一种海洋监测无人船制造技术

本实用新型专利技术公开了一种海洋监测无人船，包括推进器、永磁同步电机、蓄电池、超级电容、变流电路和控制电路；其中，所述蓄电池的正极连接第一开关；所述超级电容的正极连接第二开关；所述变流电路的直流侧通过所述第一开关连通所述蓄电池，并通过所述第二开关连通所述超级电容，其交流侧连接所述永磁同步电机的电源端子；所述控制电路输出控制信号至所述的第一开关和第二开关，调节所述第一开关和第二开关的通断时序。本实用新型专利技术采用蓄电池和超级电容组成复合电源为无人船中的用电负载供电，兼顾了电池高能量密度和超级电容高功率密度的特性，在保证无人船续驶里程的基础上，能有效提升电动无人船加速性能，延长电池的使用寿命，实现了优势互补。

A marine monitoring unmanned ship

The utility model discloses a marine monitoring unmanned ship, including propeller, permanent magnet synchronous motor, battery, super capacitor, converter circuit and control circuit; wherein, the anode of the battery is connected with the first switch; the anode super capacitor is connected with the second switch; the DC side of the converter circuit through the the first switch is communicated with the battery, and the second switch is communicated with the super capacitor, power supply terminal is connected with the permanent magnet synchronous motor and its AC side; the first switch and the second switch, the control circuit outputs a control signal to the regulation, the first switch and the second switch timing. The utility model adopts the battery and super capacitor composed of composite power for unmanned boat load power supply, taking into account the characteristics of high energy density batteries and super capacitors with high power density, while ensuring the unmanned boat driving range, can effectively improve the acceleration performance of electric unmanned ship, prolonging the service life of the battery, to achieve the advantages of complementary.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋监测无人船
本技术属于海洋监测设备
，具体地说，是涉及一种用于海洋监测的无人船。
技术介绍
目前，无人船在技术上有了很大的提高，在军事、民用及科研领域具有广泛的应用前景。现有的无人船大多采用模块化设计，功能具有多样性。同时，其动力系统也从传统的汽油或者柴油发动机推进系统开始转向电力推进、利用太阳能、风能等新能源动力系统，由此极大提高了无人船的续航能力。无人船在应用方面的广阔前景以及在轻量化、能源消耗等方面展现出的巨大优势，使得各国都致力于无人船的研究，目前正处于飞速发展的关键阶段。然而，目前采用电力推进系统设计的无人船（电动无人船），大多采用锂电池作为其电力存储装置。而现有的锂电池往往不能同时满足电动无人船的高能量密度和高功率密度的需求，并且锂电池的使用寿命较短，废旧电池丢弃也会引发污染等问题。因此通过能量管理系统，增强电力推进无人船续航里程成为急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于海洋监测的无人船，采用蓄电池和超级电容组成无人船的电力存储装置，以更好地满足无人船的用电需求。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现：一种海洋监测无人船，包括用于推动所述无人船行走的推进器、用于驱动所述推进器运行的永磁同步电机、蓄电池、超级电容、变流电路和控制电路；其中，所述蓄电池的正极连接第一开关；所述超级电容的正极连接第二开关；所述变流电路的直流侧通过所述第一开关连通所述蓄电池，并通过所述第二开关连通所述超级电容，其交流侧连接所述永磁同步电机的电源端子；所述控制电路输出控制信号至所述的第一开关和第二开关，调节所述第一开关和第二开关的通断时序。为了实现能量的回收再利用，延长无人船的续航时间，本技术在所述海洋监测无人船中还设置有升压电路，连接所述的超级电容；所述变流电路在永磁同步电机制动期间，将所述永磁同步电机制动时输出的交流电能整流成直流电能，通过所述升压电路升压后，为所述超级电容充电。为了对超级电容的充电进程实现合理控制，本技术在所述海洋监测无人船中还设置有电压检测装置，其连接在所述变流电路的直流侧，检测所述直流侧的直流母线电压，并传输至所述控制电路；所述控制电路在所述永磁同步电机制动期间且检测到所述直流母线电压低于设定的下限值时，控制所述升压电路停止运行，使所述超级电容停止充电。优选的，所述升压电路优选由所述第二开关、第三开关和电感连接而成；其中，所述第二开关和第三开关的开关通路串联后，连接在所述超级电容的正极与负极之间，所述第二开关和第三开关的开关通路相连接的中间节点通过所述电感连接变流电路的直流侧。进一步的，所述第三开关的控制端连接所述控制电路，所述控制电路在无人船停止运行期间，并且所述超级电容储能的能量高于蓄电池储存的能量，且差值大于设定阈值时，控制所述升压电路对所述超级电容输出的电能进行升压变换，并传输至所述蓄电池，为所述蓄电池充电，以将超级电容中的能量转移到蓄电池中储存，使蓄电池中储存的能量能够在较长的时间内维持较高的水平。为了对流过蓄电池和超级电容的电流实现有效调节，本技术在所述海洋监测无人船中还设置有第一电流检测装置和第二电流检测装置；其中，所述第一电流检测装置连接所述蓄电池的正极，检测流过所述蓄电池的正极的电流大小，并传输至所述控制电路，以用于调节所述第一开关的通断时序；所述第二电流检测装置连接所述超级电容的正极，检测流过所述超级电容的正极的电流大小，并传输至所述控制电路，以用于调节所述第二开关的通断时序。为了提高海洋监测无人船航行的稳定性以及对不同监测环境的适应性，本技术在所述无人船的底部安装有向水下延伸的深入部，所述深入部的前端面与无人船的船艏相接且位于同一平面，所述船艏和深入部的前端面以相同的斜率向下倾斜，所述深入部的底面从所述前端面向船尾方向延伸，并终止于船身的中部。优选的，在所述深入部的底面与前端面的交界面上开设有安装孔，在所述安装孔中安装有套筒，在所述套筒中安装有传感器。本技术将传感器安装在深入部的底面与前端面的交界面处，可以减小无人船在运行过程中产生的噪声振动对传感器的测量精度造成的影响。进一步的，所述无人船沿船艏至船尾的方向分成三个舱室，依次为船艏舱、仪器舱和主机舱，在无人船的顶面安装有无线通信收发器，所述蓄电池、超级电容、永磁同步电机、控制电路以及姿态采集系统优选安装在所述主机舱内，无人船所需的其余仪器优选安装在所述仪器舱内。优选的，所述推进器优选采用喷水推进器，包括两个，一左一右安装在无人船的船尾，并与主机舱内的永磁同步电机相连接。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是：本技术采用蓄电池和超级电容组成复合电源为无人船中的用电负载供电，兼顾了电池高能量密度和超级电容高功率密度的特性，在保证无人船续驶里程的基础上，能有效提升电动无人船加速性能，延长电池的使用寿命，实现了优势互补。结合附图阅读本技术实施方式的详细描述后，本技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本技术所提出的海洋监测无人船的一种实施例的总体结构示意图；图2是本技术所提出的海洋监测无人船中主供电部分的一种实施例的电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细地描述。如图1所示，本实施例的电动无人船设计成一个基本封闭的船型中空体，其船艏1形成向下的倾斜面，以减小航行过程中水流对船体产生的阻力。为了提高无人船在航行过程中的稳定性，本实施例在无人船的底部2加装有一个在竖直方向上向水下延伸的深入部3。所述深入部3在水平方向上从船艏1向船尾4方向延伸，且终止于船身的中部。将深入部3的前端面31也设计成向下倾斜的倾斜面，且斜率与船艏1所形成的倾斜面的斜率相同，并且使深入部3的前端面31与无人船的船艏1所形成的倾斜面处于同一平面中，即，将无人船的外壳线性设计成深V型，从而使无人船具备了吃水浅、阻力性能好、航速高、高速航行稳定等特点，提高了无人船的稳定性、耐波性和对不同工作环境的适应性，使其能够更好地满足地海洋监测领域的工作任务要求。考虑到无人船在运行过程中会产生噪声振动，这种噪声振动对于船上搭载的测量仪器（例如，用于检测不同海洋参数的各类传感器，如水温传感器、盐度和电导率传感器、pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器，测深仪等）的测量精度会产生不利影响，从而造成检测结果的误差率升高。为了解决此问题，本实施例选择在无人船运行过程中产生噪声振动最小的位置，例如所述深入部3的底面32与其前端面31所形成的交界面33的位置处，安装所需的测量仪器，以减小噪声振动对测量仪器产生的干扰。具体来讲，本实施例可以在所述交界面33处开设多个安装孔，在不同的安装孔中可以安装不同规格的变径套筒，将传感器安装在变径套筒中，由此可以实现不同传感器在无人船上的挂载，并便于传感器的更换。在本实施例的无人船所形成的中空腔室内可以间隔形成多个封闭的舱室，以用于不同的功能。本实施例以设置三个舱室为例，沿船艏1至船尾4的方向依次定为：船艏舱5、仪器舱6和主机舱7，图1中以竖直虚线划分。其中，主机舱7内可以安装无人船的控制系统71（例如，布设有控制电路的电路板等）、姿态采集系统72（例如，陀螺仪、重力传感器等）、电力存储装置（例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋监测无人船，其特征在于，包括：推进器，其用于推动所述无人船行走；永磁同步电机，其用于驱动所述推进器运行；蓄电池，其正极连接第一开关；超级电容，其正极连接第二开关；变流电路，其直流侧通过所述第一开关连通所述蓄电池，并通过所述第二开关连通所述超级电容，其交流侧连接所述永磁同步电机的电源端子；控制电路，其输出控制信号至所述的第一开关和第二开关，调节所述第一开关和第二开关的通断时序。

