CN116834910A - 一种水下测量无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人船领域，尤其是一种水下测量无人船，针对现有的无人船探测稳定性差，探测器不能实现独立水下运动，探测局限性大的问题，现提出如下方案，其包括船主体和两个侧片体，所述船主体的顶端安装有船体稳定装置，船主体尾端活动安装有弧形固定板，弧形固定板的顶端两侧均设有卡口，船主体的两侧均嵌入有与卡口配合的锁紧机构，船主体的内部通过安装架固定有电动机三，电动机三的输出轴连接有缠绕辊。本装置能够实现船体单体船以及三体船状态的切换，实现船体在不同环境下的行进需要；船体上的推进器能够实现与船主体的分离，并与探测器结合后为探测器提供动力，从而带动探测器在水下进行多方位多角度探测，满足多种测量需求。

Description

一种水下测量无人船
技术领域
本发明涉及无人船技术领域，尤其涉及一种水下测量无人船。
背景技术
如今,越来越多的水下探测任务是通过无人船来完成的,无人船包括船身主体和安装于船身主体的检测装置。检测时,将无人船停放于被检水域的水面上,随后通过检测装置对水域内的同一区域进行多次检测,从而得到检测结果。
当需要在水中停止行动来进行测量任务时，由于水中的水流较大，当没有向前行驶的动力时，就会导致测量船发生侧翻的后果，从而影响整个的测量工作的进度和效果；
而且现有的探测器大多固定在船身上，无法进行水体内部环境观察，只能通过特定的潜水机器人或人工潜水进行探测，这无疑增加了水体测量的难度和任务强度，为此我们提出一种水下测量无人船，能够实现多角度位置水下测量观察。
发明内容
本发明提出的一种水下测量无人船，解决了现有的无人船探测稳定性差，探测器不能实现独立水下运动，探测局限性大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水下测量无人船，包括船主体和两个侧片体，所述船主体的顶端安装有船体稳定装置，船主体尾端活动安装有弧形固定板，弧形固定板的顶端两侧均设有卡口，船主体的两侧均嵌入有与卡口配合的锁紧机构，船主体的内部通过安装架固定有电动机三，电动机三的输出轴连接有缠绕辊，缠绕辊上卷绕有一端固接有探测器的连接绳，且探测器安装在弧形固定板的中间位置，弧形固定板的两侧均通过固定件安装有电动机二，电动机二的输出轴连接有侧片体，船主体的底端两侧均安装有辅助环，侧片体的一端插接在辅助环内，对侧片体进行辅助固定，且侧片体的底端安装有推进器。
优选的，所述船体稳定装置包括安装在船主体顶端中间位置的固定框架，固定框架的底端外部安装有固定环，固定框架的外部滑动套接有活动环，活动环的外侧壁上铰接有多个支撑杆，支撑杆和固定环之间铰接有对应数量的连接杆，支撑杆的外端底部共同固定有环形充气气囊，所述船主体的内部安装有电动机一，电动机一的输出轴连接有转动连接在固定框架内部的丝杆，丝杆与活动环内壁上凸出部螺旋传动连接。
优选的，所述环形充气气囊在展开后环绕在船主体的外部，且环形充气气囊在充气后，其底端漂浮在水面上，在遇到风浪时，为船体提供稳定稳定支撑，同时在进行水下测量时，同样保持了船主体的稳定性。
优选的，所述探测器包括筒体，筒体的顶端安装有电源接头，筒体的内部安装有控制器、蓄电池二、检测模块和电动机四，筒体的底端安装有半圆形的透明保护罩，电动机四的底端输出轴连接有位于透明保护罩内部的摄像模组，控制器与蓄电池二、检测模块、电动机四以及摄像模组电性连接。
值得说明的是，所述弧形固定板的顶端两侧均设有弧形部，卡接块与弧形部滑动连接。
优选的，所述锁紧机构包括嵌入在船主体上的盒体，盒体的内部安装有水平设置的限位杆，限位杆的两端均滑动套接有卡接块，卡接块与盒体的一侧壁之间安装有弹簧，两个卡接块之间设有安装在盒体内的双头伸缩杆，卡接块的延伸部活动卡接在弧形固定板上的卡口内。
优选的，所述侧片体包括位于两端的导水端头，两个导水端头之间密封连接有柱形的膨胀气囊，两个导水端头之间安装有三级伸缩杆，推进器安装在其中一个导水端头的底端。
进一步的，所述船主体的底端开有凹槽，探测器的一端插接在凹槽内，船主体底端凹槽内安装有与电源接头配合的防水插座，且凹槽的竖截面为等腰梯形，船主体的内部同样设有蓄电池一，在探测器与船主体连接时，蓄电池一能够为蓄电池二充电。
优选的，所述船体稳定装置上的多个支撑杆端口均安装有水体取样器；
水体取样器包括安装在支撑杆一端的取样筒，取样筒的顶端安装有单头伸缩杆，单头伸缩杆的输出轴连接有滑动密封连接在取样筒内部的活塞块，取样筒的底端连接有带有单向阀的取样管以及放水阀。
