CN110091964A - 一种用于无人船探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人船探测设备，包括船体和探测器，所述探测器内从上到下平行设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第三隔板上方和下方分别设有采样机构和电力机构，所述电力机构包括对称设置在探测器内底壁和第三隔板下表面上的两个永磁体，所述探测器的侧壁上开设有环形孔，所述环形孔内通过密封轴承安装有转轴，所述转轴的一端位于探测器外并转动安装有桨叶，所述转轴的另一端位于探测器内并焊接有线圈，且线圈位于两个永磁体之间。本发明构思新颖，可以大大提高无人船的续航能力，而且使用的能源的清洁，不会对水域造成任何污染，打破了以往小型无人船只能探测浅层水域的局限，扩大了其应用范围。

Description

一种用于无人船探测设备

技术领域

本发明涉及无人船技术领域，尤其涉及一种用于无人船探测设备。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，其常用于环境监测、水域探测、区域巡航等方面，用无人船探测设备代替人工进行探测可以极大提高探测的效率，以往的科考探测只能通过科研人员驾驶橡皮艇的方式进行数据采集，不仅探测过程十分危险、艰苦，而且遇到风浪时还会危及科研人员生命，无人船的出现解决了上述问题，其不仅可以驶入污染严重或视野狭窄的水域，还可以智能更换行驶模式，规避危险。

在应用无人船进行环境监测、采集水样的过程中，需要在无人船上配备蓄电池或太阳能电池板进行供电，水样采集的装置通常设在无人船的船体上，无法脱离船体进行采集，一方面水样采集装置增加了无人船的重量，提高了耗电速率，影响无人船续航时间，另一方面，因为湖泊或河流内的不同水深处生物量或污染度大不相同，只采集表层水样无法准确化验分析湖泊或河流的水质情况，会导致评估结果出错，因此，我们提出一种用于无人船探测设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于无人船探测设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于无人船探测设备，包括船体和探测器，所述探测器内从上到下平行设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第三隔板上方和下方分别设有采样机构和电力机构，所述电力机构包括对称设置在探测器内底壁和第三隔板下表面上的两个永磁体，所述探测器的侧壁上开设有环形孔，所述环形孔内通过密封轴承安装有转轴，所述转轴的一端位于探测器外并转动安装有桨叶，所述转轴的另一端位于探测器内并焊接有线圈，且线圈位于两个永磁体之间，所述线圈远离桨叶的一端电性连接有转换器，所述转换器电性连接有蓄电池。

优选地，所述采样机构包括微型水泵，且微型水泵固定安装在探测器的内顶壁与第一隔板的上表面之间，所述微型水泵的进水管贯穿探测器的侧壁并延伸至探测器外，所述第一隔板和第二隔板上均对称开设有多个进水孔，相对应的两个进水孔之间通过管道连接，且每条管道上均设置有电磁阀，所述第二隔板与第三隔板之间对称设置有多个分液板，且每个分液板均位于相对应的两个进水孔之间。

优选地，所述探测器的侧壁上开设有弧形槽，所述弧形槽的中部固定设置有两个固定轴，且两个固定轴的末端均通过安装座固定连接有微型相机，两个所述固定轴上共同转动安装有球形罩，且球形罩与弧形槽之间设置有旋转密封圈，所述球形罩上套设有清洁环，所述清洁环通过螺栓固定安装在探测器的外侧壁上，且清洁环的内径等于球形罩相对应部分的直径。

优选地，所述船体上从左到右依次安装有蓄能装置、太阳能电池板和控制器，所述控制器的两侧对称设置有两个减震装置，所述船体的尾部对称安装有两个推动器，所述船体的底部对称焊接有两个抬升架，两个所述抬升架的下方共同安装有两个底托，两个所述底托的设置方向均与船体的行进方向相同。

优选地，所述减震装置包括固定块，所述固定块的端面上焊接有限位柱和绕限位柱设置的弹簧，且弹簧的另一端焊接在控制器的侧壁上，所述限位柱上开设有限位槽，所述控制器的侧壁上安装有推柱，且推柱的末端位于限位槽内。

优选地，所述船体的底部设置有锚抛装置，所述锚抛装置包括与船体固定连接的底仓和锚机，所述底仓内安装有微型电机，所述微型电机的输出轴与锚机的承重杆通过联轴器相连接，所述承重杆上绕设有钢索，且钢索的末端与探测器固定连接。

优选地，所述探测器的底壁上固定设置有密封舱，所述密封舱内设置有驱动器，所述驱动器的驱动轴转动连接有承重臂，所述承重臂远离密封舱的一端转动连接有换向杆，所述换向杆的末端固定安装有声呐。

本发明的有益效果：

1、通过设置桨叶、永磁体、线圈等装置，因为探测器设置在无人船的底部，所以在无人船运动过程中水流会带动桨叶转动，使线圈切割磁感线产生感应电流，感应电流由转换器转变成直流电，然后存储在蓄电池内，供探测器内的电力装置使用，当无人船行驶到目标区域时，通过锚机释放探测器，探测器通过自重下沉，通过钢索长度控制探测器下沉深度。

