CN112046716A - 水下载具的省电装置 - Google Patents
水下载具的省电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112046716A CN112046716A CN201910494104.5A CN201910494104A CN112046716A CN 112046716 A CN112046716 A CN 112046716A CN 201910494104 A CN201910494104 A CN 201910494104A CN 112046716 A CN112046716 A CN 112046716A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- underwater vehicle
- value
- control system
- power
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/08—Propulsion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明一种水下载具的省电装置，包括一水下载具包含有电性联结的控制系统、动力单元及驱动该动力单元所需的电池，控制系统控制动力单元驱动水下载具时产生一驱动单元输出值；控制系统包含有计算单元、三轴加速度感应陀螺仪及内建的一水下载具重量值，计算单元以该驱动单元输出值、水下载具重量值计算产生一换算加速度值，三轴加速度感应陀螺仪以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具的航行加速度一次，并产生一航行加速度值，控制系统比较换算加速度值与航行加速度值，据以调整驱动单元输出值至最佳动力输出比例，达到电力的节省及续航力的延长。
Description
技术领域
本发明涉及水下载具设备的技术领域，尤其涉及一种透过精密的惯性演算，针对水下载具的速度控制操作达到最佳动力输出比例的省电装置。
背景技术
海洋占地球表面积的71％，它拥有14亿立方公里的体积，而且海底及海洋中蕴藏着极其丰富的生物资源及6000亿吨的矿产资源。由于海底拥有丰富的资源，使得近年来水下探测便成为现今许多科学家所致力发展的科学计划之一。
早期的水下作业大多由潜水人员来执行，但是潜水人员的工作范围受到限制且工作时间短，而且具有极高的危险性。因此，许多研发团队便发展出了水下载具。水下载具分为有人载具以及无人载具。其中，无人载具更可分为远程操控式无人载具RemotelyOperated Vehicle，ROV及自主式无人载具Autonomous Underwater Vehicle，AUV等二类。其中，由于自主式无人载具可运行的范围比远程操控式无人载具来的广阔，成为许多研究单位的开发重点，用以提供用来进行各种不同的任务，如进行水下的目标物的搜寻辨识及调查，用于进行海底沉物目标搜索、海底金属探测采集、海底地形调查、海洋生态调查、海底热泉探测、以及海底地形调查等。
水下载具的水下定位一般是利用声波由已知定位的发射器发射特定声波讯号给自主水下载具，载具收到声波讯号开始计算其在水下与发射器的相对距离与方位并回传信息以推算水下位置。
而其动力系统一般利用电池带动的马达带动螺旋桨旋转，进而使螺旋桨旋转动以推动水的反作用力使载具移动；由于电池的能源储存和功率密度基本上受到限制，一般的使用时效大约只有8小时的续航力。而所带动螺旋桨的航行速度，以下潜航行至下水下3000公尺深度时，单程大约须耗时2～3小时来说，实际使用上扣除来回各耗费2～3小时，如果再扣除水下任务的作业因为受到洋流推移及本身重量下沉位移而偏离作业位置致使无法进行任务的干扰，所造成时间、电力的无谓浪费，将使可执行任务的时间几乎只剩下不超过2小时。
所以，如何避免水下载具电池电力的浪费，唯有从水下载具航行速度的控制下手，如何避免水下载具因为不当的速度控制所造成的电能无谓浪费而进行创新发明，是为本发明所欲行解决的困难点所在。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种水下载具的省电装置，透过精密的惯性演算对水下载具航行速度进行精密调控达到最佳动力输出比例，有效达到电力的节省及水下载具续航力的延长。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水下载具的省电装置，包括：一水下载具包含有电性联结的一控制系统、一动力单元以及提供驱动该动力单元运作所需的一电池，该控制系统控制动力单元驱动水下载具时产生一驱动单元输出值。
该控制系统包含有电性联结的一计算单元、一个三轴加速度感应陀螺仪，以及内建的一水下载具重量值，该计算单元计算该驱动单元输出值、水下载具重量值并产生一换算加速度值，该三轴加速度感应陀螺仪以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具的航行加速度一次，并产生一航行加速度值，该控制系统比较该换算加速度值与航行加速度值，且控制系统判断水下载具受到水中黏滞力与洋流阻力增减，并调整该驱动单元输出值，于换算加速度值大于航行加速度值，则控制系统判断水下载具受到水中黏滞力与洋流阻力增加，并放大该驱动单元输出值，于换算加速度值小于航行加速度值，则控制系统判断水下载具受到水中黏滞力与洋流阻力减少，并缩小该驱动单元输出值。
本发明进一步的技术特征在于，该动力单元包含一螺旋桨及驱动该螺旋桨旋转的一变频马达。
本发明进一步的技术特征在于，该驱动单元输出值为该变频马达驱动该螺旋桨旋转所能提供水下载具航行的动力。
本发明进一步的技术特征在于，该控制系统进一步包含一定时器，用以进行时间间隔的设定与计算。
本发明进一步的技术特征在于，该电池为充电电池。
本发明的有益效果是，透过精密的惯性演算对水下载具航行速度进行精密调控达到最佳动力输出比例，有效达到电力的节省及水下载具续航力的延长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的系统方块图。
图3为本发明的航行示意图。
图中标号说明：
水下载具1 控制系统10
驱动单元输出值11 计算单元12
换算加速度值A 三轴加速度感应陀螺仪13
航行加速度值a 水下载具重量值14
动力单元20 螺旋桨21
电池30
具体实施方式
本发明为达成上述的目的与功效，以及所采用的技术手段与构造，兹搭配附图就本发明的实施例加以详细说明其特征与功效。
请参阅图1至图2所示本发明一种水下载具的省电装置，包括：一水下载具1包含有电性联结的一控制系统10、一动力单元20以及提供驱动该动力单元20运作所需的一电池30，该控制系统10控制动力单元20驱动水下载具1时产生一驱动单元输出值11。
