CN216636801U - 一种海洋监测自动回航无人帆船 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种海洋监测自动回航无人帆船，包括船体、波浪能转换机构、储能模块、控制模块、太阳能板、桅杆、风帆、风机、信号发射塔、船舶推进装置、海洋监测仪器设备，波浪能转换机构包括水平管、液压缸、垂直管、空气透平、发电机，水平管包括直管段、尾翼板；一对液压缸安装于船体的底部，液压缸的伸缩端与尾翼板相铰接；垂直管的底端与水平管连通，垂直管的顶部与空气透平相连，发电机安装于空气透平上；储能模块、控制模块安装于船体的甲板上，太阳能板、桅杆船舶推进装置、海洋监测仪器设备安装于船体上。本申请的海洋监测自动回航无人帆船，具有多种发电方式，供电持续性较高。

Description

一种海洋监测自动回航无人帆船

技术领域

本实用新型涉及海洋观测船舶技术领域，特别涉及一种海洋监测自动回航无人帆船。

背景技术

变频恒压供水设备是采用编程控制器，根据管网上的实时压力，通过PID运算后，PLC 控制器调节水泵转速，从而实现出水压力的恒定。传统的海洋监测自动回航无人帆船，结构较为简单，只能够满足较低的恒压要求，且可靠性较差目前，监测网逐渐从浅海走向深海，从功能单一到集成化应用，各方面的发展都需要充足的能源供应。

无人船作为一种常用在海洋监测网中的设备，具有易集成、布放快、成本低等优势。但是由于船体体积有限，可搭载的电池容量受限，目前依赖定期回收进行能量补充。但是海洋环境复杂，传统的无人船在回收过程中，会经常出现电能提前耗尽而无法自行回到目标地点，造成设备丢失。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种海洋监测自动回航无人帆船，以解决背景技术中提出的传统的海洋监测自动回航无人帆船电能供给可持续性较差的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种海洋监测自动回航无人帆船，包括船体、波浪能转换机构、储能模块、控制模块、太阳能板、桅杆、风帆、风机、信号发射塔、船舶推进装置、海洋监测仪器设备，所述波浪能转换机构包括水平管、液压缸、垂直管、空气透平、发电机，所述水平管包括与所述船体底部相连的直管段、一对与所述直管段尾端铰接相连的尾翼板，一对所述尾翼板沿着所述船体的横剖轴线对称设置；一对所述液压缸安装于所述船体的底部，且一对所述液压缸的伸缩端分别与一个所述尾翼板相铰接，一对所述液压缸驱动一对所述尾翼板相互靠近或远离；所述垂直管竖直安装于所述水平管上靠近首端一侧的顶部并贯穿所述船体，所述垂直管的底端与所述水平管连通，所述垂直管的上部呈收缩状且其顶部与所述空气透平相连，所述空气透平安装于所述船体上靠近首端一侧的顶部，所述发电机安装于所述空气透平上；所述储能模块、所述控制模块电性连接且分别安装于所述船体的甲板上，所述太阳能板安装于所述船体上，多个所述桅杆安装于所述船体上，所述风帆安装于所述桅杆上，至少一个所述桅杆的顶端安装有所述风机，且其中一个所述桅杆的顶端安装有所述信号发射塔；所述船舶推进装置可拆卸安装于所述船体上，所述海洋监测仪器设备安装于所述船体上，所述发电机、所述液压缸、所述风机、所述所述船舶推进装置、所述信号发射塔分别与所述控制模块、所述储能模块电性连接。

作为优选，所述太阳能板均布于所述船体的甲板上，且所述风帆上安装有所述太阳能板。

作为优选，在利用波浪能发电状态下，一对所述尾翼板之间的夹角α为120°±5°。

作为优选，在不利用波浪能发电状态下，一对所述尾翼板之间的夹角α＜90°。

有益效果：本申请的海洋监测自动回航无人帆船，采用了集成海上风能、太阳能、波浪能多能互补供电的方式进行电能供给，确保帆船在回航过程中有足够的电量支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例中海洋监测自动回航无人帆船的示意图；

