CN111846133A - 一种二级增稳式无人水上平台及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种二级增稳式无人水上平台及其使用方法，平台包括船体、甲板、增稳器、尾推器及泵喷推进器；甲板位于船体上方，二者之间设有减震弹簧且通过增稳器相连；尾推器设在船体尾部；泵喷推进器位于船体左右两侧，船体每侧各分布两个泵喷推进器；甲板内部设有水平传感器和监控摄像机；船体内部设有卫星导航仪及水文探测仪。平台使用方法为：当风速较低且海浪较小时，由增稳器控制甲板保持动态水平；当风速较高且海浪较大时，由泵喷推进器与增稳器配合实现二级增稳并控制甲板保持动态水平；当平台需要向前运动时，泵喷推进器向后喷水并与尾推器配合；当平台需要侧向运动时，泵喷推进器单侧侧向喷水；当平台需要原地转弯时，对角线处泵喷推进器侧向喷水。
Description
技术领域
本发明属于无人船技术领域，特别是涉及一种二级增稳式无人水上平台及其使用方法。
背景技术
随着国家海洋战略的发展，科学探测、资源勘探、海上试验等越来越频繁，而在面对多变的海洋风向和波浪冲击时，多数船舶只会随着海浪一起摇摆，导致船舶的甲板也无法保持水平，这给在甲板上进行的试验和探测工作都带来了极大难度。
为此，公告号为CN107128463A的中国专利申请，公开了一种采用双体船增稳的平台，但是，该专利申请中的平台采用的是单侧液压减震增稳，其调节幅度太小，只能在风速较低且海浪较小的条件下维持平台的稳定，一旦风速较高且海浪较大时，其增稳效果会越来越差。
再有，公告号为CN111301627A的中国专利申请，公开了一种自带能源补给的船体自适应稳定平台，但是，该专利申请中的平台拥有的稳定甲板较小，并且其采用的增稳机构位于平台的单侧，而且只能承受较小的载荷，因此在适用范围上具有局限性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种二级增稳式无人水上平台及其使用方法，既可以在风速较低且海浪较小的条件下维持平台的稳定，还可以在风速较高且海浪较大的条件下保持甲板的水平，且平台整体还具备向前运动、侧向运动以及原地转弯的移动能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种二级增稳式无人水上平台，包括船体、甲板、增稳器、尾推器及泵喷推进器；所述甲板位于船体上方，甲板与船体之间通过增稳器相连，在甲板与船体之间设有减震弹簧，增稳器的数量为四个，四个增稳器均布设置在甲板的四个角点处；所述尾推器设置在船体的尾部，尾推器的数量为两个，两个尾推器左右均布设置；所述泵喷推进器位于船体的左右两侧，泵喷推进器的数量为四个，所述船体的左右两侧各分布有两个泵喷推进器；在所述甲板内部设置有水平传感器和监控摄像机；在所述船体内部设置有卫星导航仪及水文探测仪。
所述增稳器包括液压伸缩杆、万向球接底座、万向球接耳座及转接板；所述液压伸缩杆的数量为三根，所述万向球接底座的数量为三个；所述转接板固连在甲板下表面，所述万向球接耳座安装在转接板下表面；三根所述液压伸缩杆上端均连接在万向球接耳座上，三根液压伸缩杆下端各自通过一个万向球接底座与船体上表面相连。
所述泵喷推进器包括发动机、进水管、泵喷管及矢量喷管组件；所述发动机、进水管及泵喷管均位于船体内，在船体底部开设有进水口，所述进水管一端与进水口密封连通，进水管另一端与泵喷管进水端密封连通，在泵喷管内设置有泵喷螺旋桨；所述发动机位于进水管上方，发动机的动力输出轴密封穿过进水管管壁与泵喷管内的泵喷螺旋桨相连；所述矢量喷管组件包括第一出水管、第二出水管、波纹出水管、液压驱动缸及驱动电机；所述第一出水管密封穿过船体侧壁，第一出水管内端与泵喷管出水端密封连通，第一出水管相对于泵喷管具有回转自由度；在所述船体内侧的第一出水管管体上固定套装有外齿圈，所述驱动电机固装在泵喷管的管体外表面，在驱动电机的电机轴上固装有齿轮，齿轮与外齿圈相啮合；位于所述船体外侧的第一出水管端部与波纹出水管一端密封连通，波纹出水管另一端与第二出水管一端密封连通，第二出水管另一端为自由端；所述液压驱动缸一端铰接在位于船体外侧的第一出水管的管体外表面，液压驱动缸另一端铰接在第二出水管的管体外表面。
