[發明專利]一種新型風光互補供能無人帆船及其控制方法

在審

• 申請號: 201511008940.6
• 申請日: 2015-12-27
• 公開（公告）號: CN105644752A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 冬雷;邵立偉
• 申請（專利權）人: 中山艾德克智能控制科技有限公司;中山北京理工大學研究院
• 主分類號: B63H9/06
• 分類號: B63H9/06;B63H21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型風光互補供能無人帆船，包括控制系統、翼帆動力系統、風光儲能及驅動系 統和船體，其特征在于，

控制系統包括硬件控制器(3)、監測平臺(4)；

翼帆動力系統包括翼帆(5)、翼帆控制裝置(9)；

風光儲能及驅動系統包括太陽能板(6)、2n個電驅動水下推進系統(11)、太陽能功率優 化控制器(32)、儲能裝置(31)，n≥1；

所述監測平臺(4)安裝在翼帆(5)頂部；太陽能功率優化控制器(32)、儲能裝置(31)、翼 帆控制裝置(9)、太陽能板(6)固定于無人船船體(8)上；電驅動水下推進系統(11)分別安裝 在船體兩側，翼帆控制裝置(9)上；監測平臺(4)、翼帆控制裝置(9)、電驅動水下推進系統 (11)、太陽能功率優化控制器(32)與硬件控制器(3)為電連接。

2.根據權利要求1所述的一種新型風光互補供能無人帆船，其特征在于,所述監測平臺 (4)包括風速儀(12)、風向儀(13)、光照度傳感器(14)、傳感器安裝方管(15)、無人船位姿檢 測儀(30)；風速儀(12)、風向儀(13)、光照度傳感器(14)、無人船位姿檢測儀(30)均固定安 裝在傳感器安裝方管(15)上。

3.根據權利要求1所述的一種新型風光互補供能無人帆船，其特征在于,所述翼帆控制 裝置(9)包括外管(16)、內管(17)、機械盒(18)、上外殼(19)、單軸電機(20)、翼帆旋轉齒輪 (21)、翼帆旋轉編碼器(22)、水下推進器支桿安裝孔(24)，所述內管(17)固定嵌套在外管 (16)的內部，外管(16)穿過翼帆(5)作為翼帆(5)的轉軸，內管(17)上端與監測平臺(4)的傳 感器安裝方管(15)相固定，下端與翼帆旋轉編碼器(22)相固定，翼帆旋轉齒輪(21)一端與 翼帆(固定)，一端與單軸電機(20)固定，單軸電機(20)通過帶動翼帆旋轉齒輪(21)轉動帶 動翼帆(5)旋轉水下推進器支桿安裝孔(24)在機械盒(18)上。

4.根據權利要求1所述的一種新型風光互補供能無人帆船，其特征在于，電驅動水下推 進系統(11)包括水下推進器安裝板(25)、推進器支桿(26)、沉鉛(27)、帶漿電機(28)，推進 器支桿(26)一端通過水下推進器安裝板(25)與翼帆控制裝置(9)的水下推進器支桿安裝孔 (24)相固定，一端安裝沉鉛(27)與電機(28)。

5.根據權利要求1所述的一種新型風光互補供能無人帆船，其特征在于，包括兩個電驅 動水下推進系統(11)，安裝在翼帆控制裝置(9)的機械盒(18)的左右兩側。

6.一種新型風光互補供能無人帆船的控制方法，應用于如權利要求1-5其一所述的無 人帆船，其特征在于，所述實現方法包括以下步驟：

步驟1：硬件控制器(3)通過監測平臺(4)采集位姿位置信息、氣象數據信息；

步驟2：硬件控制器(3)根據風速、風向、太陽照度、時間等信息自主規劃路徑，對無人船 的航跡、航速、能量、推進模式等進行優化管理；

步驟3：同時，通過翼帆動力系統、風光儲能及驅動系統進行無人船動力供應及太陽能 直接與風能間接互補發電：

步驟3-1：在風速較大時，硬件控制器(3)關閉電驅動水下推進系統(11)中帶漿電機 (28)的工作狀態，使其處于自由狀態，無人船(1)利用風能帶動翼帆(5)產生前進動力；

步驟3-2：當無人船(1)前進時帶動電驅動水下推進系統(11)的帶漿電機(28)旋轉發出 動力從而進行風能間接發電，硬件控制器(3)將所發的電能儲存到儲能裝置(31)中；

步驟3-3：同時太陽能板(6)吸收光能，通過太陽能功率優化控制器(32)對整個無人船 (1)進行直接供電，硬件控制器(3)將未使用的電能儲存到儲能裝置(31)中，保證在風速較 低時通過儲存的太陽能來維持系統穩定工作。

步驟4：無人船需要轉向時，控制系統通過電驅動水下推進系統(11)進行差速轉向控 制：

步驟4-1：當無人船(1)直線航行時，硬件控制器(3)控制左側電驅動水下推進系統(11) 的帶漿電機(28)轉動；

步驟4-2：硬件控制器(3)控制右側電驅動水下推進系統(11)的帶漿電機(28)轉動，使 其右側的帶漿電機(28)轉動速率低于左側或者使其右側的帶漿電機(28)停止轉動；

步驟4-3：無人船(1)即可實現向右轉彎的運動。