[發明專利]一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船

有效

• 申請號: 201811259074.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109367729B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 徐鵬飛;丁延旭;沈雅琳;程文斌;程紅霞;駱佳成
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B63B39/00
• 分類號: B63B39/00;B63B35/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;楊靜

1.一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于： 所述無人船為雙體船型，包括上甲板、與上甲板分離設置的浮體以及自適應減搖裝置，所述浮體為無人船提供浮力并設置有推進裝置，所述浮體為左右完全對稱的2個浮體，所述上甲板上設置有傾角傳感器、加速度計與陀螺儀，用于獲得上甲板的轉動角度、角加速度預測和趨勢，并將其實時傳送給控制系統，自適應減搖裝置包括懸掛系統和平衡控制機構，所述懸掛系統用于連接所述上甲板和浮體；所述平衡控制機構包括球形旋轉機構、所述控制系統以及用于連接平衡控制機構和浮體的支架，所述球形旋轉機構繞水平旋轉軸旋轉，所述水平旋轉軸的兩端固定在支架上，且水平旋轉軸的一端設置有電機，并配設有編碼器，能夠檢測轉動角度和轉速，在所述控制系統的控制下對球形旋轉機構的轉動角度進行反向調整，所述電機與球形旋轉機構通過減速器連接，所述球形旋轉機構的球面上設置有用于與懸掛系統連接的球鉸；

所述控制系統接收上甲板上傾角傳感器測出的角度θ，以及加速度計與陀螺儀測得的角加速度預測和趨勢，進而判斷無人船的狀態，當轉動角度θ小于給定傾角時某一值時，控制系統判斷無人船基本平穩，不做響應；當θ大于給定傾角時，系統判斷無人船處于不平穩狀態，需要做出調整，基于PID反饋控制方法，再采用卡爾曼濾波算法對下一時刻傾角進行預測，當前傾角θ加當前角速度ω乘以時間t等于下一時刻傾角，從而控制電機驅動模塊對電機做出反向調整，提前響應，實現主動減搖，減少波浪引起的船體晃動；

所述懸掛系統包括前懸掛機構和后懸掛機構，所述前懸掛機構包括懸架、前減震器、活塞桿，所述懸架為呈上寬下窄的工字形整體結構，懸架的上部水平支架上設置有若干個圓筒，每一個所述圓筒內固定一個筒內彈簧，所述筒內彈簧與無人船上甲板相連接，能夠實現懸架傾斜狀態下上甲板的平穩，懸架上部水平支架的兩端部各設置有一個前減震器，所述前減震器能夠收縮拉長，并由前減震器內的彈簧和液壓裝置提供回復力，在伸縮后回復原始狀態，2個所述前減震器的另一端分別通過一個連桿與一根活塞桿相連接，2個所述活塞桿的上端分別與懸架下部水平支架的兩端部通過第一萬向鉸鉸接，能夠全方位轉動，2所述活塞桿的下端分別與左、右2個浮體上的平衡控制機構通過第二萬向鉸鉸接，能夠全方位轉動，所述活塞桿能夠在最大行程范圍內自由伸縮，實現活塞桿長度的變化；

所述后懸掛機構包括不能夠伸縮的工字形連桿和后減震器，所述工字形連桿一端與上甲板鉸接，另一端與浮體上的平衡控制機構鉸接，繞上甲板鉸接點轉動；所述后減震器的下端與工字形連桿中的橫桿相連接，上端與上甲板鉸接，限制連桿的轉動范圍。

2.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述球形旋轉機構有4個，分別設置在左、右兩個浮體的前、后4個位置，左、右浮體前部的2個球形旋轉機構的球面上設置有用于與前懸掛機構連接的第二萬向鉸，所述第二萬向鉸分別用于連接前懸掛機構中的2個活塞桿；左、右浮體后部的2個球形旋轉機構的球面上設置有用于與后懸掛機構連接的球鉸，所述球鉸分別用于連接后懸掛機構中的2個工字形連桿。

3.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述浮體的艏部設置為球鼻艏，能夠減小船舶行駛過程中的船行波。

4.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述上甲板還搭載有作業設備以及通訊天線，所述作業設備包括設置在通訊天線下方的絞車和與所述絞車配套使用并固定設置在上甲板上的A型架。

5.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述推進裝置設置在浮體艉部。

6.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述懸架的材料為不銹鋼合金方管。

7.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述活塞桿為自由型氣彈簧。

8.根據權利要求1所述的一種帶有水面自適應減搖裝置的耐波無人船，其特征在于：所述圓筒有4個。