值得说明的是，所述船主体以及探测器的内部均安装有充气泵，两个充气泵分别通过导气管连接有环形充气气囊、膨胀气囊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出了一种水下测量无人船，能够实现船体单体船以及三体船状态的切换，实现船体在不同环境下的行进需要；
船体上的动力部分推进器能够实现与船主体的分离，并与探测器结合后为探测器提供动力，从而带动探测器在水下进行多方位多角度探测，满足多种测量需求。
2、本发明提出了一种水下测量无人船，通过船体稳定装置的设置，能够在风浪较大时展开，防止船体发生侧翻的后果；
同时在推进器脱离船体辅助探测器进行探测时，进一步保持船主体的稳定性，为船体提供更好的稳定性和浮力，为探测器的运动回收提供支撑。
附图说明
图1为本发明提出的一种水下测量无人船的立体图；
图2为本发明提出的一种水下测量无人船的船主体、侧片体和推进器的安装示意图；
图3为本发明提出的一种水下测量无人船的船体稳定机构展开后的示意图；
图4为本发明提出的一种水下测量无人船的弧形固定板的结构示意图；
图5为本发明提出的一种水下测量无人船的锁紧机构的结构示意图；
图6为本发明提出的一种水下测量无人船的侧片体的结构示意图；
图7为本发明提出的一种水下测量无人船的探测时的状态示意图；
图8为本发明提出的一种水下测量无人船的弧形固定板、推进器、侧片体、缠绕辊、连接绳和探测器的连接示意图。
图9为本发明提出的一种水下测量无人船的探测器的剖视图。
图10为本发明实施例3中水体取样器的结构示意图。
图中：1、船主体；2、船体稳定装置；201、电动机一；202、水体取样器；2021、单头伸缩杆；2022、活塞块；2023、取样筒；2024、放水阀；2025、取样管；203、连接杆；204、固定环；205、活动环；206、固定框架；207、丝杆；208、支撑杆；209、环形充气气囊；3、锁紧机构；301、盒体；302、双头伸缩杆；303、限位杆；304、卡接块；305、弹簧；4、弧形固定板；401、卡口；402、弧形部；5、推进器；6、侧片体；601、膨胀气囊；602、三级伸缩杆；603、导水端头；7、辅助环；8、固定件；9、电动机二；10、安装架；11、电动机三；12、缠绕辊；13、连接绳；14、探测器；1401、电源接头；1402、蓄电池二；1403、检测模块；1404、筒体；1405、电动机四；1406、透明保护罩；1407、摄像模组。
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1-9，一种水下测量无人船，包括船主体1和两个侧片体6，船主体1的内部GPS定位器、无线收发器、控制器、蓄电池一等常用无人船部件，所述船主体1的顶端安装有船体稳定装置2，船主体1尾端活动安装有弧形固定板4，弧形固定板4的顶端两侧均设有卡口401，船主体1的两侧均嵌入有与卡口401配合的锁紧机构3，船主体1的内部通过安装架10固定有电动机三11，电动机三11的输出轴连接有缠绕辊12，缠绕辊12上卷绕有一端固接有探测器14的连接绳13，且探测器14安装在弧形固定板4的中间位置，弧形固定板4的两侧均通过固定件8安装有电动机二9，电动机二9的输出轴连接有推进器5。
所述船体稳定装置2包括安装在船主体1顶端中间位置的固定框架206，固定框架206的底端外部安装有固定环204，固定框架206的外部滑动套接有活动环205，活动环205的外侧壁上铰接有多个支撑杆208，支撑杆208和固定环204之间铰接有对应数量的连接杆203，支撑杆208的外端底部共同固定有环形充气气囊209，所述船主体1的内部安装有电动机一201，电动机一201的输出轴连接有转动连接在固定框架206内部的丝杆207，丝杆207与活动环205内壁上凸出部螺旋传动连接。
所述环形充气气囊209在展开后环绕在船主体1的外部，且环形充气气囊209在充气后，其底端漂浮在水面上，在遇到风浪时，为船体提供稳定稳定支撑，同时在进行水下测量时，同样保持了船主体1的稳定性。
所述探测器14包括筒体1404，筒体1404的顶端安装有电源接头1401，筒体1404的内部安装有控制器、蓄电池二1402、检测模块1403和电动机四1405，筒体1404的底端安装有半圆形的透明保护罩1406，电动机四1405的底端输出轴连接有位于透明保护罩1406内部的摄像模组1407，控制器与蓄电池二1402、检测模块1403、电动机四1405以及摄像模组1407电性连接，检测模块1403包括测深传感器、声呐传感器、障碍物检测模块等。
