CN208069975U - 一种用于无人船的辅助平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人船辅助设备技术领域，具体涉及一种用于无人船的辅助平衡装置。其中包括：船体、吊臂、至少一对平衡翼组件和伸缩杆；吊臂设置在船体表面，平衡翼组件由多个内径长度依次递减的管套组装而成，平衡翼组件设置在船体的四周侧面位置，平衡翼组件通过伸缩杆与船体内部连接。本实用新型通过在无人船船体的四周设置平衡翼组件，增加了船体与水面的接触面积，以改善无人船在吊装作业时的平衡姿态，避免发生大角度倾斜甚至侧翻；进一步的，平衡翼组件采用内径长度依次递减的管套组装结构，刚性的管套组装结构利于节省安装空间，在现有的有限的无人船船体空间内具有更广泛的适应性。

Description

一种用于无人船的辅助平衡装置

【技术领域】

本实用新型涉及无人船辅助设备技术领域，具体涉及一种用于无人船的辅助平衡装置。

【背景技术】

随着现代科学信息技术和自动化技术的飞速发展，无人船技术在人们日常的生活中有着越来越多的应用。在内陆河与海港码头环境内的各类作业中，为了节省人力成本和提高运输效率，配置有吊臂的无人船常常在此作业环境下担任重要角色，如进行物品吊装，利用吊臂对物品进行起重操作，在浅滩进行短途运输等。但是在操作吊臂进行作业时，由于吊臂的伸展距离较大，加上吊臂末端负载有一定重量的物品，使得整个无人船的重心向船体外方向偏移不稳，导致吊臂在进行起重时容易影响无人船船体发生倾斜；并且，在风浪较大或受到其他船只的干扰时，无人船甚至会发生侧翻的危险。

针对无人船船体发生倾斜甚至侧翻的情况，现有技术中常常在船体的周围设置可以进行充气的气囊，用于缓解无人船船体倾斜的情况。但是，一方面气囊充满气体所需的时间较长，影响无人船的作业效率，另一方面气囊收回时其中的气体无法完全排尽，导致部分气囊无法收回原状，堆积在船体周围影响无人船进行作业。

鉴于此，克服该现有技术产品所存在的不足是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是：在实际的操作中，配备有吊臂的无人船在作业时，由于船体重心偏移不稳，容易发生倾斜甚至侧翻的情况，现有技术中常常在船体的周围设置可以进行充气的气囊，用于缓解无人船船体倾斜的情况。但是，一方面气囊充满气体所需的时间较长，影响无人船的作业效率，另一方面气囊收回时其中的气体无法完全排尽，导致部分气囊无法收回原状，堆积在船体周围影响无人船的作业状态。

本实用新型是通过如下技术方案达到上述目的的：

本实用新型提供了一种用于无人船的辅助平衡装置，包括：船体、吊臂、至少一对平衡翼组件和伸缩杆；吊臂设置在船体表面，平衡翼组件由多个内径长度依次递减的管套组装而成，平衡翼组件设置在船体的四周侧面位置，平衡翼组件通过伸缩杆与船体内部连接。

优选的，所述平衡翼组件内的管套一侧以伸缩杆为轴线对齐排布，则对应的管套另一侧表面呈倾斜阶梯状。

优选的，所述管套的内壁上设置有浮力层，浮力层为密度小于水的材料制成。

优选的，平衡翼组件设置为由3-8个管套组成。

优选的，平衡翼组件设置为1-6对，分别对应分布在无人船船体的两侧吃水线位置。

优选的，所述的吊臂包括旋转上臂和伸缩下臂，吊臂与无人船船体内的控制单元连接。

优选的，无人船船体内设置有陀螺仪，控制单元根据陀螺仪检测到的船体姿态信息，配合调整吊臂的旋转角度、伸缩长度和平衡翼组件的伸展长度。

优选的，伸缩杆的内部设置一具有折叠功能的扇面。

优选的，所述的管套为矩形或圆形。

优选的，所述吊臂的顶端通过线控组件与吊臂的挂钩连接。

本实用新型的有益效果是：通过在无人船船体的四周设置平衡翼组件，增加了船体与水面的接触面积，以改善无人船在吊装作业时的平衡姿态，避免发生大角度倾斜甚至侧翻；进一步的，平衡翼组件采用内径长度依次递减的管套组装结构，刚性的管套组装结构利于节省安装空间，在现有的有限的无人船船体空间内具有更广泛的适应性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种无人船船体四周设置充气气囊的实例示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的平衡翼组件收缩状态示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的平衡翼组件的管套结构线框示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的平衡翼组件结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的平衡翼组件包含有浮力层情况的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的吊臂结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的扇面展开状态局部示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种用于无人船的辅助平衡装置的吊臂包含有线控组件情况的结构示意图；

