本實用新型涉及海上船只領(lǐng)域，尤其涉及一種面向海洋預(yù)警的無人船。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代航海業(yè)與海洋行業(yè)的發(fā)展受到自然界及海洋環(huán)境因素的影響和制約，復(fù)雜多變的海洋氣象對船舶海上航行及海上工作者的安全構(gòu)成了極大的威脅。為減少海上傷亡、消除潛在隱患，及時掌握海上第一時間海況氣象信息，完善健全海上預(yù)警機制是必要的，也是當(dāng)務(wù)之急的首要任務(wù)。

現(xiàn)有技術(shù)中的海洋預(yù)警無人船存在能源供給不足的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種面向海洋預(yù)警的無人船，以克服上述技術(shù)問題。

本實用新型一種面向海洋預(yù)警的無人船，包括：

太陽能電池板、摩擦納米發(fā)電機、船體、GPS定位導(dǎo)航單元、單片機、蓄電池以及數(shù)據(jù)采集單元；

所述船體內(nèi)部設(shè)有兩個腔體隔板，所述單片機和所述GPS定位導(dǎo)航單元設(shè)置于其中一個腔體內(nèi)，所述蓄電池置于另一腔體內(nèi)，所述蓄電池分別與太陽能轉(zhuǎn)化電能單元、所述GPS定位導(dǎo)航單元以及所述單片機連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與所述單片機連接；

所述太陽能電池板固定于所述腔體隔板上端，所述摩擦納米發(fā)電機為設(shè)置于船體外殼外部的摩擦納米層，所述船體的外殼與所述摩擦納米層采用螺桿固定，所述太陽能電池板、所述摩擦納米發(fā)電機分別與所述蓄電池連接；

所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集海面數(shù)據(jù)，包括：溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、攝像頭以及風(fēng)速儀。

進一步地，還包括：

用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化動能的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒設(shè)置于船體上表面。

進一步地，所述波浪能轉(zhuǎn)化動能單元，包括：

側(cè)板、機翼片以及步進電動機；

所述側(cè)板與螺桿垂直連接，前端采用半圓形，尾端采用丁字形，下方開設(shè)有槽口，所述槽口用于掛載所述機翼片，所述機翼片后端安裝所述步進電動機。

進一步地，所述側(cè)板可以為單片或者雙片。

進一步地，所述槽口頂端還設(shè)置有孔洞，用于加固機翼片。

本實用新型利用平臺能量自產(chǎn)自銷的特性監(jiān)測位置、天氣狀況、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)向等信息，為海上安全保駕護航。并且通過新能源發(fā)電對機器魚進行能源補給的方案，利用新能源發(fā)電技術(shù)不僅能夠使無人船在海上執(zhí)勤過程中給自身進行能源供給，而且在全球能源危機的時代為節(jié)約能源給予一定的幫助，充分地利用了太陽能、波浪能和風(fēng)能這幾種新能源解決了無人船水下續(xù)航的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船船體上部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船船體下部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船舵及舵機部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船納米摩擦發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船整體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

1-螺桿；2-機翼片；3-側(cè)板；4-連接圓軸；5-船殼；6-蓄電池；7-太陽能電池板1；8-風(fēng)筒；9-單片機和GPS；10-摩擦電納米發(fā)電機；11-步進電動機；12-舵片；13-導(dǎo)流罩；14-摩擦納米層；15-絕緣層。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實施例的無人船系統(tǒng)可以包括：

由摩擦納米發(fā)電機和太陽能電池板組成的新能源系統(tǒng)，通過整流器將海洋能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能存儲在蓄電池中，用于數(shù)據(jù)采集、方向控制等獨立單元的能量供應(yīng)。船底機翼片構(gòu)成的主動力單元，將波浪動能轉(zhuǎn)化為前進動能，提供無人船主要行駛動力。

圖6為本實用新型面向海洋預(yù)警的無人船整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本實施例的無人船可以包括：

船體包括船殼5、風(fēng)筒8、單片機和GPS9、太陽能電池板(兩塊)7、蓄電池6。所述船體的內(nèi)部設(shè)有兩塊腔體隔板(圖中前后兩部分)，用于密封兩塊腔體隔板之間的區(qū)域；船體內(nèi)部的兩塊腔體隔板之間的區(qū)域，裝設(shè)有蓄電池6、單片機和GPS9，且單片機與蓄電池6連接，蓄電池6用于向單片機和GPS9提供電能；船體的上部還安裝有密封蓋(由于太陽能板的緣故圖中未顯示)，用于將船體的內(nèi)部密封。所述太陽能電池板設(shè)有兩塊，即第一太陽能電池板7和第二太陽能電池板，第一太陽能電池板7和第二太陽能電池板分別通過緊固螺釘固定連接在船體上部。船體上增加一個摩擦電納米發(fā)電機裝置10，當(dāng)船體與海水沖擊時，無人船會產(chǎn)生振動，摩擦電納米發(fā)電機10中的聚合物薄片內(nèi)表面由于摩擦電效應(yīng)，從而產(chǎn)生一定量的交流電，將產(chǎn)生的電能存入蓄電池，為單片機和GPS9供電；GPS用于向單片機提供無人船的位置數(shù)據(jù)，船體整體的后方還安裝有風(fēng)筒8，用于提供無人船的動力并固定其前進方向。船體上部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