该控制系统10包含有电性联结的一计算单元12、一个三轴加速度感应陀螺仪13，以及内建的一水下载具重量值14，该计算单元12以该驱动单元输出值11、水下载具重量值14计算产生一换算加速度值A，该三轴加速度感应陀螺仪13以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具1的航行加速度一次，并产生一航行加速度值a，该控制系统10比较该换算加速度值A与航行加速度值a，于换算加速度值A大于航行加速度值a，则控制系统10判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力增加，并放大该驱动单元输出值11，于换算加速度值A小于航行加速度值a，则控制系统10判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力减少，并缩小该驱动单元输出值11。
于下进一步细述本发明的各组件的特征，在上述图1至图2中，该控制系统10进一步包含一定时器(图中未示)，用以进行时间间隔的设定与计算。再者，该电池30为充电电池。
另外，该动力单元20包含一螺旋桨21及驱动该螺旋桨21旋转的一变频马达(图未示)。而且，该驱动单元输出值11为该变频马达驱动该螺旋桨21旋转所能提供水下载具1航行的动力。
所以，根据公式F＝mA，其中F即为驱动单元输出值11，而m即为水下载具重量值14，因此该计算单元12以该驱动单元输出值11、水下载具重量值14可计算产生一换算加速度值A。
配合三轴加速度感应陀螺仪13以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具1的航行加速度一次，并产生一航行加速度值a；而且，如图3所示，当水下载具1沿箭头方向由图中虚线位置航行至实线位置，即可由三轴加速度感应陀螺仪13侦测到一航行加速度值a。
因此，本发明水下载具1该控制系统10比较该换算加速度值A与航行加速度值a，该控制系统10能据以判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力增减，而调整该驱动单元输出值11。于换算加速度值A大于航行加速度值a，则控制系统10判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力增加，并放大该驱动单元输出值11；另外，于换算加速度值A小于航行加速度值a，则控制系统10判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力减少，并缩小该驱动单元输出值11。
如上所述本发明水下载具1的速度控制，透过固定时间间隔(小于0.5秒)的惯性加速度精密演算，能使该驱动单元输出值11的调整达到最佳动力输出比例，据以避免水下载1具因为不平均的加速所造成电池30电能的无谓浪费。
再者，对于水下载具1在固定的作业位置执行任务时因为偏离作业位置，必须透过动力单元20驱动水下载具1抵抗水中黏滞力与洋流阻力回到作业位置而造成电能耗费；而本发明透过三轴加速度感应陀螺仪13以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具1的操作随时对水中位置的偏移进行修正，也可避免造成电能的额外耗费。而且，能灭少因为偏离作业位置而中断作业造成的时间延迟，而进一步加快完成执行任务的速度。
如上所述本发明控制系统10于固定时间间隔比较该换算加速度值A与航行加速度值a，且控制系统10判断水下载具1受到水中黏滞力与洋流阻力增减，并调整该驱动单元输出值11的操作，能突破目前水下载具1在水下作业使用上所的面临电力续航力不足的困境及缺点，而达到以下优点：
1、使该驱动单元输出值11的调整达到最佳动力输出比例，据以避免水下载1具因为不平均的加速所造成电池30电能的无谓浪费，有效达到电力的节省及水下载具1续航力的延长。
2、进一步避免因为水下载具1偏离作业位置而中断作业造成的时间延迟，以加快完成执行任务的速度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种水下载具的省电装置，其特征在于，包括：
一水下载具包含有电性联结的一控制系统、一动力单元以及提供驱动该动力单元运作所需的一电池，该控制系统控制动力单元驱动水下载具时产生一驱动单元输出值；
该控制系统包含有电性联结的一计算单元、一个三轴加速度感应陀螺仪，以及内建的一水下载具重量值，该计算单元以该驱动单元输出值、水下载具重量值计算产生一换算加速度值，该三轴加速度感应陀螺仪以小于0.5秒的时间间隔侦测水下载具的航行加速度一次，并产生一航行加速度值，该控制系统比较该换算加速度值与航行加速度值，于换算加速度值大于航行加速度值，则控制系统判断水下载具受到水中黏滞力与洋流阻力增加，并放大该驱动单元输出值，于换算加速度值小于航行加速度值，则控制系统判断水下载具受到水中黏滞力与洋流阻力减少，并缩小该驱动单元输出值。
2.根据权利要求1所述的水下载具的省电装置，其特征在于，所述动力单元包含一螺旋桨及驱动该螺旋桨旋转的一变频马达。
3.根据权利要求2所述的水下载具的省电装置，其特征在于，所述驱动单元输出值为该变频马达驱动该螺旋桨旋转所能提供水下载具航行的动力。
4.根据权利要求1所述的水下载具的省电装置，其特征在于，所述控制系统进一步包含一定时器，用以进行时间间隔的设定与计算。
5.根据权利要求1至4项中任一项所述的水下载具的省电装置，其特征在于，所述电池为充电电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910494104.5A CN112046716A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 水下载具的省电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910494104.5A CN112046716A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 水下载具的省电装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112046716A true CN112046716A (zh) | 2020-12-08 |
Family
ID=73609096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910494104.5A Pending CN112046716A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 水下载具的省电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112046716A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104515522A (zh) * | 2013-09-28 | 2015-04-15 | 南京专创知识产权服务有限公司 | 一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统 |
| CN106809334A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-09 | 漳浦桂宏工业有限公司 | 具控制装置的助力车 |
