光伏混合动力小型无人科考船制造技术

本发明专利技术公开了一种光伏混合动力小型无人科考船，包括船体头部、船甲板、主体船舱、船体尾部，船体头部类似一可以减小横切面面积的梭子型，所述船甲板下方为主体船舱，该内部为空心结构，用于放置船体所需的电路板、电路连接线，所述船甲板上方放置有设备单元，包括水质监测浮标、照明灯、远光灯、无人机舱、线缆舱、主控制器模板、GPS卫星定位模块，主体船舱中设有一隔层，放置一水下机器人装置，船体尾部设有挡板，该挡板采用电磁铁的方式吸引在船侧壁上，并通过铰链连接的方式和船侧壁相连接。无人科考船船体五个舱顶分别安装有太阳能电池板，采用光伏发电作为补充能源，节能减排，提高续航时长和使用寿命；搭载超声波传感器和红外线传感器。

【技术实现步骤摘要】
光伏混合动力小型无人科考船
本专利技术涉及船舶工程
，具体涉及一种光伏混合动力小型无人科考船。
技术介绍
无人船的技术现已达到较高水平，单一用途的无人船现已应用于水质监测，海上安保，水产养殖等领域，市场上也已出现了初级协同工作的无人船系统设计。本专利技术是一种高度协同化和集成化的无人船系统，通过该无人船系统搭载的各种类型设备实现需要的功能，获取需要采集的数据，具有不可替代的先进性和集成性。本专利技术为了解决单一种类航行设备功能单一，互相之间毫无关联，不能解决协同作业的问题，采用无人船作为本体，搭载水下机器人，浮标装置和无人机，在水下工作采用水下机器人水宝实现，浮标和实现水表层的水质和水况监测，无人机可实现高空观察，结合此四种装置的独特工作优势构成的协同工作系统，实现一船多用，节省人力成本，提高科考效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种搭载多设备的光伏混合动力小型科考无人船系统，通过超声波模块和红外线传感器实现避障功能，通过释放相应的设备达成相应的功能。本专利技术是通过如下技术方案完成的：光伏混合动力小型无人科考船，包括船体头部、船甲板、主体船舱、船体尾部，船体头部类似一可以减小横切面面积的梭子型，用于减小横切面面积来减小风的阻力，所述船甲板下方为主体船舱，该内部为空心结构，用于放置船体所需的电路板、电路连接线，所述船甲板上方放置有设备单元，该设备单元包括水质监测浮标、照明灯、远光灯、无人机舱、线缆舱、主控制器模板、GPS卫星定位模块，主体船舱中设有一隔层，该隔层上放置一水下机器人装置，所述无人机舱、线缆舱和水质监测浮标的顶部均安装有太阳能电池板，无人机舱、线缆舱的舱顶的太阳能电池板将太阳能转换为电能，并将电能传输给所述设备单元，实现辅助供电的作用，节约了能源，水质监测浮标顶部的太阳能电池板将太阳能转换为电能，供给自身使用，因其不工作状态下处于休眠状态，所需电能少，因此仅需太阳能电池板供电，所述线缆舱为一三棱锥形舱，所述线缆舱外面设有三块仓板，所述线缆舱内部设有三根线缆，所述船体尾部设有挡板，该挡板采用电磁铁的方式吸引在船侧壁上，并通过铰链连接的方式和船侧壁相连接。优选地，所述水下机器人装置和水质监测浮标将要展开工作时，线缆舱下放，同时船体底部的舱门打开，水下机器人装置降落至水下，自行启动开始工作，数据通过缆线传输给所述主控制器模板进行数据的传输和收发；所述水下机器人装置结束工作并返航的过程中，所述主控制器模板发送信号，线缆反方向缠绕，顺利回收水下机器人装置，同时船体底部的舱门闭合，完成水下机器人装置的释放和回收，在无人科考船到达指定位置时，所述线缆舱三个面同时打开，三个线缆暴露在外界，方便水下机器人装置及水质监测浮标的释放与回收，当无人科考船到达指定位置时，所述无人机舱打开，无人机自行飞出执行探测任务，并在执行好任务后自行返回，无人机通过摄像头和GPS卫星定位模块能够准确降落在船上的机库内，当无人机安全平稳降落至无人机舱时，无人机舱顶部闭合，此过程通过一压力传感器实现，当压力大到阈值时舱顶合起，并继续接收太阳能电池板供电，所述无人机舱的基座底部与主体船舱内部的电路连接线相连，当无人机降落至无人机舱内部时，可通过无线充电方式，实现无人机的电能恢复。优选地，所述船甲板上设有若干小孔，用于连接主体船舱和船甲板上的设备单元。