[發明專利]一種無人駕駛自主導航海洋觀測平臺

有效

• 申請號: 201310043693.8
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103147903A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 鄭貴林;王麗娟;梁健
• 申請（專利權）人: 鄭貴林
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B3/00;H02J9/00;G01C13/00;B63B38/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;侯莉

1.一種無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，包括海面浮動平臺、設置在海面浮動平臺上的電力系統、推進系統和用于海洋觀測、導航及通信的智能控制系統，所述電力系統包括海洋波浪能發電機組、傳動機構和水輪機，其特征在于：所述水輪機包括筒形機殼、設于機殼內上、下部的兩組導流葉片和設于兩組導流葉片之間的單向旋轉轉子，通過置于海面下水輪機受波浪驅動海面浮動平臺所拉動的上下運動，使進入水輪機殼的水流受上、下部導流葉片導引作用于單向旋轉轉子，實現將起伏運動轉化為單向旋轉轉子的單向旋轉，單向旋轉轉子通過傳動機構將轉動動能傳遞至經過變速機構提速的發電機組轉子，從而使海洋波浪能轉換成電能；所述電力系統還包括設于海面浮動平臺上的太陽能光伏系統，所述太陽能光伏系統產生的電能為觀測平臺的輔助電源，由海洋波浪能轉換的電能為各種系統的主電源，以主電源與輔電源互補方式提供推進系統、智能控制系統的動力源，所述海洋觀測平臺能依據智能控制系統預設的海洋觀測軌跡和嵌入GPS導航運動或者根據遠程路基中心命令遙控運動，并向遠程路基中心傳送觀測數據和接收指令。

2.根據權利要求1所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述的太陽能光伏系統由薄膜太陽能電池和用于安裝薄膜太陽能電池的承載體組成，所述承載體固定在所述海面浮動平臺的臺面上，所述薄膜太陽能電池鋪設在承載體表面。

3.根據權利要求2所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述承載體是正置的空心正方棱錐體并罩括在所述海面浮動平臺上，所述發電機組位于所述承載體內，所述薄膜太陽能電池均勻分布在所述承載體的各個外表面上，太陽光線以任何角度照射在薄膜太陽能電池上使得承載體的一半面積能夠接受太陽光能。

4.根據權利要求3所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述電力系統還包括設置在承載體內用于儲蓄電能的高能電池組和控制電箱，所述薄膜太陽能電池和發電機組分別電連接至高能電池組進行電能儲蓄，所述高能電池組還與控制電箱連接，通過控制電箱向推進系統、智能控制系統輸出電能。

5.根據權利要求1~4任一所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述單向旋轉轉子以水輪機的中心旋轉軸為中心沿與中心旋轉軸相垂直的方向分布成圓盤渦輪形，每個單向旋轉轉子渦輪呈翼型葉狀并具有相同的排列方向；所述的上、下部導流葉片以單向旋轉轉子所在的平面對稱分布成鏡像設置，每個導流葉片的形狀為弧形且凹向單向旋轉轉子的中心旋轉軸；在水輪機的中心旋轉軸的外表面分別設有錐體狀的上收縮體和錐體狀的下收縮體，使得進入水輪機的水流得以大大加速，上收縮體位于中心旋轉軸和上部導流葉片之間，下收縮體位于中心旋轉軸和下部導流葉片之間。

6.根據權利要求5所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述傳動機構采用萬向節級聯形式或者水輪機直接安裝在海面浮動平臺的底面上，所述傳動機構包括傳動軸和三個以上設于傳動軸上用于調節水輪機在海面下放置深度的萬向節，所述傳動機構的一端與發電機組的轉動輸入端相連接，另一端與水輪機單向旋轉轉子的中心旋轉軸連接。

7.根據權利要求6所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述推進系統包括螺旋槳和螺旋槳安裝架，所述螺旋槳安裝架設置在海面浮動平臺的底部并伸入海平面以下，所述螺旋槳安裝架沿海面浮動平臺圓周均勻分布，所述螺旋槳豎向安裝在螺旋槳安裝架的伸出端上，所述螺旋槳根據GPS導航指令調整運動方向并采用模糊控制原理控制加速和減速，同時實現穩定運動和波浪能發電。

8.根據權利要求7所述的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，其特征在于：所述智能控制系統包括水下聲納系統，所述水下聲納系統包括聲納和聲納安裝架，所述聲納安裝架設置在海面浮動平臺的底部邊沿上并沿海面浮動平臺圓周均勻分布，所述聲納安裝架由豎向支架和橫向支架組成，在所述豎向支架上安裝有用于檢測周邊島礁可能性防碰撞動態的水平聲納，在所述橫向支架上安裝有用于檢測海底地形避免碰撞島礁的垂直聲納；所述智能控制系統還包括采用高頻聲納的特殊掃頻超聲波脈沖發射，以避免生物附著在海面浮動平臺上和微生物在海面浮動平臺及波浪能發電機系統上的衍生和附著。