值得说明的是，所述弧形固定板4的顶端两侧均设有弧形部402，卡接块304与弧形部402滑动连接，在弧形固定板4向上运动时，弧形部402的设置便于将两个卡接块304推开最后运动至卡口401的位置。
所述锁紧机构3包括嵌入在船主体1上的盒体301，盒体301的内部安装有水平设置的限位杆303，限位杆303的两端均滑动套接有卡接块304，卡接块304与盒体301的一侧壁之间安装有弹簧305，两个卡接块304之间设有安装在盒体301内的双头伸缩杆302，卡接块304的延伸部活动卡接在弧形固定板4上的卡口401内。
所述船主体1的底端开有凹槽，探测器14的一端插接在凹槽内，船主体1底端凹槽内安装有与电源接头1401配合的防水插座，且凹槽的竖截面为等腰梯形，等腰梯形的设计便于探测器14插入进凹槽内，船主体1的内部同样设有蓄电池一，在探测器14与船主体1连接时，蓄电池一能够为蓄电池二充电。
所述船主体1以及探测器14的内部均安装有充气泵，两个充气泵分别通过导气管连接有环形充气气囊209、膨胀气囊601。
在日常行进时，通过推进器5为船体行进提供动力，整个船体稳定器2处于收叠状态，可以直接通过探测器14进行检测；
在需要进行水下近距离探测时，先启动船体稳定装置2，电动机一201的输出轴带动丝杆207转动，丝杆207与活动环205上凸出部螺纹连接，在固定框架206上向下运动，活动环205带动支撑杆208向下运动并偏转展开，从而带动环形充气气囊209展开，然后通过充气泵对环形充气气囊209充气，环形充气气囊209充气后漂浮在水面上，为船主体1提供稳定的支撑；
然后锁紧机构3上的双头伸缩杆302的输出轴动作，双头伸缩杆302带动卡接块304压缩弹簧305从卡扣401上脱离，从而实现弧形固定板4与船主体的脱离，同时电动机三11的输出轴带动缠绕辊12运动，松开连接绳13，便于探测器14及其上连接部件向下运动，电动机二9的输出轴带动推进器5转动，改变推进器5的方向，从而带动其上连接的探测器14向不同的位置运动，通过探测器14内部的各种探测测量部件进行水下检测，在探测完毕后，可以通过控制电动机三11的输出轴带动缠绕辊12反向转动，不断缠绕连接绳13，从而带动探测器14不断上浮直至恢复原位，在弧形固定板4运动锁紧机构3附近时，锁紧机构3上的卡接块304与弧形部402滑动连接，带动卡接块304向两侧运动，直至最后卡接块304卡接在卡口401内，从而实现探测器14与船主体1的固定连接。
实施例2，如图1和图6所示，与实施例1不同的是，电动机二9的输出轴连接有侧片体6，船主体1的底端两侧均安装有辅助环7，侧片体6的一端插接在辅助环7内，对侧片体6进行辅助固定，且侧片体6的底端安装有推进器5。
所述侧片体6包括位于两端的导水端头603，两个导水端头603之间密封连接有柱形的膨胀气囊601，两个导水端头603之间安装有三级伸缩杆602，推进器5安装在其中一个导水端头603的底端；
侧片体6的设置可以在船主体1日常行进时不展开，不进行充气，船主体1此时为单体船结构，拥有良好的灵活性，在风浪较大时，两个侧片体6上的三级伸缩杆602带动两个导水端头603向相互远离的方向运动，带动膨胀气囊601展开并通过充气泵进行充气，形成两个侧片体，使的船体变成一个三个船体模式，为船体在风浪较大时行进提供良好的稳定性；
同时侧片体6在下潜运动时不展开不充气，减少下潜的阻力。
实施例3，如图3和图10所示，与实施例2不同的是，在船体稳定装置2上的多个支撑杆208端口均安装有水体取样器202；
水体取样器202包括安装在支撑杆208一端的取样筒2023，取样筒2023的顶端安装有单头伸缩杆2021，单头伸缩杆2021的输出轴连接有滑动密封连接在取样筒2023内部的活塞块2022，取样筒2023的底端连接有带有单向阀的取样管2025以及放水阀2024，取样管2025采用柔性软管；
在需要进行水质取样时，在船体稳定机构2展开后，水体取样器202上的取样管2025底端伸入水体内，然后单头伸缩杆2021的输出轴带动活塞块2022运动，将水体通过取样管2025抽取进取样筒2023内，在需要放出时打开放水阀2024即可放出。
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 (10)