优选地，所述船甲板上方设有两个水质监测浮标、两盏照明灯、一盏远光灯、两个无人机舱和一个线缆舱，优选地，所述照明灯、远光灯均是在夜间、雾天能见度低的条件下开启，所述照明灯的主要作用为照亮船上的舱和甲板，便于无人机的摄像头识别并精准降落，所述远光灯用于照明当前水况，同时便于其他物体识别，还具有驱逐水下生物的作用。优选地，所述线缆舱内部的三根线缆，均为ROV线缆，其中两根线缆连接水质监测浮标，一根线缆用于连接水下机器人装置，优选地，所述三块仓板靠近水质监测浮标一侧的连接缝隙上设有两个线路孔，线缆从线路孔伸出牵引水质监测浮标，三块仓板夹紧两根线缆，从而实现水质监测浮标的固定。优选地，当无人科考船达到指定位置时，所述水质监测浮标自动被唤醒，引申出两对平衡轮引导水质监测浮标的运动，此时船体尾部用于吸引挡板上的电磁铁消磁，由于受到重力作用挡板将会向后翻转，由于受到铰连接的限制使得挡板和船体尾部相连接并浸入水中，此时挡板与船体尾部所成的角度为180°，即在同一平面上，由此方便了水质监测浮标的释放与回收，并且伸入水中挡，挡板与船侧壁顶部采用铰接连接方式，小车式水质监测浮标缓缓向船体尾部方向行驶，随后开入水环境中，水质监测浮标与船体同样采用线缆连接，当需要回收时，所述主控制器模板发送命令控制线缆缠绕，由于水质监测浮标的工作位置位于水面之上，因为当线缆牵动的过程中由于平衡四轮的作用浮标可轻易地滚上斜坡，从而完成回收。优选地，所述船体头部加装红外线传感器和超声波传感器，用于实现自动避障，当红外线传感器和超声波传感器检测到正前方有障碍物时，数据将传输给所述主控制器模板，并用超声波传感器可测得与障碍物的相应距离，由此控制船体减速避免碰撞，与此同时船体偏转过一个角度，再次进行检测，直到前方检测不到障碍物为止。优选地，所述GPS卫星定位模块检测自身位置与目标位置的相对位置，并将检测数据传送给所述主控制器模块，所述主控制器模板接收相应检测数据并对航向做出调整，使得船体朝目标终点方向前进。有益效果：(1)无人科考船船体五个舱顶分别安装有太阳能电池板，采用光伏发电作为补充能源，节能减排，提高续航时长和使用寿命。(2)搭载超声波传感器和红外线传感器，可实现自动避障功能。(3)通过GPS全球卫星定位系统实现自主巡航。(4)搭载太阳能数据传输浮标可实现水质数据的实时传输。(5)采用引导式挡板、滚轮式浮标和三棱锥形舱中的线缆实现浮标的释放回收。(6)设有两个无人机充电舱，可通过自主电源给无人机充电不需单独取下。(7)配备照明灯和远光灯方便夜间工作。附图说明图1为本申请无人科考船的整体结构示意图。图2为本申请无人科考船的俯视图。图3为无人科考船工作时，挡板与船体尾部有一定夹角的结构示意图。图4为无人科考船达到指定位置时，挡板与船体尾部在同一平面上的结构示意图。图中：1水下机器人装置；2水质监测浮标；3无人机舱；4线缆舱；5照明灯；6远光灯；7超声波传感器；8红外线传感器；9挡板；10无人科考船；11电磁铁；12引导斜坡；13铰链。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-2所示，图中包括船体头部、船甲板、主体船舱、船体尾部，船体头部类似一可以减小横切面面积的梭子型，用于减小横切面面积来减小风的阻力，船甲板下方为主体船舱，该内部为空心结构，用于放置船体所需的电路板、电路连接线，船甲板上方放置有设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光伏混合动力小型无人科考船，其特征在于，包括船体头部、船甲板、主体船舱、船体尾部，船体头部类似一可以减小横切面面积的梭子型，所述船甲板下方为主体船舱，该内部为空心结构，用于放置船体所需的电路板、电路连接线，所述船甲板上方放置有设备单元，该设备单元包括水质监测浮标、照明灯、远光灯、无人机舱、线缆舱、主控制器模板、GPS卫星定位模块，主体船舱中设有一隔层，该隔层上放置一水下机器人装置，所述无人机舱、线缆舱和水质监测浮标的顶部均安装有太阳能电池板，无人机舱、线缆舱的舱顶的太阳能电池板将太阳能转换为电能，并将电能传输给所述设备单元，实现辅助供电的作用，水质监测浮标顶部的太阳能电池板将太阳能转换为电能，供给自身使用，所述线缆舱为一三棱锥形舱，所述线缆舱外面设有三块仓板，所述线缆舱内部设有三根线缆，所述船体尾部设有挡板，该挡板采用电磁铁的方式吸引在船侧壁上，并通过铰链连接的方式和船侧壁相连接。/n