具體來說，在船體螺桿上方安裝攝像監(jiān)控系統(tǒng)，向岸端傳送實時畫面或照片，蓄電池供電，單片機控制器進行岸端控制；檢測當(dāng)前的水流矢量數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前無人船的航行矢量數(shù)據(jù)進行矢量計算，計算得出水流實際流速和水流實際方向；可以在船殼底部安裝水溫傳感器，蓄電池供電，監(jiān)測當(dāng)?shù)厮疁?；在船上適當(dāng)增加氣溫傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和風(fēng)速儀類似這類監(jiān)測儀器，起到預(yù)警作用。

進一步地，所述波浪能轉(zhuǎn)化動能單元，包括：

側(cè)板、機翼片以及步進電動機；

所述側(cè)板與螺桿垂直連接，前端采用半圓形，尾端采用丁字形，下方開設(shè)有槽口，所述槽口用于掛載所述機翼片，所述機翼片后端安裝所述步進電動機。進一步地，所述側(cè)板可以為單片或者雙片。進一步地，所述槽口頂端還設(shè)置有孔洞，用于加固機翼片。

具體來說，如圖3至圖4所示，波浪能轉(zhuǎn)化動能單元包括側(cè)板3、固定螺桿1、機翼片2。所述采用薄板，側(cè)板3頭部采用半圓形設(shè)計，尾部采用“丁”字形設(shè)計；側(cè)板3的下方開有槽口，用于減少側(cè)向阻力以及提供掛載空間，槽口后方采用半圓形設(shè)計，前方采用弧形設(shè)計，弧形半徑與側(cè)板3頭部相同；側(cè)板3的槽口上方設(shè)有孔洞，用于安裝固定機翼片。側(cè)板3設(shè)有單片或者雙片(圖中為單片)，側(cè)板采用四根固定螺桿對稱連接固定。

本實施例所述機翼片共設(shè)有10片，均為外側(cè)機翼片2；外側(cè)機翼片2分別對稱設(shè)置在側(cè)板3的外側(cè)，且機翼片采用機翼片組結(jié)構(gòu)與側(cè)板3垂直連接。如圖2所示，所述機翼片組結(jié)構(gòu)包括連接圓軸4、扭簧、軸承(圖中未展現(xiàn))，兩片外側(cè)機翼片2的兩端通過緊固螺釘各固定有兩個連接圓軸4，兩片外側(cè)機翼片2分別通過緊固螺釘，利用連接圓軸4各自固定在側(cè)板3的兩端。帶有扭簧的連接圓軸4穿過側(cè)板3上相應(yīng)位置的孔洞，利用固定在側(cè)板3上的軸承與側(cè)板3緊固在一起，使機翼片組結(jié)構(gòu)與側(cè)板3連接，保證機翼片的位置的相對固定。機翼后側(cè)安裝有步進電動機11和舵片12，步進電動機11由蓄電池6供電，帶動舵片12進行工作，控制行駛方向，從而實現(xiàn)無人船的轉(zhuǎn)向調(diào)整。整個過程，無外部能量供給，完全依靠機械結(jié)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換為向前的推力。

如圖5所示，進一步地，還包括：與所述蓄電池連接的摩擦納米發(fā)電機；所述摩擦納米發(fā)電機為設(shè)置于船體外殼外部的摩擦納米層，所述船體的外殼與所述摩擦納米層采用螺桿固定。