图中：1、船体；2、吊臂；3、平衡翼组件；4、伸缩杆；5、管套；6、浮力层；7、旋转上臂；8、伸缩下臂；9、扇面；10、线控组件。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

实施例1:

结合图1所示，现有技术中在无人船船体四周设置充气气囊的实例示意图，此情况下对充气气囊进行放气收缩时，不能完全收回到初始释放位置，容易在船体的周围产生堆叠，对无人船的动作造成一定影响。现有技术中常常使用在船体局部设置气囊(图1中以在无人船的机械臂顶端设置气囊为例示出)，用于减小气囊外露的体积对船体造成的影响，但是同时需要给予船体提供足够的浮力，则可以减小的气囊体积有限，导致此方法能改善的船体平衡效果有限。

如图2～图5所示，本实用新型提供了一种用于无人船的辅助平衡装置，其中包括：船体1、吊臂2、至少一对平衡翼组件3和伸缩杆4；吊臂2设置在船体1表面(图2中的吊臂2设置在无人船船体1表面中央位置为例示出，实际操作中由于无人船的船体1大小有限，通常吊臂2设置为一个，布置在船体1表面中央位置或靠近船头位置)，平衡翼组件3由多个内径长度依次递减的管套5组装而成，平衡翼组件3设置在船体1的四周侧面位置上，平衡翼组件3通过伸缩杆4与船体1内部连接。

本实用新型实施例通过在无人船船体1的四周设置平衡翼组件3，增加了船体1与水面的接触面积，以改善无人船在吊装作业时的平衡姿态，避免发生大角度的倾斜甚至侧翻；进一步的，结合图4～图5所示，平衡翼组件3采用内径长度依次递减的管套5组装结构，刚性的管套5组装结构利于节省安装空间，在现有的有限的无人船船体1空间内具有更广泛的适应性。

配备有吊臂2的无人船在进行吊装工作时，随着吊臂2作业时不断的上下起降和左右移动，无人船船体1会产生不同角度的倾斜。结合图2～图3所示，则吊臂2接收工作指令开始工作时，通常会同时启动平衡翼组件3，即下达控制指令将平衡翼组件3伸出，在控制单元的控制下，伸缩杆4由船体1内部向船体1外部方向伸展，在伸缩杆4的带动下，平衡翼组件3内的管套5，由图3所述的状态，按照内径从大到小的顺序依次从平衡翼组件3内部伸出(如图4和图5中所示状态)，当最小内径的管套5伸出完毕时，达到整个平衡翼组件3伸出完毕(如图2所示状态)。平衡翼组件3增加了无人船和水域的接触面积，当无人船的船体1发生倾斜时，平衡翼组件3受到的浮力给予无人船船体1更多的平衡支撑，从而达到辅助无人船船体1平衡的效果。进一步的，可以根据无人船船体1的尺寸大小，吊臂2的工作力矩大小，吊装物品时受到的拉力范围等数据对平衡翼组件3的具体尺寸进行匹配设计。

在实际的操作过程中，平衡翼组件3内的管套5通常设置为矩形或圆形的形状，结合图4～图5所示，本实用新型实施例中以矩形为例示出，管套5在伸缩杆4上具有多个可选的安装位置，其中存在一种优选的安装组合方式，所述平衡翼组件3内的管套5一侧以伸缩杆4为轴线对齐排布，则对应的管套5另一侧表面呈倾斜阶梯状。此安装组合方式将管套5直接与伸缩杆4相连接，未增加额外的连接部件，使得伸缩杆4在进行伸缩调整时，无需通过其他结构部件转换即完成对管套5的伸展调整。

结合图2～图6所示，为了给予无人船船体1更大的浮力支持，结合本实用新型实施例，存在一种优选的实现方式，其中，所述管套5的内壁上设置有浮力层6，浮力层6为密度小于水的材料制成。进一步的，在海水环境的使用中，浮力层6容易受到海水的侵蚀而损坏，此时可将安装浮力层6位置设置可替换的网兜，在网兜中填充浮力颗粒，使得侵蚀损坏后的福利颗粒实现随时更换。

如图4～图5所示，结合行业内常用的无人船体1型尺寸大小，本实用新型实施例存在一种优选的实施方式，其中，平衡翼组件3设置为由3-8个管套5组成(图4～图5中以四个管套5组成为例示出)。

如图2所示，通常情况下，无人船的吊臂2装配位置为船体1中央位置或靠近船头位置，而吊装货物的主要操作空间为船头的前方区域，则结合本实用新型实施例，平衡翼组件3存在一种优选的设置位置和设置数量，其中，平衡翼组件3设置为1-6对，分别对应分布在无人船船体1的两侧吃水线位置上(图2中以设置两对平衡翼组件3为例示出)。