2、通过设置微型水泵，可以将目标水域的水样输送到探测器内，通过控制器控制一个电磁阀打开，等待水样采集完成后关闭微型水泵和电磁阀，探测器前往另一水域采集其他水样样本，因为采集到的样本之间通过分液板14隔开储存，所以不会出现水样被污染的情况，通过这种方式可以实现对目标水域区域的立体水样采集，使水质检测结果更加科学合理。

3、通过在微型相机外设置一个由透明材质制成的球形罩可以避免水中固体颗粒刮花相机镜头，同时球形罩可以随着水流的冲击力转动，设置在球形罩上的清洁环就能在球形罩转动的过程中对其进行清洁，防止球形罩上附着污物，影响微型相机的采像，而且这一清洁过程不需要消耗电能，可以减低电力的消耗。

4、通过设置抬升架和底托，可以使无人船的推动器抬高一段距离，避免驱动器被水下杂物缠绕，还可以扩大推动器的选择范围，如采用风力驱动的推动器等装置。

5、通过设置可以向任意方向转动的声呐，可以增加声呐发射器的灵活度，只需要装配一个声呐就能实现对目标水域任意方向的探测。

综上所述，本发明构思新颖，可以大大提高无人船的续航能力，而且使用的能源的清洁，不会对水域造成任何污染，打破了以往小型无人船只能探测浅层水域的局限，扩大了其应用范围。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于无人船探测设备的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于无人船探测设备中船体俯视图；

图3为本发明提出的一种用于无人船探测设备中船体侧视图；

图4为本发明提出的一种用于无人船探测设备中声呐装置部分的侧视图；

图5为图2中A处放大图；

图6为图1中B处放大图。

图中：1船体、2底托、3推动器、4抬升架、5太阳能电池板、6蓄能装置、7控制器、8底仓、9锚机、10探测器、11第一隔板、12微型水泵、13电磁阀、14分液板、15桨叶、16永磁体、17线圈、18转换器、19蓄电池、20固定块、21密封舱、22推柱、23限位柱、24固定轴、25球形罩、26微型相机、27清洁环、28驱动轴、29支杆、30球座、31接收器、32声呐、33第二隔板、34第三隔板、35驱动器、36承重臂、37换向杆、38声呐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一种用于无人船探测设备，包括船体1和探测器10，探测器10内从上到下平行设置有第一隔板11、第二隔板33和第三隔板34，第三隔板34上方和下方分别设有采样机构和电力机构，电力机构包括对称设置在探测器10内底壁和第三隔板34下表面上的两个永磁体16，探测器10的侧壁上开设有环形孔，环形孔内通过密封轴承安装有转轴，转轴的一端位于探测器10外并转动安装有桨叶15，转轴的另一端位于探测器10内并焊接有线圈17，线圈17是由良导体制成，且线圈17位于两个永磁体16之间，线圈17远离桨叶15的一端电性连接有转换器18，转换器18电性连接有蓄电池19，转换器18可以将线圈17产生的感应电流转化为直流电，为蓄电池19供电。

本发明中，采样机构包括微型水泵12，且微型水泵12固定安装在探测器10的内顶壁与第一隔板11的上表面之间，微型水泵12的进水管贯穿探测器10的侧壁并延伸至探测器10外，第一隔板11和第二隔板33上均对称开设有多个进水孔，相对应的两个进水孔之间通过管道连接，且每条管道上均设置有电磁阀13，电磁阀13可以控制水样进入到指定的存放区域，第二隔板33与第三隔板34之间对称设置有多个分液板14，分液板14保证水样之间不会交叉污染，且每个分液板14均位于相对应的两个进水孔之间。

本发明中，探测器10的侧壁上开设有弧形槽，弧形槽的中部固定设置有两个固定轴24，且两个固定轴24的末端均通过安装座固定连接有微型相机26，两个固定轴上共同转动安装有球形罩25，且球形罩25与弧形槽之间设置有旋转密封圈，球形罩25上套设有清洁环27，清洁环27通过螺栓固定安装在探测器10的外侧壁上，且清洁环27的内径等于球形罩25相对应部分的直径，清洁环27可以在球形罩25转动过程中将污物从球形罩25刮落，避免影响微型相机26采像。

本发明中，船体1上从左到右上依次安装有蓄能装置6、太阳能电池板5和控制器7，控制器7的两侧对称设置有两个减震装置，船体1的尾部对称安装有两个推动器3，船体1的底部对称焊接有两个抬升架4，两个抬升架4的下方共同安装有两个底托2，两个底托2的设置方向均与船体1的行进方向相同。

本发明中，减震装置包括固定块20，固定块20的端面上焊接有限位柱23和绕限位柱23设置的弹簧，且弹簧的另一端焊接在控制器7的侧壁上，限位柱23上开设有限位槽，控制器7的侧壁上安装有推柱22，且推柱22的末端位于限位槽内，可以减弱控制器7受到的震动，避免影响其内的电子元件。

本发明中，船体1的底部设置有锚抛装置，锚抛装置包括与船体1固定连接的底仓8和锚机9，底仓8内安装有微型电机，微型电机的输出轴与锚机的承重杆通过联轴器相连接，承重杆上绕设有钢索，且钢索的末端与探测器10固定连接。