图2为本申请实施例中的储能模块、控制模块和船体的位置示意图；

图3为本申请实施例中液压缸和尾翼板的位置示意图。

附图标记：1、船体；2、海洋监测仪器设备；3、储能模块；4、控制模块；5、太阳能板；6、桅杆；7、风帆；8、风机；9、信号发射塔；10、船舶推进装置；210、水平管； 211、直管段；212、尾翼板；220、液压缸；230、垂直管；240、空气透平；250、发电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

结合图1和图2所示的一种海洋监测自动回航无人帆船，包括船体1、波浪能转换机构、储能模块3、控制模块4、太阳能板5、桅杆6、风帆7、风机8、信号发射塔9、船舶推进装置10、海洋监测仪器设备2，船体1、波浪能转换机构、储能模块3、控制模块4、太阳能板5、桅杆6、风帆7、风机8、信号发射塔9、船舶推进装置10、海洋监测仪器设备2均可以是现有技术中的任意一种。

在本实施例中，波浪能转换机构包括水平管210、液压缸220、垂直管230、空气透平240、发电机250，水平管210包括与船体1底部相连的直管段211、一对与直管段211尾端铰接相连的尾翼板212，需要说明的是，直管段211指的是一段管状的结构，其可以是金属板也可以是现有技术中其他的任意一种管道，尾翼板212为与直管段211相同材质构成的板状结构，其与直管段211的尾端通过铰链连接，且一对尾翼板212沿着船体1的横剖轴线对称设置。一对液压缸220螺接安装于船体1的底部，且一对液压缸220的伸缩端分别与一个尾翼板212通过铰链相铰接，一对液压缸220驱动一对尾翼板212的尾端相互靠近或远离，在本实施例中，限于安装空间大小的限制，液压缸220可以但不限于是多级缸，一对液压缸220分别安装于一对尾翼板212的外侧，即一对液压缸220的伸缩端伸出时使一对尾翼板212的尾端相互靠近，液压缸220的伸缩端收缩时使一对尾翼板212的尾端相互远离。在本实施例中，在利用波浪能发电状态下，一对尾翼板212之间的夹角α为 120°，在不利用波浪能发电状态下，一对尾翼板212之间的夹角α＜90°。

垂直管230竖直安装于水平管210上靠近首端一侧的顶部并贯穿船体1，垂直管230与水平管210的直管段211一体成型，垂直管230的底端与水平管210连通，垂直管230 的上部呈收缩状且其顶部与空气透平240相连，空气透平240螺接安装于船体1上靠近首端一侧的顶部，发电机250安装于空气透平240上。

储能模块3、控制模块4电性连接且分别螺接安装于船体1的甲板上，控制模块4可以是现有技术中的能够提供交流及直流两种电能、多种等级的电压的设备，电压等级包括380V、220V、110V、24V、±15V。储能模块3可以是根据无人帆船的需求设置选择的现有技术有中的不同储电量规格的储电设备。

太阳能板5安装于两个位置，其中一部分太阳能板5均布于船体1的甲板上，另一部分与风帆7一体安装，从而最大化的利用太阳能进行发电。4个桅杆6安装于船体1上，风帆7安装于桅杆6上，其中一个桅杆6的顶端安装有风机8，其中一个桅杆6的顶端安装有信号发射塔9。船舶推进装置10可拆卸安装于船体1上，海洋监测仪器设备2可根据使用需求安装于船体1上的任意位置，发电机250、液压缸220、风机8、船舶推进装置 10、信号发射塔9分别与控制模块4、储能模块3电性连接。

本申请的海洋监测自动回航无人帆船，可以但不限于有以下几个工作状态：

1)发电：当无人帆船进入海水中后，海水从水平管210的两个端口进入并在垂直管230中形成水柱，水柱面与空气透平240、垂直管230的管壁形成气室，通过波浪的作用引起水柱在气室内运动，气室内的空气运动能量通过空气透平240和发电机250转换为电能输出，太阳能板5、风机8、波浪能转换机构所产生的电能通过控制模块4储存在储能模块3中，供给搭载的海洋监测仪器设备2使用；