具體來說，在船殼14上加一層外殼15，使其與船殼14間在無壓力的條件下保留自由存在的間隙，在船殼雙層殼內(nèi)部增加摩擦納米層，船的外殼設(shè)為發(fā)電機的絕緣層，這兩種聚合物材料在俘獲電子能力方面有著較大的差異。船的內(nèi)外殼都由底部的固定螺桿1固定，通過波浪的不定向撞擊，雙層殼會因為碰撞產(chǎn)生摩擦，從而與船殼內(nèi)表面的摩擦納米層進行緊密接觸并發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，使得兩個聚合物薄片內(nèi)表面由于摩擦電效應(yīng)通過周期性的接觸—分離而帶有電性相反的摩擦電荷。當(dāng)由于波浪的不定向運動使得形變被釋放的時候，兩個帶相反電荷的表面就會自動分開，相反的摩擦電荷將會在兩個面之間產(chǎn)生一個電場，從而在兩個電極間形成一個電勢差，為了屏蔽這個電勢差，電子就會被驅(qū)動著經(jīng)過外電路從一個電極流到另一個電極。在這個過程中產(chǎn)生的電流將持續(xù)，直到兩個電極的電勢再次達到相等。隨后，當(dāng)外殼再次向船殼外部的摩擦納米層壓縮時，摩擦電荷誘導(dǎo)的電勢差開始降低到零，轉(zhuǎn)移的電荷將通過外電路流回，從而產(chǎn)生另一個方向相反的電流脈沖。當(dāng)波浪使得這種周期性的機械形變持續(xù)時，交變電流信號將會持續(xù)產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)出周期性的電勢差變化。兩層薄板之間有納米材料支撐，如果用連桿將它與船體固定住，加上上面與船殼扣上一層套，可以將外殼固定住。波浪起伏引起水面搖蕩船的垂蕩運動，該垂蕩運動通過連桿引起水下牽引機的升降運動，轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)水翼將升降運動轉(zhuǎn)換為水下牽引機的前向運動，該前向運動通過連桿引起水面搖蕩船的前向移動。所以，在波浪起伏的海面上，水下牽引機一直處在水面搖蕩船前下方。

當(dāng)波浪凸起時，水面搖蕩船在浮力作用下發(fā)生豎直向上的垂蕩運動，由于受到連桿的向前向下的拉力作用，產(chǎn)生了前向速度，即波起時，船一定前向運動。當(dāng)波浪凸起時，水下牽引機受到連桿向上向后的拉力作用，水翼產(chǎn)生向下向前的升力作用，此時難以確定水下牽引機是否前向運動。但是，此時有一個判定水下牽引機前后運動的臨界角度，當(dāng)繩纜與垂線構(gòu)成的夾角小于臨界角度，水下牽引機向前運動，當(dāng)大于臨界角度時，水下牽引機向后運動(波浪凸起時，水面搖蕩船一定前進，所以夾角逐漸減小，促使夾角小于臨界角度，水下牽引機開始向前運動)。當(dāng)波浪凹落時，水面搖蕩船在自身重力作用下發(fā)生豎直向下的垂蕩運動，此時水面搖蕩船是否前向運動仍未確定。但是，此時有一個判斷水面搖蕩船是否前向運動的臨界距離(連桿的長度)，即當(dāng)連桿繃緊時，水面搖蕩船一定前向運動，當(dāng)連桿松弛時，水面搖蕩船保持原位不動。該過程中，水面搖蕩船在波浪作用下發(fā)生向下垂蕩，其速度符合正弦規(guī)律，即在平衡位置具有較高的下行速度，對水下牽引機來說，其在自身重力作用下向下滑行，具有恒定的滑行速度，所以最可能的松弛過程發(fā)生在波浪凹落的中間時段，此時，水面搖蕩船靜止不前，水下牽引機前向滑行。在波浪凹落的前端時段，水面搖蕩船前行，水下牽引機亦前行；后端時段，水面搖蕩船前行，水下牽引機前行。

本實用新型通過結(jié)合機械動力傳輸技術(shù)、光生伏特效應(yīng)太陽能板、波浪能轉(zhuǎn)化動能裝置、轉(zhuǎn)子風(fēng)筒風(fēng)力推進系統(tǒng)及無線傳輸和海上預(yù)警技術(shù)。光生伏特效應(yīng)即采用光—電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能；風(fēng)能的利用，運用轉(zhuǎn)筒帆工作時運用的空氣動力學(xué)原理為馬格納斯效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)的圓柱體向前運動，將會受到垂直于運動方向的側(cè)向力作用；波浪能利用，主要由框架組成，框架內(nèi)設(shè)有可上下浮動的飄浮板，特點是漂浮板上設(shè)有曲柄及連桿，曲柄通過軸承座設(shè)置在框架上，連桿與飄浮板活動相連，曲柄還外接一個動力輸出。并在船體外表面增加納米摩擦薄膜層，使船體在與海水沖擊時，使船殼內(nèi)外層產(chǎn)生相對位移，引起內(nèi)外層摩擦產(chǎn)生電能，并存入蓄電池，達到充分利用波浪能的目的；信息傳輸，依托現(xiàn)有的船岸無線傳輸技術(shù)，在船身上裝配攝像頭等，配備無線通訊裝置，獲取它的位置、天氣狀況、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)向等，以此來實現(xiàn)預(yù)警功能。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。