[实用新型]一种海洋可再生能源驱动的无人船

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋可再生能源驱动的无人船，该无人船的驱动能源为波浪能、风能和太阳能，可作为一种海洋监测的传感器集成运动平台。

背景技术

在海洋监测领域，无人船是一种新型的搭载平台，其以小型船舶为基础，具有控制与导航能力，可搭载多种海洋测量传感器，以遥控、自主的工作方式，完成对用户感兴趣区域的相关海洋测量，可用于港口、污染海域、岛礁周边等区域的多种要素同步测量，也可完成大范围海洋现场监测、取样和遥感现场定标等任务，有效减少人力，提高测量效率。

无人船通常可分为船体、驱动、能源、控制与导航系统、传感器等部分。现阶段绝大部分无人船使用燃油和电池作为能源，续航能力有限，这严重地限制了其长期性的海洋测量能力。虽然目前可利用的海洋可再生能源主要有潮汐、波浪、温差、盐度梯度、海流、风能、太阳能等，但现阶段并非所有能源都可以驱动无人船。例如，潮汐能发电比较成熟，但其装置巨大且位置固定，并不适合用作无人船的能源；温差能利用不同水层温差作为能源，但航行于海表面的无人船并不适用；利用盐度梯度发电是一种先进技术，但离实际应用还比较远；海流能很大程度上受限于位置，转化装置也难以用于无人船。

通过分析这些海洋可再生能源转化装置的特点和技术要求，表明目前可能适用于无人船的海洋可再生能源主要是波浪能、风能和太阳能。因此如何将这三种海洋可再生能源应用于驱动无人船，构建一个具有长续航能力的无人船是非常必要的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种海洋可再生能源驱动的无人船，使用波浪能、风能和太阳能，以提高无人船的续航能力，弥补现有无人船无法用于长期性海洋测量的不足。

在波浪驱动船舶方面，波浪能直接转化为机械动力，已经有100多年的发展历史，通常是利用弹簧或弹性板将波浪能转化为驱动板的弹性势能，进而以“踢水”的方式，驱动船舶前进。对于风能，通常以风帆的形式驱动船舶。太阳能通常作为船舶的充电来源。

本实用新型以波浪能驱动无人船，是通过合理设计船体，采用一种类皮囊状、楔形船体的形式，利用波浪实现船体支撑与压缩而实现吸水与喷水，利用喷水的水动力驱动无人船。对于风能和太阳能，将风帆和太阳能电池板合二为一。

本实用新型的波浪驱动装置是一个包括船底前部设有的一个入水口，后侧软板设有两个出水口的类皮囊状、楔形船体，以喷水的方式为无人船提供前进动力。甲板和船底均呈等腰三角形，甲板和船底的腰长与底边的比例均大于1.5而小于2，底边长范围为1-1.5米，腰长范围为1.5-3米，船体的高度范围为0.3-0.5米。

本实用新型的左侧软板、右侧软板和后侧软板是橡胶片或PVC板。本实用新型的甲板和船底是由玻璃钢或不锈钢板构成。本实用新型的船体呈中空状态，船体内重物固定于甲板之下，浮体固定于船底之上，重物和浮体之间有弹簧连接。船底前部设有一个入水口，船尾设有两个出水口，形成一个类皮囊状、楔形的船体，以吸水喷水的方式为无人船提供前进动力。当存在波浪时，在船体下降过程中，弹簧将支撑起船体，完成船体吸水。当船体下落至海表面，由于惯性，重物将压缩弹簧从而压缩船体，完成船体喷水。浮体的作用是为无人船提供浮力。出水口和进水口为圆形，考虑喷水效率，入水口和进水口的半径范围为3-5厘米，两个出水口对称分布在船体尾部后侧软板上，以提供对称的喷水推进力，入水口设置在船底前部，能够充分完成吸水。所述的船体甲板表面安装有太阳能电池板，吸收太阳能，为无人船的电源供电。所述的船体船底装有舵，用于改变无人船航行方向。

本实用新型的三角帆，其表面贴有太阳能电池板，为无人船的电源供电。三角帆作为风帆，可绕其中心的桅杆旋转，改变三角帆的方向，兼顾太阳直射方向和风向，以风帆形式辅助无人船前进。三角帆采用玻璃钢或铝板等材料制成。

本实用新型具有控制与导航功能，能够自动根据风向、风力和太阳光强度自动调整三角帆方向；能够控制舵调整无人船的航向，按照现有技术实现无人船沿设定方向前进。

本实用新型具有以下优点：

所述的海洋可再生能源驱动的无人船，使用波浪能、风能和太阳能这三种海洋可再生能源，具有普适性，且清洁持久，能够在大部分海域应用，使无人船具有长续航能力。本发明的类皮囊状、楔形船体，充分利用波浪能实现船体的吸水与喷水，不断推动无人船前进，原理上不消耗其它能量而实现船体驱动。本实用新型的太阳能电池板的三角帆，既实现风能利用，又可实现电力吸收，一举两得。其结构合理紧凑、成本低，也解决了大船无法进入海域的相关海洋测量。显然是一种可用于长期海洋监测的平台，能够解决目前无人船续航时间短的问题，有利于长期海洋观测任务的开展。