| CN106904242A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-30 | 漳浦桂宏工业有限公司 | 一种助力车之控制系统 |
| CN107117276A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-09-01 | 西北工业大学 | 一种便携式自主水下航行器的推进与操纵一体化控制装置 |
| CN108639286A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-12 | 浙江大学 | 一种四旋翼球状水下机器人的控制方法 |
| CN108725682A (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 贯闳科技股份有限公司 | 助力车的动力控制系统 |
| CN110893852A (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-20 | 贯闳科技股份有限公司 | 汽机车的速度调控装置 |
-
2019
- 2019-06-05 CN CN201910494104.5A patent/CN112046716A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104515522A (zh) * | 2013-09-28 | 2015-04-15 | 南京专创知识产权服务有限公司 | 一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统 |
| CN106809334A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-09 | 漳浦桂宏工业有限公司 | 具控制装置的助力车 |
| CN106904242A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-30 | 漳浦桂宏工业有限公司 | 一种助力车之控制系统 |
| CN107117276A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-09-01 | 西北工业大学 | 一种便携式自主水下航行器的推进与操纵一体化控制装置 |
| CN108725682A (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 贯闳科技股份有限公司 | 助力车的动力控制系统 |
| CN108639286A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-12 | 浙江大学 | 一种四旋翼球状水下机器人的控制方法 |
| CN110893852A (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-20 | 贯闳科技股份有限公司 | 汽机车的速度调控装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109515661B (zh) | 一种通用型水下航行器接驳充电系统的工作方法 | |
| EP2616317B1 (en) | Self-propelled buoy for monitoring underwater objects | |
| US20180015991A1 (en) | Gliding robotic fish navigation and propulsion | |
| CN104267643B (zh) | 水下机器人目标定位识别系统 | |
| Cruz et al. | The MARES AUV, a modular autonomous robot for environment sampling | |
| CN100397432C (zh) | 深海水下长期锚系自动观测装置 | |
| CN102709993A (zh) | 一种用于水下无线充电系统的激光对准装置及方法 | |
| US9694885B2 (en) | Apparatus and method for control of seismic survey equipment | |
| JP6834326B2 (ja) | 水中移動体 | |
| CN105129063A (zh) | 一种风光互补水面机器人 | |
| CN103538701A (zh) | 一种自带发电装置的被动声纳浮标 | |
| CN106020212A (zh) | 一种uuv海底地形跟踪过程中的航行切换系统及切换方法 | |
| CN111521972A (zh) | 一种基于波浪滑翔机的定深海洋声学信息获取系统 | |
| CN112046716A (zh) | 水下载具的省电装置 | |
| KR102133368B1 (ko) | 정밀 위치 해상 계측을 위한 무인 자율 부이 시스템, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 | |
| CN111781935A (zh) | 深海采矿车的轨迹控制系统、方法及深海采矿车 | |
| CN102937795A (zh) | 水下自主航行观测平台安全保障装置 | |
| KR20200021431A (ko) | 수상 플랫폼의 수중 플랫폼 복합 모드 운용 장치 및 시스템 | |
| CN115061482A (zh) | 一种波浪滑翔器全局路径规划方法及系统 | |
| TWM589680U (zh) | 水下載具之省電裝置 | |
| KR101173076B1 (ko) | 무인 수중 탐사 장치 | |
| KR102199926B1 (ko) | 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 잔량 대비 임무 수행 가능성을 판단 가능한 무인 잠수정 | |
| Sakagami et al. | Development of a measurement and autonomous control system for wave-powered boats | |
| CN108820171A (zh) | 一种采用可再生能源的水下组网持续观测系统及其方法 | |
| Tamam et al. | Development of Water-Surface Robotic Vehicle to Assist Communication Between Remotely Operated Vehicle Underwater Robot and Control Station |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201208 |