身的表面设有能够减少海水粘滞阻力的氟系涂层。

更优地，所述的操作塔包括通讯控制装置、导航装置、内燃机进排气装置；

所述通讯控制装置用于所述水上自动驾驶动力艇与外界进行信息交换以实现所述水上自动驾驶动力艇受后台控制中心的集中控制以及实现若干个所述水上自动驾驶动力艇之间的指令沟通和控制；所述的导航装置用于规划到达目标地的航线以及避让障碍物。

更优地，所述的艇身包括单层或双层壳体结构。

更优地，所述双层壳体结构包括第一壳层和第二壳层，以及设置在所述第一壳层和第二壳层之间的中空层，所述中空层包括3D连续玻纤织物结构或者蜂窝立体结构；所述中空层设有用于检测渗漏的检测元件、液体修补胶以及防弹非牛顿流体中的一种或多种。

更优地，所述的主推进器设有能够向所述艇身的外部转移燃料、改变自身体积的鳔形软体油箱。

更优地，所述的软体油箱内部盛装有若干个防爆球或防爆网。

更优地，所述的副推进器对称设置在所述艇身的两侧。

更优地，所述的功能附件包括油囊和/或生化洗消设备；当所述水上自动驾驶动力艇应用于运输时，所述结构安装位挂载油囊进行运输；当所述水上自动驾驶动力艇应用于海上救援、灭火时，所述结构安装位挂载生化洗消设备或者遥控展开的救援设备。

更优地，所述的内燃机外部设有能够抵抗水压的密封结构。

本发明所达到的有益效果是，水上自动驾驶动力艇能够实现航行阻力小、能耗低和成本低的技术效果。机动性能强，可实现无人运输，使得恶劣海况下适应性提高，安全性提高。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步描述：

图1是水上自动驾驶动力艇的侧视示意图。

图2是水上自动驾驶动力艇的俯视示意图。

图3是软囊满载时挂载于水上自动驾驶动力艇上的示意图。

图4是软囊空载时挂载于水上自动驾驶动力艇上的示意图。

图5是艇身双层结构的剖面示意图。

图6是软囊双层结构的焊接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一，如图1-图6所示，一种水上自动驾驶动力挺1，包括艇身10、主推进器20以及副推进器30。其中，艇身10呈流线型设置，能够减小来自流体的阻力；利用潜艇原理，控制排水量和自身重量的关系，能够潜入水中。艇身10通过复合材料一体成型制成，作为优选方案，复合材料以环氧树脂为最佳，通过环氧树脂熔渗工艺一体固化成型，形成密封的壳体。作为可选方案，艇身10可设置为单层壳体；作为优选方案，艇身10设置为双层壳体结构，包括第一壳层11和第二壳层12，具有良好的密封性能；在第一壳层11和第二壳层12之间设有中空的中空层13，中空层13包括3D连续玻纤织物结构或者蜂窝立体结构，双层结构的设置使得艇身10具有法向刚度，抗压能力强。中空层13内设有用于检测渗漏的检测元件14、液体修补胶(未图示)以及非牛顿防弹液体(未图示)中的一种或多种。艇身10的表面设有能够减小海水粘滞阻力的氟系涂层(未图示)，氟系涂层不与水亲和，因此水很容易从氟系涂层上流过而不会存在很大的阻力。主推进器20设置在艇身10的尾部，是水上自动驾驶动力挺1的主要动力来源，包括设置在艇身10内部的内燃机，内燃机由鳔形软体油箱供应燃油，软体油箱与艇身10的外部连通，能够向艇身外部转移燃料，利用鱼鳔原理，改变水上自动驾驶动力挺1的排水量，实现上浮和下潜航行。内燃机作为水上自动驾驶动力挺1的核心推进机构，其外部设有能够抵抗水压的密封结构。副推进器30对称设置在艇身10的两侧，用于控制水上自动驾驶动力挺1的航行方向，作为可选方案，在艇身10的左右两侧各设有一个副推进器30。水上自动驾驶动力艇1还设有用于实现无人控制和自动驾驶的操作塔40。操作塔40设置在艇身10的顶部，被设置为可伸缩式，使用时可伸出水面。在航行时，艇身10能够潜在水中，操作塔40伸出水面通过收发无线信号控制水上自动驾驶动力艇1的航行线路。操作塔40还设有能够为内燃机提供助燃剂和/或空气、以及用于排出内燃机燃烧废气的进排气装置；还包括导航装置，能够规划到达目标地的航线，配合设置在水上自动驾驶动力挺1前端的能够检测前方物体的前视仪，还能够实现水上自动驾驶动力挺1在运输航行中自动避开障碍物；还包括通讯控制装置，用于与外接进行信息交换和实现对水上自动驾驶动力艇1进行航行控制。艇身10还设有能够挂载功能附件的结构安装位，结构安装位设置在艇身10的前部、尾部或者侧部中任意一个或多个位置。

