The invention discloses an all-weather long-range unmanned sailboat, an unmanned sailboat, which is composed of wing sail, main hull, keel, ballast, wind direction anemometer, sail rotating mechanism, solar panels, batteries, related processors and sensors. The ship type is modified by the conventional sailing vessel to make it more suitable for uncontrolled operation. Because the unmanned sailing boat is powered by wind and equipped with solar cells, its working time will be greatly extended compared with other unmanned sailing boats, and it can achieve all-weather, long-range work. This kind of unmanned sailboat has low cost and long working time. It can be used for marine environment exploration, surface patrol and other tasks to achieve intelligent, automated and low-cost reliable marine monitoring in large areas.
【技术实现步骤摘要】
一种全天候长航程无人帆船设计方法
一种可全天候、长航程工作的无人控制帆船,可长时期、低消耗地自主巡航在海洋上,可用于海洋环境的探察、水面巡逻等任务。
技术介绍
帆船是一种以风力为推进方式的水上交通运输工具,现主要用于运动竞技与休闲娱乐。前者注重速度,而后者注重安全及舒适性。帆船主要由船体、风帆、桅杆、横杆、稳向板、舵等构件组成。目前关于无人控制海洋航行器已经有了不小的进展,包括水面上的无人船、水下的遥控无人潜水器ROV、自主式水下潜器AUV等等。其中水面无人船基本上均以常规船型为基础,以螺旋桨为推进方式,这些无人船依靠电力或内燃机作为推动力,但由于发动机所需燃料数量或者电池容量的限制,其在航行距离和航行时间上受到了制约,难以做到全天候、长航程的工作。与之相反的是,一艘无人帆船因为以风为动力,基本在动力方面不会太多的消耗船上的资源,由此可以有更多的能源来支持传感器、计算机等设备的工作,从而大大的延长了无人帆船的工作时间,使其比起常规无人船更易做到全天候、长航程的运行。但目前关于无人帆船方面的研究较少,而且大部分成果均处于国外,国内在无人帆船领域的进展较少。
技术实现思路
有鉴于此,为了达到上述方案的效果,本专利技术提供一种解决或部分解决上述问题的一种全天候长航程无人帆船设计方法:步骤一:船体的设计无人操纵帆船,是完全无人驾驶的,也就是实现整条船是一艘无人水面艇;因此在设计船型时,需要考虑尽量保持帆船有较高的抗倾覆能力、较好的操纵性能,和远距离航行的能力;由于帆船主要用于海洋环境的探察、水面巡逻等任务,且为无人操纵;因此,其载重量为10kg或以上,排水量设计为15 ...
【技术保护点】
1.一种全天候长航程无人帆船设计方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤一:船体的设计无人帆船载重量设计为10kg或以上,排水量设计为15kg,压载占排水量的1/3,所述无人帆船航速设计为傅汝德数0.2‑0.3;另外,所述无人帆船需要全天候长航程的工作,所述无人帆船所述船体设计为横剖型线;步骤二:帆和帆装的设计所述无人帆船的帆设计为半平衡模式,所述半平衡帆有一个可活动的桅杆,上面有主帆和三角帆;端面板能引导风通过所述帆的受力面,提高所述帆的效率和功率;所述主帆比所述三角帆受力大,合力在所述主帆的背面,相比传统帆,控帆索具锁上的力减少50%;且本设计所述帆为矩形半平衡帆;另外,所述无人帆船采用翼帆帆装设计,且所述翼帆升力系数设计为1.15,所述翼帆是刚性的,拥有类似飞机翼型的截面,更具有空气动力学特性,所述翼帆效率在来风入射角能达到最大,且所述翼帆具有圆润的迎风导边;步骤三:T型龙骨设计所述无人帆船选用翼龙骨设计,所述翼龙骨由压载和水翼构成;所述水翼的翼型设计为NACA65‑020,其中NACA是美国国家航空咨询委员会开发的一系列翼型代号,6代表设计的升力系数为6*(3/20),5表示最大弯 ...
【技术特征摘要】
1.一种全天候长航程无人帆船设计方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤一:船体的设计无人帆船载重量设计为10kg或以上,排水量设计为15kg,压载占排水量的1/3,所述无人帆船航速设计为傅汝德数0.2-0.3;另外,所述无人帆船需要全天候长航程的工作,所述无人帆船所述船体设计为横剖型线;步骤二:帆和帆装的设计所述无人帆船的帆设计为半平衡模式,所述半平衡帆有一个可活动的桅杆,上面有主帆和三角帆;端面板能引导风通过所述帆的受力面,提高所述帆的效率和功率;所述主帆比所述三角帆受力大,合力在所述主帆的背面,相比传统帆,控帆索具锁上的力减少50%;且本设计所述帆为矩形半平衡帆;另外,所述无人帆船采用翼帆帆装设计,且所述翼帆升力系数设计为1.15,所述翼帆是刚性的,拥有类似飞机翼型的截面,更具有空气动力学特性,所述翼帆效率在来风入射角能达到最大,且所述翼帆具有圆润的迎风导边;步骤三:T型龙骨设计所述无人帆船选用翼龙骨设计,所述翼龙骨由压载和水翼构成;所述水翼的翼型设计为NACA65-020,其中NACA是美国国家航空咨询委员会开发的一系列翼型代号,6代表设计的升力系数为6*(3/20),5表示最大弯度位置为5/20,0代表中弧线为简单形,20代表相对厚度为20%的弦长;所述翼型设计失速角小,阻力小,符合翼龙骨的工作状态要求;所述翼型龙骨型船体船底放置一块固定的稳向板和压铅,体积较大、稳定性强;另外,所述翼型龙骨型船体船底深入水下部分设计有压载块,当船向一边倾斜时,所述龙骨的重量会把船重新扶正;根据结构与稳定性的性能原理,重心越低,结构越稳定;所述船型船体重心较低,稳性较好;步骤四:硬件设施的设计所述无人帆船内部硬件设施主要设计有风速风向仪、太阳能电池板、风帆转动机构、IMU姿态解算传感器、GPRS以及通信装置;所述风速风向仪主要利用风速和风向两个传感器确定当地的风矢量,风速大小由转杯式风速计...
【专利技术属性】
技术研发人员:秦洪德,李骋鹏,邓忠超,朱仲本,曹金梦,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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