在所述甲板的四周均布有四个监控摄像机安装槽，每个监控摄像机安装槽内均设有一台监控摄像机；在所述监控摄像机安装槽底部竖直设置有一部电动升降柱，电动升降柱顶部设置有云台，所述监控摄像机安装在云台上；所述监控摄像机安装槽的槽口处安装有滑插式封闭板。
所述的二级增稳式无人水上平台的使用方法，包括如下步骤：
①、当风速较低且海浪较小时
步骤一：通过水平传感器实时检测甲板的水平度；
步骤二：以水平度数据为依据，控制增稳器内的液压伸缩杆进行伸缩动作，以调整甲板与船体的相对位置，进而使甲板保持动态水平；
②、当风速较高且海浪较大时
步骤一：控制液压驱动缸的活塞杆回缩，使第一出水管与第二出水管处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机，带动齿轮转动，通过齿轮带动外齿圈转动，通过外齿圈带动第一出水管转动，直到第二出水管的自由端管口处于朝下状态；
步骤三：通过水平传感器实时检测甲板的水平度；
步骤四：以水平度数据为依据，启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，通过喷水的反作用力来调整船体的相对水平位置；
步骤五：以水平度数据为依据，控制增稳器内的液压伸缩杆进行伸缩动作，以调整甲板与船体的相对位置，在调整船体相对水平位置的同时，最终使甲板在二级增稳作用下保持动态水平；
③、当平台需要向前运动时
步骤一：控制液压驱动缸的活塞杆回缩，使第一出水管与第二出水管处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机，带动齿轮转动，通过齿轮带动外齿圈转动，通过外齿圈带动第一出水管转动，直到第二出水管的自由端管口处于水平朝后状态；
步骤三：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，同时启动尾推器，由尾推器和泵喷推进器共同提供平台向前运动的推力；
④、当平台需要侧向运动时
步骤一：仅控制船体左侧或右侧的液压驱动缸的活塞杆伸出，使第一出水管与第二出水管处于同轴状态；
步骤二：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，由船体左侧或右侧的泵喷推进器共同提供平台向左或向右运动的推力；
⑤、当平台需要原地转弯时
步骤一：仅控制船体左右两侧对角线处的液压驱动缸的活塞杆伸出，使第一出水管与第二出水管处于同轴状态；
步骤二：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，由船体左右两侧对角线处的泵喷推进器共同提供侧向推力，进而实现平台的原地转弯。
本发明的有益效果：
本发明的二级增稳式无人水上平台及其使用方法，既可以在风速较低且海浪较小的条件下维持平台的稳定，还可以在风速较高且海浪较大的条件下保持甲板的水平，且平台整体还具备向前运动、侧向运动以及原地转弯的移动能力。
附图说明
图1为本发明的一种二级增稳式无人水上平台(第一视角且监控摄像机处于升起状态)的结构示意图；
图2为本发明的一种二级增稳式无人水上平台(第一视角且监控摄像机处于收起状态)的结构示意图)的结构示意图；
图3为本发明的一种二级增稳式无人水上平台(第二视角且泵喷推进器处于侧喷状态)的结构示意图)的结构示意图；
图4为本发明的泵喷推进器(第二出水管的自由端管口朝下)的结构示意图；
图5为本发明的泵喷推进器(第二出水管的自由端管口朝后)的结构示意图；
图6为本发明的泵喷推进器(第二出水管的自由端管口朝向侧方)的结构示意图；
图7为本发明的增稳器的结构示意图；
图8为本发明的监控摄像机、云台及电动升降柱的配装示意图；
