一种无人船

本发明涉及滑翔船舶制造，尤其是一种无人船。

背景技术：

1、现今有一种无人驾驶的船舶滑翔船，是一种将波浪能直接转化为前进推力，利用光伏发电给传感通讯电子设备供电，几乎可以实现无限续航的海洋自主航行器。滑翔船凭借其续航力和自主生存能力，滑翔船技术日益成为了国内外研究热点，相关产品已在海洋科学、海洋工程甚至军事领域得到了广泛应用。

2、如2022年08月30日就公开一项申请号为202210528867.9、名称为“一种波浪滑翔机”的中国发明专利申请，其包括水上浮体、柔性缆索及水下推进装置，所述水上浮体通过所述柔性缆索与所述水下推进装置连接，所述水上浮体包括船体,在船体上搭载有绞车滚筒、绞车支架、电机、电机支架、电机驱动器、控制器及供电装置，所述供电装置包括太阳能电池板及蓄电池，所述太阳能电池板及蓄电池均安装于所述船体上。这种靠太阳能产生电能的供电装置一旦碰到阴天或晚上的工况下就无法发电，一旦失去电源，控制器就无法工作，波浪滑翔机容易出现失联，无法远程控制，影响其航行的可靠性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种无人船，其能够全天候较长时间发电，能可靠给控制部件供电，提升使用可靠性。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种无人船，包括水面船体和水下牵引装置，水面船体和水下牵引装置通过缆绳相连接，通过波浪作用，水下牵引装置受力和缆绳拉力合成一个向前驱动力，这个向前驱动力推动水面船体前进，所述水面船体上设置有控制器、蓄电池组、通信用的天线和风力发电装置，天线电连接控制器，蓄电池组给控制器提供电源，风力发电装置上装有第一发动机，第一发动机给蓄电池组充电，水面船体后部装有下部连接有第一方向舵的第一舵机和/或水面船体后部装有推进器，所述第一舵机由所述控制器控制带动第一方向舵转动，所述推进器由控制器控制工作，外部指挥系统通过天线与控制器进行双向通信。

3、优选所述水面船体包括间隔设置的两个浮筒，两个浮筒上面连接有支撑架，支撑架中间安装所述控制器和蓄电池组，所述天线安装在支撑架中部上面，所述第一舵机安装在支撑架后部，所述推进器安装在所述支撑架后下部，推进器由蓄电池组提供电能，支撑架后部上面还装有一立柱，立柱上端安装所述风力发电装置。

4、进一步改进，所述支撑架的上面还覆盖有太阳能电池板，太阳能电池板也给蓄电池组充电；所述支撑架上部前侧还装有第一摄像头和激光雷达，第一摄像头和激光雷达电连接所述控制器；所述支撑架后下部还装有推进器，推进器由蓄电池组提供电能并由控制器控制工作；所述支撑架中部下面装有卷扬电机，卷扬电机由蓄电池组提供电能并由控制器控制工作，卷扬电机驱动轴固连一卷轮，缆绳的一端连接在卷轮上，卷扬电机转动时带动卷轮缠绕缆绳或释放缆绳。这样通过第一摄像头能够较好捕捉水面船体周围图形；通过激光雷达可以对水面船体周围目标进行探测、跟踪和识别，获取目标的有关信息；通过推进器可以调整水面船体运行姿态，辅助驱动水面船体；通过卷轮缠绕缆绳或释放缆绳，可以调整水面船体和水下牵引装置之间的距离，也能有一定避障作用。

5、进一步改进，水面船体上还装有波浪发电装置，波浪发电装置包括枢接在所述支撑架后上部的一根转轴，转轴的一端固连一个倒u形支架的中部，倒u形支架两个臂的下端各连接一个浮体，转轴的另一端通过单向离合器连接第三变速器输入轴，第三变速器输出轴再连接第二发电机，第二发电机给蓄电池组充电。这样通过两个浮体吸收波浪能使得倒u形支架摆动，再通过转轴、单向离合器、第三变速器和第二发电机把机械能转化为电能，给蓄电池组充电，进一步确保蓄电池有足够电能；其次，由于支撑架后部安装有风力发电装置，风力发电装置的重量会使得水面船体下沉，倒u形支架通过两个浮体支撑在水面上，抵消风力发电装置重量的不良作用，进一步提高水面船体的平衡性和行驶的平稳性；再次，倒u形支架通过两个浮体也能吸收风力发电装置工作时给水面船体带来晃动的能量，既提升平稳性，还有利于第二发电机的发电。

6、优选所述水下牵引装置包括多个翼板、支撑体，所述支撑体的主体为板状且沿纵向设置，多个翼板对称设置在支撑体两侧且两两相互对应形成多对翼板，支撑体在对应每对翼板处设有一个弧形通孔，一根连杆穿过弧形通孔两端分别连接一个翼板中部，对应两个翼板同侧一端还通过销轴可转动安装在支撑体上，对应每对翼板支撑体在两侧还设有两个连接柱，每个连接柱与一个拉簧一端相连接，拉簧另一端连接在连杆上；所述支撑体后部设有支架，支架上安装有第二舵机，第二舵机下部连接有第二方向舵。这种水下牵引装置每对翼板运动时会对称受力、同时转动，复位时，两个拉簧同时拉动两个翼板回转移位，翼板受力比较均匀，与缆绳能可靠形成合力，翼板使用寿命较长，也能确保整个牵引装置的使用寿命。

