[發(fā)明專(zhuān)利]波浪能和太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)海洋環(huán)境無(wú)人監(jiān)測(cè)船

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110311887.2
• 申請(qǐng)日: 2011-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102381464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金濤;蔡勇;付現(xiàn)橋;周艷;林巧力;陳磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)舟山海洋研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): B63H19/02
• 分類(lèi)號(hào): B63H19/02;B63H19/00;B63H21/17;B60L8/00;B63B35/00
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可再生能源綜合利用、船舶、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種波浪能和太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)海洋環(huán)境無(wú)人監(jiān)測(cè)船。

背景技術(shù)

從上個(gè)世紀(jì)70年代的石油危機(jī)開(kāi)始，各國(guó)開(kāi)始把注意力轉(zhuǎn)移到利用本地資源和尋找最適宜的廉價(jià)能源上。21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，人類(lèi)向大海索取資源成為必然趨勢(shì)，沿海地區(qū)把希望寄托在洶涌澎湃的巨浪上，即利用波浪能發(fā)電。波浪能發(fā)電是通過(guò)波浪能裝置將波浪能首先轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（液壓能），然后再轉(zhuǎn)換成電能。波浪能具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點(diǎn)。它是一種取之不竭的可再生清潔能源。尤其是在能源消耗較大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能發(fā)電，已在導(dǎo)航浮標(biāo)、燈塔等獲得推廣應(yīng)用。我國(guó)有廣闊的海洋資源，波浪能的理論存儲(chǔ)量為7000萬(wàn)千瓦左右，沿海波浪能能流密度大約為每米2千瓦至7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸線(xiàn)外波浪的能流就足以為20個(gè)家庭提供照明。因此，大力開(kāi)發(fā)和利用海洋能源成為當(dāng)前包括中國(guó)在內(nèi)的世界主要沿海國(guó)家的戰(zhàn)略性選擇。

波浪能主要用于發(fā)電，為邊遠(yuǎn)海域的國(guó)防及海洋設(shè)施等提供清潔能源。此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。合理地充分開(kāi)發(fā)利用好這種海洋能，有利于提高我國(guó)的海洋經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力、輻射帶動(dòng)力和可持續(xù)發(fā)展能力，有利于促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)的建立。

目前，我國(guó)的船舶擁有量處在世界前列，則其船舶營(yíng)運(yùn)需要消耗大量的能源，而能源消耗不僅增加了企業(yè)的成本支出，而且會(huì)增加對(duì)環(huán)境的污染。因此新型推進(jìn)裝置和新能源在船舶上的綜合應(yīng)用，對(duì)節(jié)約能源、降低成本和緩解環(huán)境污染等具有重要意義。同時(shí)，船舶自動(dòng)化的終極是無(wú)人操縱的船。自美國(guó)“9·11”之后，港口安全成了重要問(wèn)題，推進(jìn)了無(wú)人船的發(fā)展。目前已有多種無(wú)人艇開(kāi)始應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。

目前尚未有一種波浪能和太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的海洋環(huán)境無(wú)人監(jiān)測(cè)船（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“無(wú)人監(jiān)測(cè)船”）面市。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用波浪能和太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的海洋環(huán)境無(wú)人監(jiān)測(cè)船。本發(fā)明無(wú)人監(jiān)測(cè)船的突出特點(diǎn)是：無(wú)需配置柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，直接由船載波浪能發(fā)電裝置和太陽(yáng)能發(fā)電裝置提供動(dòng)力，達(dá)到節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目的；實(shí)現(xiàn)自主化航行、遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸處理等功能，對(duì)應(yīng)對(duì)海洋突發(fā)事件、執(zhí)行特殊軍事任務(wù)、在海洋、大型湖泊等方面的環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警以及海水養(yǎng)殖等具有重要意義。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體方案是：

無(wú)人監(jiān)測(cè)船船體采用剛性充氣艇艇型，其中剛性艇芯采用槽道滑行艇形式。船的尺度小，航速較高，適航性、耐波性、操縱性以及抗撞擊強(qiáng)。

無(wú)人監(jiān)測(cè)船的無(wú)人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路耦合為無(wú)人監(jiān)測(cè)船的整體系統(tǒng)。

所述的地面遙控系統(tǒng)由一臺(tái)遙控計(jì)算機(jī)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成，負(fù)責(zé)地面遙控指令及數(shù)據(jù)接收分析顯示。遙控計(jì)算機(jī)的串口接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋。

所述的船載系統(tǒng)主要包括航行控制子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽(yáng)能發(fā)電供電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。

所述的航行控制子系統(tǒng)由導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、直流電機(jī)、螺旋槳、舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)、方向舵和警報(bào)器組成。導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)為嵌入式微機(jī)，驅(qū)動(dòng)控制模塊是以DSP芯片為核心，完成舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。方向舵的方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺旋槳由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

所述的通信子系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線(xiàn)與地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋間信息的傳遞。

所述的航行信息傳感收集子系統(tǒng)包括數(shù)字羅盤(pán)、GPS天線(xiàn)、雷達(dá)天線(xiàn)、激光紅外探測(cè)裝置和視頻探測(cè)器。數(shù)字羅盤(pán)提供當(dāng)前航向信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)測(cè)船航向控制。GPS天線(xiàn)主要完成無(wú)人監(jiān)測(cè)船的定位功能，使無(wú)人監(jiān)測(cè)船具有一定的自我導(dǎo)航能力。雷達(dá)天線(xiàn)、激光紅外探測(cè)裝置和視頻探測(cè)器用于提供無(wú)人監(jiān)測(cè)船的周?chē)h(huán)境信息，從而使無(wú)人監(jiān)測(cè)船具有一定的智能自動(dòng)避碰功能。