图中，1—船体，2—甲板，3—增稳器，4—尾推器，5—泵喷推进器，6—监控摄像机，7—液压伸缩杆，8—万向球接底座，9—万向球接耳座，10—转接板，11—发动机，12—进水管，13—泵喷管，14—进水口，15—第一出水管，16—第二出水管，17—波纹出水管，18—液压驱动缸，19—驱动电机，20—外齿圈，21—齿轮，22—监控摄像机安装槽，23—电动升降柱，24—云台，25—滑插式封闭板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～8所示，一种二级增稳式无人水上平台，包括船体1、甲板2、增稳器3、尾推器4及泵喷推进器5；所述甲板2位于船体1上方，甲板2与船体1之间通过增稳器3相连，在甲板2与船体1之间设有减震弹簧，增稳器3的数量为四个，四个增稳器3均布设置在甲板2的四个角点处；所述尾推器4设置在船体1的尾部，尾推器4的数量为两个，两个尾推器4左右均布设置；所述泵喷推进器5位于船体1的左右两侧，泵喷推进器5的数量为四个，所述船体1的左右两侧各分布有两个泵喷推进器5；在所述甲板2内部设置有水平传感器和监控摄像机6；在所述船体1内部设置有卫星导航仪及水文探测仪。
所述增稳器3包括液压伸缩杆7、万向球接底座8、万向球接耳座9及转接板10；所述液压伸缩杆7的数量为三根，所述万向球接底座8的数量为三个；所述转接板10固连在甲板2下表面，所述万向球接耳座9安装在转接板10下表面；三根所述液压伸缩杆7上端均连接在万向球接耳座9上，三根液压伸缩杆7下端各自通过一个万向球接底座8与船体1上表面相连。
所述泵喷推进器5包括发动机11、进水管12、泵喷管13及矢量喷管组件；所述发动机11、进水管12及泵喷管13均位于船体1内，在船体1底部开设有进水口14，所述进水管12一端与进水口14密封连通，进水管12另一端与泵喷管13进水端密封连通，在泵喷管13内设置有泵喷螺旋桨；所述发动机11位于进水管12上方，发动机11的动力输出轴密封穿过进水管12管壁与泵喷管13内的泵喷螺旋桨相连；所述矢量喷管组件包括第一出水管15、第二出水管16、波纹出水管17、液压驱动缸18及驱动电机19；所述第一出水管15密封穿过船体1侧壁，第一出水管15内端与泵喷管13出水端密封连通，第一出水管15相对于泵喷管13具有回转自由度；在所述船体1内侧的第一出水管15管体上固定套装有外齿圈20，所述驱动电机19固装在泵喷管13的管体外表面，在驱动电机19的电机轴上固装有齿轮21，齿轮21与外齿圈20相啮合；位于所述船体1外侧的第一出水管15端部与波纹出水管17一端密封连通，波纹出水管17另一端与第二出水管16一端密封连通，第二出水管16另一端为自由端；所述液压驱动缸18一端铰接在位于船体1外侧的第一出水管15的管体外表面，液压驱动缸18另一端铰接在第二出水管16的管体外表面。
在所述甲板2的四周均布有四个监控摄像机安装槽22，每个监控摄像机安装槽22内均设有一台监控摄像机6；在所述监控摄像机安装槽21底部竖直设置有一部电动升降柱23，电动升降柱23顶部设置有云台24，所述监控摄像机6安装在云台24上；所述监控摄像机安装槽22的槽口处安装有滑插式封闭板25。
所述的二级增稳式无人水上平台的使用方法，包括如下步骤：
①、当风速较低且海浪较小时
步骤一：通过水平传感器实时检测甲板2的水平度；
步骤二：以水平度数据为依据，控制增稳器3内的液压伸缩杆7进行伸缩动作，以调整甲板2与船体1的相对位置，进而使甲板2保持动态水平；
②、当风速较高且海浪较大时
步骤一：控制液压驱动缸18的活塞杆回缩，使第一出水管15与第二出水管16处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机19，带动齿轮21转动，通过齿轮21带动外齿圈20转动，通过外齿圈20带动第一出水管15转动，直到第二出水管16的自由端管口处于朝下状态；
步骤三：通过水平传感器实时检测甲板2的水平度；
步骤四：以水平度数据为依据，启动发动机11，带动泵喷管13内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口14进入进水管12，再依次经过泵喷管13、第一出水管15及波纹出水管17，最后由第二出水管16的自由端管口喷出，通过喷水的反作用力来调整船体1的相对水平位置；
步骤五：以水平度数据为依据，控制增稳器3内的液压伸缩杆7进行伸缩动作，以调整甲板2与船体1的相对位置，在调整船体1相对水平位置的同时，最终使甲板2在二级增稳作用下保持动态水平；
③、当平台需要向前运动时
