一种无人驾驶自主导航海洋观测平台制造技术

本发明专利技术公开了一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，通过置于海面下水轮机受波浪驱动海面浮动平台所拉动的上下运动，使进入水轮机壳的水流受上、下部导流叶片导引作用于单向旋转转子，将起伏运动转化为转子的单向旋转，转子通过传动机构将转动动能传递至经过变速机构提速的发电机组转子，使海洋波浪能转换成电能；电力系统还包括太阳能光伏系统，太阳能光伏系统产生的电能为观测平台的辅助电源，由海洋波浪能转换的电能为各种系统的主电源，以主电源与辅电源互补方式提供推进系统、智能控制系统的动力源。通过提供充足电能，本发明专利技术成为观测平台的遥控、多种方式通讯、可视化远程在线监控观测平台等，透明监管遍布我国境内全部海洋观测站点成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋观测
，特别涉及一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，能够提供充足电能作为动力源，实现海洋观测平台持续程序和遥控自主动力行动和完成设计或命令的观测任务，观测平台可以受监控中心的的遥控或程序既定观测线路的自主巡测，通过大功率电台、卫星短信互动平台或其他如短波通道等多种通讯方式实现可视化远程在线监控观测平台，完成各类海洋动力环境参数观测等传感器、仪器、取样器等设备的数据采集和数据、图像洲际互动。
技术介绍
海洋观测是人类研究和认知海洋、海洋气象、海洋动力环境的重要手段，但是浩瀚的海洋，给海洋的观测带来巨大的挑战。海洋观测平台是实现海洋观测的常用工具之一，无人驾驶移动海洋观测平台(即SelfPower Ocean Observation Platform以下将简称为SPOOP)是海洋动力环境等各种观测的一个基础智能观测装备。相对于普通的海洋观测、考察船模式和无动力观测固定站点而言，无人驾驶充足动力和电能的自主移动海洋观测平台,可以承载大功率海面雷达、海面下多声纳水下空间定位、地形观测系统和大功率在线卫星通讯或大功率海事专用通讯平台，因此它具有及其重要的现实意义和历史意义，是人类探索海洋、了解站地球71%表面积的家园的必须发展的基础装备。目前，在世界范围内，对于浩瀚海洋的观测，时空差巨大，受自然的制约，无法通过电缆向其供电，现有海洋观测平台一般依靠有限容量的蓄电池提供的电能作为动力源，远远不能满足海洋观测所需的基本条件，极大限制了对海洋动力环境观测的能力。主要的海洋观测手段还是依赖成本昂贵但是观测时间和周期不能保障的观测船和固定短期的固定观测站。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够供给充足电能、功能强大、运行安全可靠、优质经济、可实现持续行动和工作的无人驾驶自主导航海洋观测平台，该无人驾驶自主导航海洋观测平台是一种新的自主动力基于卫星短信互动和兼顾各种海事电台通讯的海洋观测平台，可以满足海洋观测所需要的长期、远程、自主动力和无人驾驶的需求。本专利技术的上述目的通过如下的技术方案来实现:一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，包括海面浮动平台、设置在海面浮动平台上的电力系统、推进系统和用于海洋观测、导航及通信的智能控制系统，所述电力系统包括海洋波浪能发电机组、传动机构和水轮机，其特征在于:所述水轮机包括筒形机壳、设于机壳内上、下部的两组导流叶片和设于两组导流叶片之间的单向旋转转子，通过置于海面下水轮机受波浪驱动海面浮动平台所拉动的上下运动，使进入水轮机壳的水流受上、下部导流叶片导引作用于单向旋转转子，实现将起伏运动转化为单向旋转转子的单向旋转，单向旋转转子通过传动机构将转动动能传递至经过变速机构提速的发电机组转子，从而使海洋波浪能转换成电能；所述电力系统还包括设于海面浮动平台上的太阳能光伏系统，所述太阳能光伏系统产生的电能为观测平台的辅助电源，由海洋波浪能转换的电能为各种系统的主电源，以主电源与辅电源互补方式提供推进系统、智能控制系统的动力源，所述海洋观测平台能依据智能控制系统预设的海洋观测轨迹和嵌入GPS导航运动或者根据远程路基中心命令遥控运动，并向远程路基中心传送观测数据和接收指令。