【技术特征摘要】
1.光伏混合动力小型无人科考船，其特征在于，包括船体头部、船甲板、主体船舱、船体尾部，船体头部类似一可以减小横切面面积的梭子型，所述船甲板下方为主体船舱，该内部为空心结构，用于放置船体所需的电路板、电路连接线，所述船甲板上方放置有设备单元，该设备单元包括水质监测浮标、照明灯、远光灯、无人机舱、线缆舱、主控制器模板、GPS卫星定位模块，主体船舱中设有一隔层，该隔层上放置一水下机器人装置，所述无人机舱、线缆舱和水质监测浮标的顶部均安装有太阳能电池板，无人机舱、线缆舱的舱顶的太阳能电池板将太阳能转换为电能，并将电能传输给所述设备单元，实现辅助供电的作用，水质监测浮标顶部的太阳能电池板将太阳能转换为电能，供给自身使用，所述线缆舱为一三棱锥形舱，所述线缆舱外面设有三块仓板，所述线缆舱内部设有三根线缆，所述船体尾部设有挡板，该挡板采用电磁铁的方式吸引在船侧壁上，并通过铰链连接的方式和船侧壁相连接。


2.根据权利要求1所述的光伏混合动力小型无人科考船，其特征在于，所述水下机器人装置和水质监测浮标将要展开工作时，线缆舱下放，同时船体底部的舱门打开，水下机器人装置降落至水下，自行启动开始工作，数据通过缆线传输给所述主控制器模板进行数据的传输和收发；所述水下机器人装置结束工作并返航的过程中，所述主控制器模板发送信号，线缆反方向缠绕，顺利回收水下机器人装置，同时船体底部的舱门闭合，完成水下机器人装置的释放和回收，在无人科考船到达指定位置时，所述线缆舱三个面同时打开，三个线缆暴露在外界，方便水下机器人装置及水质监测浮标的释放与回收，当无人科考船到达指定位置时，所述无人机舱打开，无人机自行飞出执行探测任务，并在执行好任务后自行返回，无人机通过摄像头和GPS卫星定位模块能够准确降落在船上的机库内，当无人机安全平稳降落至无人机舱时，无人机舱顶部闭合，此过程通过一压力传感器实现，当压力大到阈值时舱顶合起，并继续接收太阳能电池板供电，所述无人机舱的基座底部与主体船舱内部的电路连接线相连，当无人机降落至无人机舱内部时，可通过无线充电方式，实现无人机的电能恢复。


3.根据权利要求1所述的光伏混合动力小型无人科考船，其特征在于，所述船甲板上设有若干小孔，用于连接主体船舱和船甲板上的设备单元。


4.根据权利要求1所述的光伏混合动力小型无人科考船，其特征在于，所述船甲板上方设有两个水质监测浮标、两盏照明灯、一盏远光灯、两个无人机舱和一个线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清云，陈凌轩，谢辰旻，张慕洁，强嘉钰，高睿泽，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海;31