步骤一：控制液压驱动缸18的活塞杆回缩，使第一出水管15与第二出水管16处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机19，带动齿轮21转动，通过齿轮21带动外齿圈20转动，通过外齿圈20带动第一出水管15转动，直到第二出水管16的自由端管口处于水平朝后状态；
步骤三：启动发动机11，带动泵喷管13内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口14进入进水管12，再依次经过泵喷管13、第一出水管15及波纹出水管17，最后由第二出水管16的自由端管口喷出，同时启动尾推器4，由尾推器4和泵喷推进器5共同提供平台向前运动的推力；
④、当平台需要侧向运动时
步骤一：仅控制船体1左侧或右侧的液压驱动缸18的活塞杆伸出，使第一出水管15与第二出水管16处于同轴状态；
步骤二：启动发动机11，带动泵喷管13内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口14进入进水管12，再依次经过泵喷管13、第一出水管15及波纹出水管17，最后由第二出水管16的自由端管口喷出，由船体1左侧或右侧的泵喷推进器5共同提供平台向左或向右运动的推力；
⑤、当平台需要原地转弯时
步骤一：仅控制船体1左右两侧对角线处的液压驱动缸18的活塞杆伸出，使第一出水管15与第二出水管16处于同轴状态；
步骤二：启动发动机11，带动泵喷管13内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口14进入进水管12，再依次经过泵喷管13、第一出水管15及波纹出水管17，最后由第二出水管16的自由端管口喷出，由船体1左右两侧对角线处的泵喷推进器5共同提供侧向推力，进而实现平台的原地转弯。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (5)
1.一种二级增稳式无人水上平台，其特征在于：包括船体、甲板、增稳器、尾推器及泵喷推进器；所述甲板位于船体上方，甲板与船体之间通过增稳器相连，在甲板与船体之间设有减震弹簧，增稳器的数量为四个，四个增稳器均布设置在甲板的四个角点处；所述尾推器设置在船体的尾部，尾推器的数量为两个，两个尾推器左右均布设置；所述泵喷推进器位于船体的左右两侧，泵喷推进器的数量为四个，所述船体的左右两侧各分布有两个泵喷推进器；在所述甲板内部设置有水平传感器和监控摄像机；在所述船体内部设置有卫星导航仪及水文探测仪。
2.根据权利要求1所述的一种二级增稳式无人水上平台，其特征在于：所述增稳器包括液压伸缩杆、万向球接底座、万向球接耳座及转接板；所述液压伸缩杆的数量为三根，所述万向球接底座的数量为三个；所述转接板固连在甲板下表面，所述万向球接耳座安装在转接板下表面；三根所述液压伸缩杆上端均连接在万向球接耳座上，三根液压伸缩杆下端各自通过一个万向球接底座与船体上表面相连。
3.根据权利要求1所述的一种二级增稳式无人水上平台，其特征在于：所述泵喷推进器包括发动机、进水管、泵喷管及矢量喷管组件；所述发动机、进水管及泵喷管均位于船体内，在船体底部开设有进水口，所述进水管一端与进水口密封连通，进水管另一端与泵喷管进水端密封连通，在泵喷管内设置有泵喷螺旋桨；所述发动机位于进水管上方，发动机的动力输出轴密封穿过进水管管壁与泵喷管内的泵喷螺旋桨相连；所述矢量喷管组件包括第一出水管、第二出水管、波纹出水管、液压驱动缸及驱动电机；所述第一出水管密封穿过船体侧壁，第一出水管内端与泵喷管出水端密封连通，第一出水管相对于泵喷管具有回转自由度；在所述船体内侧的第一出水管管体上固定套装有外齿圈，所述驱动电机固装在泵喷管的管体外表面，在驱动电机的电机轴上固装有齿轮，齿轮与外齿圈相啮合；位于所述船体外侧的第一出水管端部与波纹出水管一端密封连通，波纹出水管另一端与第二出水管一端密封连通，第二出水管另一端为自由端；所述液压驱动缸一端铰接在位于船体外侧的第一出水管的管体外表面，液压驱动缸另一端铰接在第二出水管的管体外表面。
