CN110203366B - 控制具有前置矢量推进系统的无人船行驶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制具有前置矢量推进系统的无人船行驶的方法，该推进系统包括分别由各自的螺旋桨及保护外壳组成的左推进器部分和右推进器部分，左推进器部分和右推进器部分相互连接并呈轴对称布置。该推进系统被安装在船体中间正下方船重心之前，推进方向与船体运行的水平面方向和竖直面方向分别呈一定的夹角。运行期间，分别控制推进系统的左推进器和右推进器工作和停止，实现基本推进性能外，还可实现原地打转、90度急转等特殊机动。提高船转向灵活性和对大风浪的抗击能力，同时使得推进器的螺旋桨免受损坏。

Description

控制具有前置矢量推进系统的无人船行驶的方法

技术领域

本发明涉及船舶、舰艇或其他水上船只，尤其涉及控制具有前置矢量推进系统的无人船/艇的行驶的方法。

背景技术

无人船是一种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，其被利用于协助人类获得大量海洋数据。

无人船通常包括船体、控制系统和推进系统。相比于其他传统船舶而言，由于无人船体积小、质量轻，在海中行驶时极易受海浪和风力影响而改变航向。现有的推进系统一般沿用传统船用后置螺旋桨作为推进器。这样后置螺旋桨的效果虽然可以提高推进器的利用效率并减小推进阻力，使船只达到很高速度，但是后置螺旋桨作为推进器转向灵活性相对较弱，抗击风浪的能力较差。

本发明希望可以提供一种实现更高船体转向机动灵活性的无人船行驶的方法，使无人船能抗击更大风浪，同时使得推进器的螺旋桨免受损坏。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。

本发明的无人船通过将由左右两个推进器部分组成的前置矢量推进系统设置在无人船底部、船体重心之前，并与水平面和竖直面各成一定夹角，来提高无人船船体转向机动灵活性，实现360度原地打转、90度急转等特殊机动，同时使无人船能抗击更大风浪。此外，通过流线性外壳使得推进器与船体完全贴合，在保证与船体的整体性的同时也保护螺旋桨免受损坏。

本发明的船用前置矢量推进系统包括：相互呈轴对称并相互连接的左推进器部分和右推进器部分，左推进器部分和右推进器部分分别由各自的螺旋桨及保护外壳组成，其中，推进系统被安装在船体中间正下方船重心之前，左推进器部分和右推进器部分的推进方向与船体运行的水平面方向呈3－8度夹角，左推进器部分和右推进器部分的推进方向分别与船体运行的竖直面方向呈8－20度夹角。

控制使用本发明的船用前置矢量推进系统的无人船行驶的方法包括：交替控制推进系统的左推进器和右推进器，使左推进器和右推进器交替工作和停止，实现所述无人船推进和方向校正；以及控制左推进器和右推进器中的一个推进器向后推进，另一推进器停止，实现原地转向。

附图说明

通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。在不同附图中使用同一附图标记指示相似或相同的项或特征。

图1为根据本发明的推进系统的仰视图；

图2为根据本发明的推进系统的侧仰视角度的立体图；

图3为根据本发明的推进系统的正视图；

图4为根据本发明的推进系统的侧视图；

图5为根据本发明的推进系统在无人船底部安装位置的示意图；

图6为根据本发明的推进系统运行时侧向示意图；

图7为根据本发明的推进系统运行时仰视示意图；

图8为根据本发明的推进系统运行控制流程图。

具体实施方式

以下参考附图阐述本发明的具体实施方式。

首先结合图1－4描述本发明的推进系统的结构组成。图1－4分别为根据本发明的推进系统的仰视图、侧仰视立体图、正视图和侧视图。

本发明的推进系统包括相互呈轴对称的左推进器部分L和右推进器部分R，每个部分分别由一个螺旋桨及其保护外壳组成。左推进器部分和右推进器部分各自的保护外壳之间相连接的部分各自向前突出，共同形成具有防撞功能的前端F。左推进器部分和右推进器部分的保护外壳向上与船底结合的部分，如图3的上缘所示，其贴合船底弧线，保证与船体的整体性。