如图2、图5和图8所示，为了进一步增加平衡翼组件3的稳定性，结合本实用新型实施例，存在一种优选的实现方案，其中，伸缩杆4的内部设置一具有折叠功能的扇面9。在平衡翼组件3完全伸展状态时，扇面9位于伸缩杆4远离船体1的顶端，所有管套5完成伸展后，控制单元将扇面9打开。当无人船的吊装操作完成后，扇面9收合，并随着管套5的收缩指令收回至伸缩杆4内部，节省船体1内部空间。

实施例2:

在上述实施例的基础上，通常情况下无人船船体1上配备的吊臂2为折叠式或旋转式，此情况下无人船在进行起吊动作时，船体1的重心相对稳定，而为了适应更复杂的使用环境，在本实用新型实施例中，吊臂2存在一种优选的实现方式，结合图2和图7所示，所述的吊臂2包括旋转上臂7和伸缩下臂8，吊臂2与无人船船体1内的控制单元连接。在无人船实施起吊动作时，旋转上臂7主要负责动作角度和折叠位置的调整，伸缩下臂8配合旋转上臂7完成吊臂2的高度调整和小角度的折叠调整。此实现方式下，吊臂2可以覆盖的作业面积更大。

在无人船配备有旋转上臂7和伸缩下臂8组合式吊臂2的情况下，结合图2所示，无人船存在一种优选的控制实施方案，其中，无人船船体1内设置有陀螺仪，控制单元根据陀螺仪检测到的船体1姿态信息，配合调整吊臂2的旋转角度、伸缩长度和平衡翼组件3的伸展长度。在实施起吊动作时，由于此实施方式的吊臂2作业面积较大，吊臂2的高度调整范围不一，影响无人船的重心移动范围较广，随着水面上风浪的影响，容易对无人船的平衡姿态造成较大影响。通常的实施方案中，平衡翼组件3在无人船实施起吊动作时，同时将平衡翼组件3内的管套5伸展到最大长度，而距离船体1越远的管套5刚性强度越低，能承受的环境冲击力越小，容易发生损坏。在此情况下，控制单元通过陀螺仪实时反馈的船体1姿态信息对平衡翼组件3的伸展长度进行实时调节，在满足无人船船体1姿态稳定平衡的前提下，调整平衡翼组件3伸出最小的伸展长度即可，达到既可以满足无人船船体1平衡，又可以保护平衡翼组件3受到的冲击较小的效果。

当无人船需要起吊运输的物品靠近自身的载重的极限范围时，此时平衡翼组件3可增加的浮力以达上限，无人船如果继续进行运输作业，则发生侧翻的可能性较大。针对可能存在的货物超限的情况，结合本实用新型实施例，吊臂的组合方式存在有一种优选的实现方案，结合图2、图3和图9所示，所述吊臂2的顶端通过线控组件10与吊臂2的挂钩连接，工作时，控制单元根据检测模块检测到的数据，判断所运输的货物接近无人船船体1负载的最大值，此时控制单元启动线控组件10，线控组件10将连接线释放，直至挂钩上的货物浸入水中，无人船依靠自身吊臂2提供的拉力和货物浸入水中所受浮力组合而成的合力对货物进行运输，从而降低了发生侧翻的风险。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，包括：船体(1)、吊臂(2)、至少一对平衡翼组件(3)和伸缩杆(4)；吊臂(2)设置在船体(1)表面，平衡翼组件(3)由多个内径长度依次递减的管套(5)组装而成，平衡翼组件(3)设置在船体(1)的四周侧面位置，平衡翼组件(3)通过伸缩杆(4)与船体(1)内部连接。

2.根据权利要求1所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，所述平衡翼组件(3)内的管套(5)一侧以伸缩杆(4)为轴线对齐排布，则对应的管套(5)另一侧表面呈倾斜阶梯状。

3.根据权利要求1所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，所述管套(5)的内壁上设置有浮力层(6)，浮力层(6)为密度小于水的材料制成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，平衡翼组件(3)设置为由3-8个管套(5)组成。

5.根据权利要求4所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，所述的管套(5)为矩形或圆形。

6.根据权利要求1-3任一项所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，平衡翼组件(3)设置为1-6对，分别对应分布在无人船船体(1)的两侧吃水线位置。

7.根据权利要求1所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，所述的吊臂(2)包括旋转上臂(7)和伸缩下臂(8)，吊臂(2)与无人船船体(1)内的控制单元连接。

8.根据权利要求6所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，无人船船体(1)内设置有陀螺仪，控制单元根据陀螺仪检测到的船体(1)姿态信息，配合调整吊臂(2)的旋转角度、伸缩长度和平衡翼组件(3)的伸展长度。

9.根据权利要求1所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，伸缩杆(4)的内部设置一具有折叠功能的扇面(9)。

10.根据权利要求7-9任一项所述的用于无人船的辅助平衡装置，其特征在于，所述吊臂(2)的顶端通过线控组件(10)与吊臂(2)的挂钩连接。