本专利技术采用太阳能光伏系统产生的电能为辅电源，由海洋波浪能转换的电能为主电源，以主电源与辅电源互补方式提供动力源，因此可以提供充足电能，使得海洋观测平台能够承载大功率海面雷达，海面下多声纳水下空间定位、地形观测系统和大功率在线卫星通讯或专用通讯平台，实现智能化的自动海面空间定位和自动依照远程设定的卫星定位轨迹进行长时间的海洋观测，成为观测平台的遥控、多种方式通讯、可视化远程在线监控观测平台等，使透明监管遍布我国境内的全部海洋观测站点将成为可能，为我国海洋观测技术达到国际领先水平奠定了坚实基础。本专利技术所述的太阳能光伏系统由薄膜太阳能电池和用于安装薄膜太阳能电池的承载体组成，所述承载体固定在所述海面浮动平台的台面上，所述薄膜太阳能电池铺设在承载体上。作为本专利技术的优选实施方式，所述承载体是正置的空心正方棱锥体并罩括在所述海面浮动平台上，所述发电机组位于所述承载体内，所述薄膜太阳能电池均匀分布在所述承载体的各个外表面上，太阳光线以任何角度照射在薄膜太阳能电池上使得承载体的一半面积能够接受太阳光能。本专利技术所述的电力系统还包括设置在承载体内用于储蓄电能的高能电池组和控制电箱，所述薄膜太阳能电池和发电机组分别电连接至高能电池组进行电能储蓄，所述高能电池组还与控制电箱连接，通过控制电箱向推进系统、智能控制系统输出电能。所述单向旋转转子以水轮机的中心旋转轴为中心沿与中心旋转轴相垂直的方向分布成圆盘涡轮形，每个单向旋转转子涡轮呈翼型叶状并具有相同的排列方向；所述的上、下部导流叶片以单向旋转转子所在的平面对称分布成镜像设置，每个导流叶片的形状为弧形且凹向单向旋转转子的中心旋转轴；在水轮机的中心旋转轴的外表面分别设有锥体状的上收缩体和锥体状的下收缩体，使得进入水轮机的水流得以大大加速，上收缩体位于中心旋转轴和上部导流叶片之间，下收缩体位于中心旋转轴和下部导流叶片之间。本专利技术所述的传动机构采用万向节级联形式或者水轮机直接安装在海面浮动平台的底面上，所述传动机构包括传动轴和三个以上设于传动轴上用于调节水轮机在海面下放置深度的万向节，所述传动机构的一端与发电机组的转动输入端相连接，另一端与水轮机单向旋转转子的中心旋转轴连接。万向节采用三个以上，使得除了海面浮动平台垂直方向的运动以外的其它运动都被滤除，能够进一步确保水轮机工作的稳定性。本专利技术所述的推进系统包括平台驱动对称螺旋桨和螺旋桨安装架，所述螺旋桨安装架设置在海面浮动平台的底部并伸入海平面以下，所述螺旋桨安装架沿海面浮动平台圆周均匀分布成60°角三角分布，通过动力控制可以实现观测平台在海洋中的相对稳定和姿态完全可控，所述螺旋桨竖向安装在螺旋桨安装架的伸出端上，所述螺旋桨根据GPS导航指令调整运动方向并采用模糊控制原理控制加速和减速，同时实现稳定运动和波浪能发电。所述智能控制系统包括水下声纳系统，所述水下声纳系统包括声纳和声纳安装架，所述声纳安装架设置在海面浮动平台的底部边沿上并沿海面浮动平台圆周均匀分布，所述声纳安装架由竖向支架和横向支架组成，在所述竖向支架上安装有用于检测周边岛礁可能性防碰撞动态的水平声纳，在所述横向支架上安装有用于检测海底地形避免碰撞岛礁的垂直声纳。水平声纳和垂直声纳能够交叉工作，有效提高声纳系统的辨识率和可靠性，同时也可以完成对洋流运动速度的多普勒探测、海水温度高精度探测、密度高精度探测和波浪的闻精度探测。所述智能控制系统还包括采用高频声纳的特殊扫频超声波脉冲发射，以避免生物附着在海面浮动平台上和微生物在海面浮动平台及波浪能发电机系统上的衍生和附着。本专利技术所述的智能控制系统还包括海洋分层观测传感器施放系统，它包括传感器、传感器安装架及纤维缆绳绞盘和绞盘测控、自动收放系统，所述传感器安装架设于海面浮动平台底部边沿并水平向外伸出，所述传感器通过所述纤维缆绳悬吊在传感器安装架的伸出端上，传感器根据预置的程序或远程命令，完成海面下O 3000米深度海洋参数的观测和检测。