7、进一步改进，所述支撑体的下部装有第二摄像头，第二摄像头电连接所述控制器，支撑体后部还装有一可充气浮球，所述水面船体上装有气瓶，可充气浮球通过管路连接气瓶，管路设有气阀，当第二摄像头检测前方有障碍物时，所述控制器打开气阀，气瓶迅速给浮球充气，浮球带动整个水下牵引装置上浮避障。通过这个避障功能可以较好保护水下牵引装置，防止前进时触碰阻碍物而损坏。通过浮球作用，也便于水下牵引装置的回收。

8、进一步改进，所述水面船体上还装有气泵，所述气阀为三通阀，气阀的三个接口分别连接所述管路、气泵和气瓶，所述气阀关闭连通气瓶的接口后，气泵可通过管路对浮球进行抽气；所述气阀关闭连通气泵的接口后，气瓶可迅速给浮球充气；所述浮球充气前，浮球折叠置于一安装箱内，安装箱固连在支撑体后部，安装箱设有让浮球弹出的开孔，所述管路一端固连在安装箱上。这样可实现浮球的充气和抽气，便于改变水下牵引装置工作状态。

9、优选所述风力发电装置包括输入轴、输出轴、第一传动轴、第二传动轴、主动齿轮、从动齿轮和机架，机架固连在水面船体上，输入轴和输出轴均以可转动方式安装在机架上，输入轴一端固连多个风叶，输出轴一端连接所述第一发动机，第一传动轴与第二传动轴相互平行且均可转动安装在机架上，主动齿轮固连第一传动轴，从动齿轮固连第二传动轴，主动齿轮和从动齿轮相啮合；第一传动轴通过输入轴带动旋转，第一传动轴连接一扭簧靠近中心位置一端，输出轴另一端固连一卡盘中心位置，扭簧另一端固连卡盘；

10、一转动体通过第二传动轴带动旋转，转动体沿周向设有一圈第一导向槽，机架在靠近卡盘处设有一滑槽，滑槽上配合一滑动限位座，滑动限位座一侧装有一连接件，连接件配合在第一导向槽上，随着转动体转动，转动体通过第一导向槽带动连接件移位从而带动滑动限位座沿滑槽来回移动；

11、滑动限位座靠近卡盘一侧设有让位凹槽，卡盘外周面上固连一卡接件，卡接件被滑动限位座卡住时，第一传动轴旋转带动扭簧储能，卡接件通过让位凹槽脱离滑动限位座时，扭簧释能带动输出轴转动，扭簧释能后所述卡接件与滑动限位座相接触的接触端处于滑动限位座下面。

12、这种风力发电装置，通过扭簧储能后瞬间释能，输出轴就能拖动较大负载，也就是在风力较小(微风)状态下也能工作；另一方面，通过转动体转动带动滑动限位座沿滑槽来回移动，当滑动限位座卡住所述卡盘上的卡接件时，卡盘不动，扭簧储能，然后滑动限位座移位至卡接件通过让位凹槽脱离滑动限位座时，扭簧释能就带动输出轴转动，输出轴再带动负载工作，无需其它控制部件控制就可自动工作，运行较为可靠，能发电时间较长。

13、优选所述卡盘包括第一圆盘和一圆环体，圆环体一端固连第一圆盘边缘，输出轴另一端固连第一圆盘中心位置，圆环体中心轴线与输入轴的中心轴线相重合，所述卡接件固连在圆环体上，所述扭簧另一端固连在圆环体上；所述第一传动轴与所述输出轴中心轴线相重合，所述第一传动轴另一端与一个第二圆盘中心位置固连，第二圆盘靠近所述圆环体，扭簧处于第一圆盘与所述第二圆盘之间；所述扭簧为涡卷弹簧。

14、所述输入轴通过第一变速器连接所述第一传动轴，第一变速器为减速器；所述第二传动轴通过第二变速器连接所述转动体；所述第一变速器和所述第二变速器均为行星齿轮变速器，行星齿轮变速器的输入轴与输出轴中心轴线相重合；所述第二变速器的输入轴与所述第二传动轴为一体式结构。通过第一变速器减速增大扭矩后，第一传动轴更能够带动扭簧扭转储能，适应工况更广；通过第二变速器的变速可调整转动体转动速度，调节滑动限位座沿滑槽来回移动频率，也就能够改变扭簧储能和释能的转换节奏。

15、进一步改进，所述连接件上装有一滚轮，滚轮配合在所述第一导向槽上；所述滑动限位座一侧还装有两个导向轮，机架上还设有第二导向槽，两个导向轮同时配合在第二导向槽上；以提升滑动限位座来回移动稳定性。

16、所述滑动限位座远离转动体一侧连接一根导柱，机架上设有导向孔，导柱一端穿在机架的导向孔上，导柱上套有压簧，压簧一端抵在机架上、另一端抵在所述滑动限位座上。通过压簧能确保连接件可靠配合在第一导向槽一侧上，提升滑动限位座来回移动精度。

17、本发明在水面船体上设置风力发电装置，通过风力发电装置上的第一发动机给蓄电池组充电，蓄电池组给控制器提供电源，外部指挥系统通过天线与控制器进行双向通信。由于本发明在海面上行驶时，不管白天和晚上，海面上都会有风，这样把海面上的风能转化成电能，就能够全天候较长时间发电，确保蓄电池组内有电，控制器都能正常工作，实现双向通信，提升使用可靠性较高，确保无人船能够较长时间在海上工作。

18、本发明还进一步解决了在风力较小(微风状态下)也能够发电的问题及利用波浪发电的问题，延长了发电时间。另外还进一步解决了提升所述水下牵引装置使用性能和使用寿命的技术问题。