还提供一种软囊50，软囊50呈梭形设置，用于装载软体物料，主要用于装载石油。软囊50设有能够根据容置物的体积大小而扩展或收折改变的外壳，即外壳为软性外壳，由软质塑料制成，使用时根据装载的货物截面可变。作为优选方案，外壳采用软性的耐油防水聚氨酯制成。外壳包括内层和外层，外层的外表面设有能够减小粘滞阻力的氟系涂层。内层和外层通过焊接相连，焊缝54将内层和外层之间分割成若干个独立中空的腔体53，腔体53内设有能检测泄露的传感器。作为优选方案，在内层的内壁上设有油气高阻隔层，以及位于油气高阻隔层一侧的导静电层，油气高阻隔层采用乙醇汽油阻隔材料，当然，乙醇汽油阻隔材料的选用并不是指只能对乙醇汽油油气产生阻隔作用，其对普通汽油甚至是甲醇汽油也有较强的阻隔作用。导静电层可将油摩擦产生的静电通过其与软囊50的电连通结构导出，保证软囊使用和运输的安全性。导静电层是在基础材料中混合有重量占比为10-50％的导静电母粒，优选的，导静电层中混合有重量占比为10％、20％、30％或50％的导静电母粒，导静电母粒为以离子剂和/或锂盐、高导电炭黑与基础材料按配方和工艺混合而成的材料。油气高阻隔层111采用EVOH、TPU、POM、PVDC或PVA等。上述基础材料为改性耐油塑胶材料，例如PVC、PE、PET、PP、TPU或EVA等。在导静电层和内层的内壁之间还设有编织层，这样可以增强整体韧性，保证整体强度。

软囊50还设有用于灌装液体的能密封的装料口，作为优选方案，装料扣包括用于无泄露接驳的无滴漏阀。当通过装料口灌注石油时，软囊50能够配合所灌注石油的体积自由扩展或收折，当满装时，软囊50呈中部粗两端细的流线型；当软当50空载时，则折叠呈流线型平板。软囊50还设有用于增加其强度和能够配合外壳扩展或收折的骨架，作为优选方案，骨架包括上下各一条贯穿首尾呈椭圆形连接的主骨51，以及若干个与主骨51连接的副骨52。作为优选方案，若干个副骨52并排设置，分布于主骨51的两侧，副骨52与主骨51的连接处设有能使副骨52折叠的机构，当软囊50空载时，副骨52能够折叠，与主骨51形成片状结构，以使软囊收折；当软囊装有货物时，副骨52能够扩展一定的角度以支撑软囊50，以使软囊展开。软囊50上还设有能将其挂载到动力装置上的安装位，作为优选方案，设有能够挂载到本实施例提供的一种水上无人驾驶动力拖头上的安装位。另一方面，本实施例提供的一种软囊50的头部和尾部还设有能够将若干个软囊50收尾连接的连接结构，以形成软囊组，便于一次性运输多个软囊50，提高运输效率。