本专利技术所述的智能控制系统还包括可视化远程观测系统，所述可视化远程观测系统包括摄像头，所述摄像头包括海本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，包括海面浮动平台、设置在海面浮动平台上的电力系统、推进系统和用于海洋观测、导航及通信的智能控制系统，所述电力系统包括海洋波浪能发电机组、传动机构和水轮机，其特征在于：所述水轮机包括筒形机壳、设于机壳内上、下部的两组导流叶片和设于两组导流叶片之间的单向旋转转子，通过置于海面下水轮机受波浪驱动海面浮动平台所拉动的上下运动，使进入水轮机壳的水流受上、下部导流叶片导引作用于单向旋转转子，实现将起伏运动转化为单向旋转转子的单向旋转，单向旋转转子通过传动机构将转动动能传递至经过变速机构提速的发电机组转子，从而使海洋波浪能转换成电能；所述电力系统还包括设于海面浮动平台上的太阳能光伏系统，所述太阳能光伏系统产生的电能为观测平台的辅助电源，由海洋波浪能转换的电能为各种系统的主电源，以主电源与辅电源互补方式提供推进系统、智能控制系统的动力源，所述海洋观测平台能依据智能控制系统预设的海洋观测轨迹和嵌入GPS导航运动或者根据远程路基中心命令遥控运动，并向远程路基中心传送观测数据和接收指令。

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶自主导航海洋观测平台，包括海面浮动平台、设置在海面浮动平台上的电力系统、推进系统和用于海洋观测、导航及通信的智能控制系统，所述电力系统包括海洋波浪能发电机组、传动机构和水轮机，其特征在于:所述水轮机包括筒形机壳、设于机壳内上、下部的两组导流叶片和设于两组导流叶片之间的单向旋转转子，通过置于海面下水轮机受波浪驱动海面浮动平台所拉动的上下运动，使进入水轮机壳的水流受上、下部导流叶片导引作用于单向旋转转子，实现将起伏运动转化为单向旋转转子的单向旋转，单向旋转转子通过传动机构将转动动能传递至经过变速机构提速的发电机组转子，从而使海洋波浪能转换成电能；所述电力系统还包括设于海面浮动平台上的太阳能光伏系统，所述太阳能光伏系统产生的电能为观测平台的辅助电源，由海洋波浪能转换的电能为各种系统的主电源，以主电源与辅电源互补方式提供推进系统、智能控制系统的动力源，所述海洋观测平台能依据智能控制系统预设的海洋观测轨迹和嵌入GPS导航运动或者根据远程路基中心命令遥控运动，并向远程路基中心传送观测数据和接收指令。2.根据权利要求1所述的无人驾驶自主导航海洋观测平台，其特征在于:所述的太阳能光伏系统由薄膜太阳能电池和用于安装薄膜太阳能电池的承载体组成，所述承载体固定在所述海面浮动平台的台面上，所述薄膜太阳能电池铺设在承载体表面。3.根据权利要求2所述的无人驾驶自主导航海洋观测平台，其特征在于:所述承载体是正置的空心正方棱锥体并罩括在所述海面浮动平台上，所述发电机组位于所述承载体内，所述薄膜太阳能电池均匀分布在所述承载体的各个外表面上，太阳光线以任何角度照射在薄膜太阳能电池上使得承载体的一半面积能够接受太阳光能。4.根据权利要求3所述的无人驾驶自主导航海洋观测平台，其特征在于:所述电力系统还包括设置在承载体内用于储蓄电能的高能电池组和控制电箱，所述薄膜太阳能电池和发电机组分别电连接至高能电池组进行电能储蓄，所述高能电池组还与控制电箱连接，通过控制电箱向推进系统、智能控制系统输出电能。5.根据权利要求Γ4任一所述的无人驾驶自主导航海洋观测平台，其特征在于:所述单向旋转转子以水轮机的中心旋转轴为中心沿与中心旋转轴相垂直的方向分布成圆盘涡轮形，每个单向旋转转子 涡轮呈翼型叶状并具有相同的排列方向；所述的上、下部导流叶片以单向旋转转子所在的平面对称分布成镜像设置，每个导流叶片的形状为弧形且凹向单向旋转转子的中心旋转轴；在水轮机的中心旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑贵林，王丽娟，梁健，
申请(专利权)人：郑贵林，
类型：发明
国别省市：