[实用新型]无人艇转速差动减摇增稳系统

说明书

本实用新型提供一种无人艇转速差动减摇增稳系统，包括推进部、推进控制部、尾舵部和尾舵控制部四部分，推进部包括左螺旋桨推进器、左驱动机构、右螺旋桨推进器和右驱动机构，左螺旋桨推进器和右螺旋桨推进器旋转方向相反，在产生推力的同时，通过转速差动产生滚转力矩；推进控制部包括滚转角速度陀螺、滚转角速度指令器和滚转角速度控制器，用于滚转增稳和控制；尾舵部包括左舵、左舵机、右舵和右舵机，左舵和右舵同步偏转，产生偏航力矩；尾舵控制部包括偏航角速度陀螺、偏航角速度指令器、偏航角速度控制器，用于偏航增稳和控制。本实用新型以双螺旋桨推进器转速差动和双舵面同步偏转作为无人艇的减摇增稳方式，能够改善滚转‑偏航操纵品质。

技术领域

本实用新型涉及一种无人艇减摇增稳系统，主要应用在无人艇控制技术领域，能够改善无人艇的操纵品质。

背景技术

作为一种无人海上运载平台，高速无人艇可在海洋中承担高航速、长航时、低成本、大范围、免维护的科学考察和军事任务。因此高速无人艇在军事和民用领域具有极其广泛的应用前景，如生物研究、水文观测、海图绘制、环境监测、通讯中继、资源勘探、领海巡逻、走私缉毒、潜艇跟踪、情报搜集和对舰攻击等任务。

为了减小高速无人艇的阻力，通常其艇身为细长体形。因此高速无人艇转动惯量小，横向稳定性差。不仅容易出现摇摆现象，影响平台稳定；而且容易在急弯和强风条件下发生侧翻，造成严重事故。

为改善高速无人艇的操纵品质，通常采用的减摇增稳措施包括：双体船、舭龙骨、减摇鳍、减摇水舱等。双体船能够增强船舶的稳定性，但会显著增加无人艇的宽度，不利于母舰搭载；舭龙骨是广泛应用的简单被动减摇装置，不能提供主动减摇措施，而且会增加航行阻力；减摇鳍是一种主动减摇装置，需要在艇身外侧安装减摇鳍及其舵机，增加了制造成本和系统复杂度；减摇水舱通过在船身内部安装水舱实现减摇，但占地大、功耗高，现在已较少使用。

为了改善高速无人艇的操纵品质，提出了双螺旋桨-双尾舵协调减摇增稳方法。本实用新型利用了双螺旋桨的反扭矩，通过转速差动产生减摇力矩，实现滚转角速度增稳；利用双尾舵产生偏航力矩，不仅克服双螺旋桨转速差动导致的偏航力矩，同时实现偏航角速度增稳。与传统的减摇增稳方法相比，本实用新型结构简单、重量轻、功耗低，便于高速无人艇搭载。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中无人艇转动惯量小，横向稳定性差，易侧翻的不足，本实用新型提供一种无人艇转速差动减摇增稳系统及方法，改善了无人艇的操纵品质。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种无人艇转速差动减摇增稳系统，包括推进部、推进控制部、尾舵部和尾舵控制部，其中，

推进部包括左螺旋桨推进器、左驱动机构、右螺旋桨推进器和右驱动机构，并有：

所述左驱动机构驱动左螺旋桨推进器，所述右驱动机构驱动右螺旋桨推进器，所述左螺旋桨推进器和右螺旋桨推进器旋转方向相反，在产生推力的同时，通过转速差动产生滚转力矩；

推进控制部包括滚转角速度陀螺、滚转角速度指令器和滚转角速度控制器，并有：滚转角速度指令器和滚转角速度控制器依次连接至推进部，滚转角速度陀螺连接至滚转角速度控制器；

尾舵部包括左舵、左舵机、右舵和右舵机，并有：左舵机用于驱动左舵，右舵机用于驱动右舵，左舵和右舵同步偏转，共同产生偏航力矩；

尾舵控制部包括偏航角速度陀螺、偏航角速度指令器和偏航角速度控制器，并有：偏航角速度指令器和偏航角速度控制器依次连接至和尾舵部，偏航角速度陀螺连接至偏航角速度控制器。

一种无人艇转速差动减摇增稳方法，包括上述的无人艇减摇增稳系统，还包括滚转角速度增稳和控制，以及偏航角速度增稳和控制的步骤，其中，

滚转角速度增稳和控制的具体步骤包括：