[发明专利]一种带有水面自适应减摇装置的耐波无人船

摘要

本发明公开了一种带有水面自适应减摇装置的耐波无人船，所述无人船为双体船型，包括上甲板、与上甲板分离设置的浮体以及自适应减摇装置，所述浮体为无人船提供浮力并设置有推进装置，所述浮体为左右完全对称的2个浮体，所述上甲板上设置有倾角传感器、加速度计与陀螺仪，用于获得上甲板的转动角度、角加速度预测和趋势，并将其实时传送给控制系统，自适应减摇装置包括悬挂系统和平衡控制机构，悬挂系统不仅用于连接所述上甲板和浮体；同时通过减震器、活塞杆以及第一万向铰的连接结构能够自由转动、实现上甲板的平稳。本发明的有益效果为：能够有效减少无人船航行时的不稳定性和静止时的摇摆，提高无人船在复杂海况下的航行安全性与作业稳定性。

主权项

1.一种带有水面自适应减摇装置的耐波无人船，其特征在于： 所述无人船为双体船型，包括上甲板、与上甲板分离设置的浮体以及自适应减摇装置，所述浮体为无人船提供浮力并设置有推进装置，所述浮体为左右完全对称的2个浮体，所述上甲板上设置有倾角传感器、加速度计与陀螺仪，用于获得上甲板的转动角度、角加速度预测和趋势，并将其实时传送给控制系统，自适应减摇装置包括悬挂系统和平衡控制机构，所述悬挂系统用于连接所述上甲板和浮体；所述平衡控制机构包括球形旋转机构、所述控制系统以及用于连接平衡控制机构和浮体的支架，所述球形旋转机构绕水平旋转轴旋转，所述水平旋转轴的两端固定在支架上，且水平旋转轴的一端设置有电机，并配设有编码器，能够检测转动角度和转速，在所述控制系统的控制下对球形旋转机构的转动角度进行反向调整，所述电机与球形旋转机构通过减速器连接，所述球形旋转机构的球面上设置有用于与悬挂系统连接的球铰；所述控制系统接收上甲板上倾角传感器测出的角度θ，以及加速度计与陀螺仪测得的角加速度预测和趋势，进而判断无人船的状态，当转动角度θ小于给定倾角时某一值时，控制系统判断无人船基本平稳，不做响应；当θ大于给定倾角时，系统判断无人船处于不平稳状态，需要做出调整，基于PID反馈控制方法，再采用卡尔曼滤波算法对下一时刻倾角进行预测，当前倾角θ加当前角速度ω乘以时间t等于下一时刻倾角，从而控制电机驱动模块对电机做出反向调整，提前响应，实现主动减摇，减少波浪引起的船体晃动；所述悬挂系统包括前悬挂机构和后悬挂机构，所述前悬挂机构包括悬架、前减震器、活塞杆，所述悬架为呈上宽下窄的工字形整体结构，悬架的上部水平支架上设置有若干个圆筒，每一个所述圆筒内固定一个筒内弹簧，所述筒内弹簧与无人船上甲板相连接，能够实现悬架倾斜状态下上甲板的平稳，悬架上部水平支架的两端部各设置有一个前减震器，所述前减震器能够收缩拉长，并由前减震器内的弹簧和液压装置提供回复力，在伸缩后回复原始状态，2个所述前减震器的另一端分别通过一个连杆与一根活塞杆相连接，2个所述活塞杆的上端分别与悬架下部水平支架的两端部通过第一万向铰铰接，能够全方位转动，2所述活塞杆的下端分别与左、右2个浮体上的平衡控制机构通过第二万向铰铰接，能够全方位转动，所述活塞杆能够在最大行程范围内自由伸缩，实现活塞杆长度的变化；所述后悬挂机构包括不能够伸缩的工字形连杆和后减震器，所述工字形连杆一端与上甲板铰接，另一端与浮体上的平衡控制机构铰接，绕上甲板铰接点转动；所述后减震器的下端与工字形连杆中的横杆相连接，上端与上甲板铰接，限制连杆的转动范围。