4.根据权利要求1所述的一种二级增稳式无人水上平台，其特征在于：在所述甲板的四周均布有四个监控摄像机安装槽，每个监控摄像机安装槽内均设有一台监控摄像机；在所述监控摄像机安装槽底部竖直设置有一部电动升降柱，电动升降柱顶部设置有云台，所述监控摄像机安装在云台上；所述监控摄像机安装槽的槽口处安装有滑插式封闭板。
5.权利要求1所述的二级增稳式无人水上平台的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
①、当风速较低且海浪较小时
步骤一：通过水平传感器实时检测甲板的水平度；
步骤二：以水平度数据为依据，控制增稳器内的液压伸缩杆进行伸缩动作，以调整甲板与船体的相对位置，进而使甲板保持动态水平；
②、当风速较高且海浪较大时
步骤一：控制液压驱动缸的活塞杆回缩，使第一出水管与第二出水管处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机，带动齿轮转动，通过齿轮带动外齿圈转动，通过外齿圈带动第一出水管转动，直到第二出水管的自由端管口处于朝下状态；
步骤三：通过水平传感器实时检测甲板的水平度；
步骤四：以水平度数据为依据，启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，通过喷水的反作用力来调整船体的相对水平位置；
步骤五：以水平度数据为依据，控制增稳器内的液压伸缩杆进行伸缩动作，以调整甲板与船体的相对位置，在调整船体相对水平位置的同时，最终使甲板在二级增稳作用下保持动态水平；
③、当平台需要向前运动时
步骤一：控制液压驱动缸的活塞杆回缩，使第一出水管与第二出水管处于垂直状态；
步骤二：启动驱动电机，带动齿轮转动，通过齿轮带动外齿圈转动，通过外齿圈带动第一出水管转动，直到第二出水管的自由端管口处于水平朝后状态；
步骤三：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，同时启动尾推器，由尾推器和泵喷推进器共同提供平台向前运动的推力；
④、当平台需要侧向运动时
步骤一：仅控制船体左侧或右侧的液压驱动缸的活塞杆伸出，使第一出水管与第二出水管处于同轴状态；
步骤二：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，由船体左侧或右侧的泵喷推进器共同提供平台向左或向右运动的推力；
⑤、当平台需要原地转弯时
步骤一：仅控制船体左右两侧对角线处的液压驱动缸的活塞杆伸出，使第一出水管与第二出水管处于同轴状态；
步骤二：启动发动机，带动泵喷管内的泵喷螺旋桨转动，在泵喷螺旋桨转动过程中，水体由进水口进入进水管，再依次经过泵喷管、第一出水管及波纹出水管，最后由第二出水管的自由端管口喷出，由船体左右两侧对角线处的泵喷推进器共同提供侧向推力，进而实现平台的原地转弯。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010840680.3A CN111846133A (zh) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | 一种二级增稳式无人水上平台及其使用方法 |
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|---|---|---|---|
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| CN (1) | CN111846133A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112504018A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-16 | 山东神鹰警用装备科技有限公司 | 船艇式水上运动靶标系统 |
-
2020
- 2020-08-20 CN CN202010840680.3A patent/CN111846133A/zh active Pending
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