1.一种水下测量无人船，包括船主体(1)和两个侧片体(6)，其特征在于，所述船主体(1)的顶端安装有船体稳定装置(2)，船主体(1)尾端活动安装有弧形固定板(4)，弧形固定板(4)的顶端两侧均设有卡口(401)，船主体(1)的两侧均嵌入有与卡口(401)配合的锁紧机构(3)，船主体(1)的内部通过安装架(10)固定有电动机三(11)，电动机三(11)的输出轴连接有缠绕辊(12)，缠绕辊(12)上卷绕有一端固接有探测器(14)的连接绳(13)，且探测器(14)安装在弧形固定板(4)的中间位置，弧形固定板(4)的两侧均通过固定件(8)安装有电动机二(9)，电动机二(9)的输出轴连接有侧片体(6)，船主体(1)的底端两侧均安装有辅助环(7)，侧片体(6)的一端插接在辅助环(7)内，且侧片体(6)的底端安装有推进器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述船体稳定装置(2)包括安装在船主体(1)顶端中间位置的固定框架(206)，固定框架(206)的底端外部安装有固定环(204)，固定框架(206)的外部滑动套接有活动环(205)，活动环(205)的外侧壁上铰接有多个支撑杆(208)，支撑杆(208)和固定环(204)之间铰接有对应数量的连接杆(203)，支撑杆(208)的外端底部共同固定有环形充气气囊(209)，所述船主体(1)的内部安装有电动机一(201)，电动机一(201)的输出轴连接有转动连接在固定框架(206)内部的丝杆(207)，丝杆(207)与活动环(205)内壁上凸出部螺旋传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述环形充气气囊(209)在展开后环绕在船主体(1)的外部，且环形充气气囊(209)在充气后，其底端漂浮在水面上。
4.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述探测器(14)包括筒体(1404)，筒体(1404)的顶端安装有电源接头(1401)，筒体(1404)的内部安装有控制器、蓄电池二(1402)、检测模块(1403)和电动机四(1405)，筒体(1404)的底端安装有半圆形的透明保护罩(1406)，电动机四(1405)的底端输出轴连接有位于透明保护罩(1406)内部的摄像模组(1407)。
5.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述弧形固定板(4)的顶端两侧均设有弧形部(402)，卡接块(304)与弧形部(402)滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述锁紧机构(3)包括嵌入在船主体(1)上的盒体(301)，盒体(301)的内部安装有水平设置的限位杆(303)，限位杆(303)的两端均滑动套接有卡接块(304)，卡接块(304)与盒体(301)的一侧壁之间安装有弹簧(305)，两个卡接块(304)之间设有安装在盒体(301)内的双头伸缩杆(302)，卡接块(304)的延伸部活动卡接在弧形固定板(4)上的卡口(401)内。
7.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述侧片体(6)包括位于两端的导水端头(603)，两个导水端头(603)之间密封连接有柱形的膨胀气囊(601)，两个导水端头(603)之间安装有三级伸缩杆(602)，推进器(5)安装在其中一个导水端头(603)的底端。
8.根据权利要求4所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述船主体(1)的底端开有凹槽，探测器(14)的一端插接在凹槽内，船主体(1)底端凹槽内安装有与电源接头(1401)配合的防水插座，且凹槽的竖截面为等腰梯形。
9.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述船体稳定装置(2)上的多个支撑杆(208)端口均安装有水体取样器(202)；
水体取样器(202)包括安装在支撑杆(208)一端的取样筒(2023)，取样筒(2023)的顶端安装有单头伸缩杆(2021)，单头伸缩杆(2021)的输出轴连接有滑动密封连接在取样筒(2023)内部的活塞块(2022)，取样筒(2023)的底端连接有带有单向阀的取样管(2025)以及放水阀(2024)。
10.根据权利要求1所述的一种水下测量无人船，其特征在于，所述船主体(1)以及探测器(14)的内部均安装有充气泵，两个充气泵分别通过导气管连接有环形充气气囊(209)、膨胀气囊(601)。
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