在软体油箱和软囊50的内部，设有若干个中空球形的防爆球，防爆球设有能够阻断和/或吸收爆炸冲击的薄壁支架，由高分子材料经过精密注塑制成。能够利用链式反应隔断原理与快速散热阻断链式反应原理相结合实现防爆功能。防爆球体积细小，当将若干个防爆球填充入软体油箱和/或软囊50中时，防爆球能够与软体油箱和/或软囊50的内腔形状相配合自由组合，将其内部空间分隔成若干个细小的空间，对爆炸冲击具有隔断和吸收作用，防止软体油箱和装有易燃易爆物的软囊在受到外部引爆导致的二次爆炸。作为可选方案，防爆球也可以替换为同材质的防爆网，防爆原理相同，不再赘述。

具体使用时，将装有货物的软囊50置于海上，由水上自动驾驶动力挺1提供动力进行运输。根据实际载重量，可以在软囊50的前端或者后段挂载一个水上自动驾驶动力挺1，也可以在软囊50前后两端各挂载一个水上自动驾驶动力挺1，或者在软囊5左右两侧各挂载一个水上自动驾驶动力挺1，还可以在软囊50的前后左右四个位置各挂载一个水上自动驾驶动力挺1。通过通讯装置，利用无线信号对水上自动驾驶动力挺1进行远程的单独或者联机控制，即若干个水上自动驾驶动力艇1由地面或后台控制中心集中控制，以及能够实现水上自动驾驶动力艇1之间的指令沟通和控制；或者设定具体航线，水上自动驾驶动力挺1就能够半潜或者全潜在水中进行运输，水下稳定性好，减小航行阻力，降低了油耗；在水上自动驾驶动力挺1带动软囊1进行运输航行过程中，操作塔的导航避碰系统能够自动导航避开障碍物，整个运输过程为无人运输过程，不会出现人员伤亡的情况，安全性非常高。

另一方面，本实施例提供的一种水上运输工具，还可用于远程救援拖曳、远洋补给等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，包括由复合材料一体成型能潜入水中的艇身、用于提供主要动力的主推进器、用于控制方向的副推进器以及用于实现无人控制和自动导航的操作塔；

所述的主推进器包括设置在所述艇身的内部的内燃机；

所述的操作塔可伸缩式地设置在所述艇身的顶部；

还包括能够挂载功能附件的结构安装位，所述结构安装位设置在所述艇身的前部、尾部或者侧部中任意一个或多个位置。

2.根据权利要求1所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的艇身设置为能够减小流体阻力的流线型，所述的艇身的表面设有能够减少海水粘滞阻力的氟系涂层。

3.根据权利要求1所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的操作塔包括通讯控制装置、导航装置、内燃机进排气装置；

所述通讯控制装置用于所述水上自动驾驶动力艇与外界进行信息交换以实现所述水上自动驾驶动力艇受后台控制中心的集中控制以及实现若干个所述水上自动驾驶动力艇之间的指令沟通和控制；所述的导航装置用于规划到达目标地的航线以及避让障碍物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的艇身包括单层或双层壳体结构。

5.根据权利要求4所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述双层壳体结构包括第一壳层和第二壳层，以及设置在所述第一壳层和第二壳层之间的中空层，所述中空层包括3D连续玻纤织物结构或者蜂窝立体结构；所述中空层设有用于检测渗漏的检测元件、液体修补胶以及防弹非牛顿流体中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的主推进器设有能够向所述艇身的外部转移燃料、改变自身体积的鳔形软体油箱。

7.根据权利要求6所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的软体油箱内部盛装有若干个防爆球或防爆网。

8.根据权利要求7所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的副推进器对称设置在所述艇身的两侧。

9.根据权利要求8所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的功能附件包括油囊和/或生化洗消设备；当所述水上自动驾驶动力艇应用于运输时，所述结构安装位挂载油囊进行运输；当所述水上自动驾驶动力艇应用于海上救援、灭火时，所述结构安装位挂载生化洗消设备或者遥控展开的救援设备。

10.根据权利要去9所述的一种水上自动驾驶动力艇，其特征在于，所述的内燃机外部设有能够抵抗水压的密封结构。