2)航行：无人帆船在利用波浪能发电的时候，在波浪的推动作用下顺着波浪的传播方向运动，但是无人帆船通过结构设计阻止船体1随波逐流的运动：一个是波浪能转换机构上一对尾翼板212呈120°喇叭口形状的设置，具有增大船体1水下阻力的作用，另一个是风机8在做功的时，产生了阻力，减小了风的推动力。无人帆船利用波浪能发电航行时，信号发射塔9自带的定位模型实时捕捉无人帆船的位置，并判断是否已超过警戒位置或存在超过警戒位置的风险，可以通过调整风帆7的方向改变帆船航行的轨迹。如果调整风帆7的方向仍然不能回到预定运行区域，或是需要快速回到港口，无人帆船不再利用波浪能发电，根据目标方向启动船舶推进装置10使船体1向目标方向移动，此时，通过液压缸220使一对尾翼板212之间的夹角小于90度；

3)监测：无人帆船在海水中，由波浪、风提供动力在设定海域航行，航行过程中，海洋监测仪器设备2监测航行海域的数据，通过信号发射塔9发送回基站。同时，基站也可以通过信号发射塔9对无人帆船进行控制，例如回港、调整航行方向、改变监测海域、查询电能、查询监测数据、获得定位信息等。

本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均可以是采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号。

需要说明的是，无人帆船上各部件对应的控制方式可以是现有技术中的任意一种，且该技术属于本技术领域中的成熟技术，在此不做详细赘述，同时，本申请主要用来保护无人帆船的机械结构部分，因此，本申请不详细解释该控制方式和具体的电路连接。

在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种海洋监测自动回航无人帆船，包括船体(1)、波浪能转换机构、储能模块(3)、控制模块(4)、太阳能板(5)、桅杆(6)、风帆(7)、风机(8)、信号发射塔(9)、船舶推进装置(10)、海洋监测仪器设备(2)，其特征在于：

所述波浪能转换机构包括水平管(210)、液压缸(220)、垂直管(230)、空气透平(240)、发电机(250)，所述水平管(210)包括与所述船体(1)底部相连的直管段(211)、一对与所述直管段(211)尾端铰接相连的尾翼板(212)，一对所述尾翼板(212)沿着所述船体(1)的横剖轴线对称设置；一对所述液压缸(220)安装于所述船体(1)的底部，且一对所述液压缸(220)的伸缩端分别与一个所述尾翼板(212)相铰接，一对所述液压缸(220)驱动一对所述尾翼板(212)的尾端相互靠近或远离；所述垂直管(230)竖直安装于所述水平管(210)上靠近首端一侧的顶部并贯穿所述船体(1)，所述垂直管(230)的底端与所述水平管(210)连通，所述垂直管(230)的上部呈收缩状且其顶部与所述空气透平(240)相连，所述空气透平(240)安装于所述船体(1)上靠近首端一侧的顶部，所述发电机(250)安装于所述空气透平(240)上；

所述储能模块(3)、所述控制模块(4)电性连接且分别安装于所述船体(1)的甲板上，所述太阳能板(5)安装于所述船体(1)上，多个所述桅杆(6)安装于所述船体(1)上，所述风帆(7)安装于所述桅杆(6)上，至少一个所述桅杆(6)的顶端安装有所述风机(8)，且其中一个所述桅杆(6)的顶端安装有所述信号发射塔(9)；所述船舶推进装置(10)可拆卸安装于所述船体(1)上，所述海洋监测仪器设备(2)安装于所述船体(1)上，所述发电机(250)、所述液压缸(220)、所述风机(8)、所述船舶推进装置(10)、所述信号发射塔(9)分别与所述控制模块(4)、所述储能模块(3)电性连接。

2.根据权利要求1所述的海洋监测自动回航无人帆船，其特征在于：所述太阳能板(5)均布于所述船体(1)的甲板上，且所述风帆(7)上安装有所述太阳能板(5)。

3.根据权利要求1所述的海洋监测自动回航无人帆船，其特征在于：在利用波浪能发电状态下，一对所述尾翼板(212)之间的夹角α为120°±5°。

4.根据权利要求1或2所述的海洋监测自动回航无人帆船，其特征在于：在不利用波浪能发电状态下，一对所述尾翼板(212)之间的夹角α＜90°。

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