一种利用风能直接驱动的海上无人航行器的制作方法

本发明涉及一种海上航行器，特别是涉及一种利用风能直接驱动的海上无人航行器。

背景技术：

随着科学技术不断发展，近年来，人们把目光投向了海洋资源开发以及海洋环境监测的各种海洋设备的研发。目前，针对这些方面的研究主要集中于像水下机器人、水面机动艇和海上定点浮标等。很多的水下机器人和水面机动艇会由于受到自身所携带燃料和电池限制，不能够持续地作业。海上定点浮标无法实现对大片水域环境的监测，并且浮标投放、定点和回收也成为问题。随着不可再生能源的日益枯竭，人们对于可再生能源，例如风能、太阳能、潮汐能等的开发利用越来越广泛，本发明创新性地设计出一种利用风能直接驱动的海上无人航行器。

技术实现要素：

为了避免现有技术存在的不足，克服燃料和电池的限制、不能够持续作业、回收困难、探测范围较小的问题，同时避免时下能源日益枯竭、绿色能源利用率低的问题。本发明提供一种利用风能直接驱动的海上无人航行器，并且此航行器具有较强的机动性和连续航行能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用风能直接驱动的海上无人航行器，包括主体装置，信息采集装置，数据处理装置和驱动执行装置；

所述的主体装置包括左浮体、右浮体、电池仓、蓄电池、电池仓盖、平台支持架I、平台支持架II、平台支持架III、平台板、太阳能电池板、桅杆筒、桅杆、滑轮支架、滑轮、横杆和帆。左浮体和右浮体采用类似船型结构，能够减小航行阻力，共同构成抗倾覆能力较强的双体船；左、右浮体各具有一个电池仓，用于安装两块蓄电池，并各配有一个电池仓盖用于密封；平台支架I、平台支架II、平台支架III通过螺栓使左浮体、右浮体与平台板连接在一起；太阳能电池板安装在平台板的前端，将太阳能转化为电能并可储存到蓄电池当中，为航行器上电机及控制通讯器等电子设备供电；桅杆筒固定在平台板上，桅杆插在桅杆筒中实现竖立；滑轮通过滑轮支架固定在桅杆上面，并与横杆共同支撑起帆；帆在航行中提供动力并实现能量的转化利用。

所述信息采集装置包括风向仪、GPS定位器、帆角传感器、舵角传感器。在航行过程中，由风向仪测得实时的风速、风向数据，GPS定位器测得实时位置，帆角传感器和舵角传感器测得各自实时角度，并将这些数据传输到控制通讯器当中，再由控制通讯器进行下一步的处理。

所述数据处理装置包括控制通讯器，控制通讯器里集成了STM32开发板,可分析来自信息采集装置的各种数据，得到最佳转帆角度、转舵角度，并与地面基站进行信息数据交换，将命令传递给驱动执行装置使得航行器沿预定轨迹航行。

所述驱动执行装置包括翼帆驱动电机、翼帆驱动电机支架、小直齿轮、大直齿轮、横杆套筒、舵驱动电机、舵驱动电机支架、小锥齿轮、大锥齿轮、舵轴、止动套筒、舵法兰、舵叶固定板、舵叶。翼帆驱动电机通过翼帆驱动电机支架固定在平台板上，当翼帆驱动电机获取控制通讯器的指令并转动时，翼帆驱动电机带动小直齿轮转动，大直齿轮与横杆套筒之间通过键连接进而带动横杆转动，以此来实现帆的转动；根据控制通讯器的指令，舵驱动电机转动一定的角度，带动小锥齿轮转动，小锥齿轮又带动大锥齿轮转动，大锥齿轮与舵轴之间采用键连接，进而带动舵叶的转动；舵轴通过舵法兰固定在平台板上，舵轴的下方有舵叶固定板用于固定舵叶；止动套筒是用来固定大锥齿轮，防止在舵轴上上下移动。

一种风能直接驱动的海上无人航行器利用绿色能源风能作为直接驱动力，并由风向仪提供实时的风速风向数据，由控制通讯器得到最佳转帆角度和转舵角度，达到让航行器沿预定轨迹航行的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明的浮体结构示意图。