本发明中，探测器10的底壁上固定设置有密封舱21，密封舱21内设置有驱动器35，驱动器的驱动轴转动连接有承重臂36，承重臂36远离密封舱21的一端转动连接有换向杆37，换向杆37的末端固定安装有声呐38，可以使声呐38实现全方位的转动，不需要在不同方位安装多个声呐38。

本发明使用时，先将蓄能装置6充满电，以供推动器3推动无人船的初始运行，在无人船向目标水域行驶的过程中，太阳能电池板5将太阳能转化为电能为蓄能装置6供电，减震装置可以减小控制器7受到的震动，控制器7内设置有信号收发器、距离感应器、定位器等必备元器件，随着无人船的行驶，探测器10保持接触水面状态，水流会驱动桨叶15转动，桨叶15带动线圈17来回转动，因为线圈17位于两个永磁体16之间，所以线圈17持续切割永磁体16形成的磁感线，产生感应电流，线圈17的末端与转换器18相连接，转换器18可以将交流电转化为直流电，因此线圈17产生的电能会被储存在蓄电池19内。

当无人船行驶至目标水域后，锚机9就会在微型电机的作用下释放钢索，探测器10自身的重力加上钢索的重力使探测器向水中下沉，钢索释放的长度即为探测器10下沉的深度，当探测器10运动到指定区域时，蓄电池19向外供电，控制器7通过电磁信号控制微型水泵12、电磁阀13、微型相机26等装置工作，微型水泵12将水样抽取到探测器内并限制水样处于第一隔板11上方，然后其中电磁阀13开启，水样从此处管道内流入储存室，即第二隔板33、第二隔板34和分液板14形成的矩形空间内，然后再次释放一定长度的钢索，使探测器10到达更深的水域，重复水样采集的过程，实现水样的立体化采集。

当需要对目标水域进行摄像或测距时，控制器7控制微型相机26拍照或录像，因为探测器10处于流动的水中，所以其自身也随着水流飘动，水的作用力会使球形罩25沿固定轴任意转动，球形罩25转动的过程中，清洁环27与球形罩25相接触，将球形罩25上的污渍刮掉，保持球形罩25的洁净，避免影响微型相机26采像，同时，驱动器35驱动承重臂36转动，而承重臂36和换向杆37之间也是相对转动的，所以声呐38可以实现立体空间内的任意运动，声呐38发出的声波经反射后被其接受，经过控制器7处理后就能得出与目标物体的距离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于无人船探测设备，包括船体（1）和探测器（10），其特征在于，所述探测器（10）内从上到下平行设置有第一隔板（11）、第二隔板（33）和第三隔板（34），所述第三隔板（34）上方和下方分别设有采样机构和电力机构，所述电力机构包括对称设置在探测器（10）内底壁和第三隔板（34）下表面上的两个永磁体（16），所述探测器（10）的侧壁上开设有环形孔，所述环形孔内通过密封轴承安装有转轴，所述转轴的一端位于探测器（10）外并转动安装有桨叶（15），所述转轴的另一端位于探测器（10）内并焊接有线圈（17），且线圈（17）位于两个永磁体（16）之间，所述线圈（17）远离桨叶（15）的一端电性连接有转换器（18），所述转换器（18）电性连接有蓄电池（19）。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人船探测设备，其特征在于，所述采样机构包括微型水泵（12），所述微型水泵（12）的进水管贯穿探测器（10）的侧壁并延伸至探测器（10）外，所述第一隔板（11）和第二隔板（33）上均对称开设有多个进水孔，相对应的两个所述进水孔之间通过管道连接，且每条管道上均设置有电磁阀（13），所述第二隔板（33）与第三隔板（34）之间对称设置有多个分液板（14）。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人船探测设备，其特征在于，所述探测器（10）的侧壁上开设有弧形槽，所述弧形槽的中部固定设置有两个固定轴（24），且两个固定轴（24）的末端共同固定连接有微型相机（26），两个所述固定轴上共同转动安装有球形罩（25），所述球形罩（25）上套设有清洁环（27）。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人船探测设备，其特征在于，所述船体（1）上从左到右依次安装有蓄能装置（6）、太阳能电池板（5）和控制器（7），所述控制器（7）的两侧对称设置有两个减震装置，所述船体（1）的尾部对称安装有两个推动器（3）。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人船探测设备，其特征在于，所述船体（1）的底部设置有锚抛装置，所述锚抛装置包括与船体（1）固定连接的底仓（8）和锚机（9），所述底仓（8）内安装有微型电机，所述微型电机的输出轴与锚机的承重杆相连接，所述承重杆上绕设有钢索，且钢索的末端与探测器（10）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于无人船探测设备，其特征在于，所述探测器（10）的底壁上固定设置有密封舱（21），所述密封舱（21）内设置有驱动器（35），所述驱动器的驱动轴转动连接有承重臂（36），所述承重臂（36）的末端转动连接有换向杆（37），所述换向杆（37）的末端固定安装有声呐（38）。