【技术特征摘要】
1.一种海洋监测无人船，其特征在于，包括：推进器，其用于推动所述无人船行走；永磁同步电机，其用于驱动所述推进器运行；蓄电池，其正极连接第一开关；超级电容，其正极连接第二开关；变流电路，其直流侧通过所述第一开关连通所述蓄电池，并通过所述第二开关连通所述超级电容，其交流侧连接所述永磁同步电机的电源端子；控制电路，其输出控制信号至所述的第一开关和第二开关，调节所述第一开关和第二开关的通断时序。2.根据权利要求1所述的海洋监测无人船，其特征在于，还包括：升压电路，其连接所述的超级电容。3.根据权利要求2所述的海洋监测无人船，其特征在于，还包括：电压检测装置，其连接在所述变流电路的直流侧，检测所述直流侧的直流母线电压，并传输至所述控制电路。4.根据权利要求2所述的海洋监测无人船，其特征在于，所述升压电路由所述第二开关、第三开关和电感连接而成；其中，所述第二开关和第三开关的开关通路串联后，连接在所述超级电容的正极与负极之间，所述第二开关和第三开关的开关通路相连接的中间节点通过所述电感连接变流电路的直流侧。5.根据权利要求4所述的海洋监测无人船，其特征在于，所述第三开关的控制端连接所述控制电路。6.根据权利要求1所述的海洋监测无人船，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕成兴，刘军礼，高乾，臧鹤超，李磊，张风丽，姚璞玉，张照文，周忠海，华志励，牟华，王闻，刘枫琛，刘铁生，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37