图3是本发明的翼帆驱动装置示意图。

图4是本发明的舵驱动装置示意图。

图中1.桅杆，2.桅杆筒，3.风向仪，4.太阳能电池板，5.平台支持架I，6.平台支持架II，7.电池仓盖，8.平台支持架III，9.平台板，10.左浮体，11.舵叶Ⅰ，12.控制通讯器，13.右浮体，14.帆，15.滑轮，16.滑轮支架，17.蓄电池，18.电池仓，19.横杆套筒，20.大直齿轮，21.小直齿轮，22.翼帆驱动电机，23.翼帆驱动电机架，24.横杆，25.舵驱动电机，26.舵驱动电机架，27.舵轴，28.止动套筒，29.大锥齿轮，30.小锥齿轮，31.舵法兰，32.舵叶固定板，33.舵叶。

具体实施方式

参阅图1-图4，本实施例一种风能直接驱动的海上无人航行器，包括主体装置，信息采集装置，数据处理装置和驱动执行装置；

所述的主体装置包括左浮体(10)、右浮体(13)、电池仓(18)、蓄电池(17)、电池仓盖(7)、平台支持架I(5)、平台支持架II(6)、平台支持架III(8)、平台板(9)、太阳能电池板(4)、桅杆筒(2)、桅杆(1)、滑轮支架(16)、滑轮(15)、横杆(24)和帆(14)。左浮体(10)和右浮体(13)采用类似船型结构，能够减小航行阻力，共同构成抗倾覆能力较强的双体船；左、右浮体(10、13)各具有一个电池仓(18)，用于安装两块蓄电池(17)，并各配有一个电池仓盖(7)用于密封；平台支架I(5)、平台支架II(6)、平台支架III(8)通过螺栓使左、右浮体(10、13)与平台板(9)连接在一起；太阳能电池板(4)安装在平台板(9)的前端，将太阳能转化为电能并可储存到蓄电池(17)当中，为航行器上电机及控制通讯器(12)等电子设备供电；桅杆(1)筒固定在平台板(9)上，桅杆(1)插在桅杆筒(2)中实现竖立；滑轮(15)通过滑轮支架(16)固定在桅杆(1)上面，并与横杆(24)共同支撑起帆(14)；帆(14)在航行中提供动力并实现能量的转化利用。

所述信息采集装置包括风向仪(3)、GPS定位器、帆角传感器、舵角传感器。在航行过程中，由风向仪(3)测得实时的风速、风向数据，GPS定位器测得实时位置，帆角传感器和舵角传感器测得实时角度，并将这些数据传输到控制通讯器(12)当中，再由控制通讯器(12)进行下一步的处理。

所述数据处理装置包括控制通讯器(12)，控制通讯器(12)里集成了STM32开发板,可分析来自信息采集装置的各种数据，得到最佳转帆角度、转舵角度，并与地面基站进行信息数据交换，将命令传递给驱动执行装置使得航行器沿预定轨迹航行。

所述驱动执行装置包括翼帆驱动电机(22)、翼帆驱动电机支架(23)、小直齿轮(21)、大直齿轮(20)、横杆套筒(19)、舵驱动电机(25)、舵驱动电机支架(26)、小锥齿轮(30)、大锥齿轮(29)、舵轴(27)、止动套筒(28)、舵法兰(31)、舵叶固定板(32)、舵叶(33)。翼帆驱动电机(22)通过翼帆驱动电机支架(23)固定在平台板(9)上，当翼帆驱动电机(22)获取控制通讯器(12)的指令并转动时，翼帆驱动电机(22)带动小直齿轮(21)转动，大直齿轮(20)与横杆套筒(19)之间通过键连接进而带动横杆(24)转动，以此来实现帆的转动；根据控制通讯器(12)的指令，舵驱动电机(25)转动一定的角度，带动小锥齿轮(30)转动，小锥齿轮(30)又带动大锥齿轮(29)转动，大锥齿轮(29)与舵轴(27)之间采用键连接，进而带动舵叶(33)的转动；舵轴(27)通过舵法兰(31)固定在平台板(9)上，舵轴(27)的下方有舵叶固定板(32)用于固定舵叶(33)；止动套筒(28)是用来固定大锥齿轮(29)，防止在舵轴(27)上上下移动。