图5示出了推进系统被安装固定在船体底部的位置，其位于船体中间正下方位置，如图5中椭圆圈所指示。由于船体尾部设有稳向板，稳向板的端部设有压铅，因此，以船头方向为前方而言，推进系统安装的位置为船体重心之前。

如图6所示，为推进系统运行时侧向示意图，箭头A为船水平前进的方向，箭头B为推进器推进方向。推进器的推进的方向B与船向前行驶方向水平面成一定夹角，该角度为3－8度，优选5度。推进系统运行时，船前进，此时船头通常会抬高5度左右，从而使得推进方向正好与水平面方向平行，即，运行时，箭头B抬起与箭头A重合，从而提高推进效率。

如图7所示，为推进系统运行时仰视示意图，箭头A为船水平向前行驶的方向，箭头CR为右推进器推进方向，箭头CL为左推进器推进方向，箭头CR和箭头A所指方向夹角为8－20度，优选为15度，箭头CL和箭头A所指方向夹角也为8－20度，优选为15度。使得推进器推进方向与船向前行驶方向竖直面也成一定夹角。

推进系统的运行由控制系统进行控制，控制系统包括安装在船舱内的控制芯片及其上运行的程序。图8为根据本发明的推进系统运行流程图。

下面结合图7和图8，对推进系统运行过程进行描述。

在步骤801，当左推进器工作、右推进器停止时，船向右前方推进；在步骤802，当右推进器工作、左推进器停止时，船向左前方推进。

虽然，两个推进器可以同时被推进，船向正前方行驶；同样，当两个推进器同时向后推进时，船向正后方行驶。然而，无人船在海中行驶时，由于体积小、质量轻，极易受海浪和风力影响面改变航向。也就是说驱动两个推进器同时同向推进，使得船直线行驶的机会很少，一般才去左、右推进器交替推进的控制模式，即801和802步骤交替进行，推进的同时进行航向校正，使得无人船走大S形航线驶向目标。

当航向出现大的偏差时，需要使用后拉转向使船迅速调整航向，再向目标行驶，如步骤803所示。当左推进器向后推进，右推进器停止时，会产生一个向左后的拉力，由于船的重心在尾部和后置稳向板的作用，船会逆时针原地打转，实现360度原地打转特殊机动，在此称为——后拉转向，后拉转向是高效率转向，能使船在迅速转向，但船是原地不动，转向完成后再推进；同理，当右推进器向后推进，左推进器停止时，实现顺时针原地打转。

本发明的控制具有前置矢量推进系统的无人船行驶的方法很大程度提高了船体转向机动灵活性，能实现360度原地打转、90度急转等特殊机动。由于其具有更好的机动性，提高了无人船抗击更大风浪的能力，使无人船具有更好的无人操控性。再接合流线性外壳，实现了推进系统与船体的整体性，保护螺旋桨免受损坏。

Claims (4)

1.一种控制具有前置矢量推进系统的无人船行驶的方法，所述前置矢量推进系统包括：相互呈轴对称并相互连接的左推进器部分和右推进器部分，所述左推进器部分和所述右推进器部分分别由各自的螺旋桨及保护外壳组成，其中，所述推进系统被安装在船体中间正下方船重心之前，所述左推进器部分和所述右推进器部分的推进方向与船体运行的水平面方向呈3－8度夹角，所述左推进器部分和所述右推进器部分的推进方向分别与船体运行的竖直面方向呈8－20度夹角，所述保护外壳为流线型以使得所述推进器与船底完全贴合，其特征在于：

交替控制所述前置矢量推进系统的左推进器和右推进器，使所述左推进器和右推进器交替工作和停止，实现所述无人船推进和方向校正；以及

控制所述左推进器和所述右推进器中的一个推进器向后推进，另一推进器停止，实现原地转向或90度急转。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左推进器部分和所述右推进器部分的保护外壳之间相连接的部分各自向前突出，共同形成前端，在行驶中具有防撞功能。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左推进器部分和所述右推进器部分的推进方向与船体运行的水平面方向呈5度夹角。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左推进器部分和所述右推进器部分的推进方向分别与船体运行的竖直面方向呈15度夹角。

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