双体减震无人艇的制作方法

本发明属于水上航行器领域，具体地，涉及一种无人艇。尤其是高速双体减震无人艇。

背景技术：

1、无人艇相比于有人船具有环境要求低、人员安全友好、作业时间长、人员数量要求低、任务效率高等优点，在海洋事业发展中已经取得了越来越重要的地位。为完成要地侦察、环境检测、港口安全、无人巡逻、设备巡检等任务，无人艇需要搭载对应的任务载荷。为完成相应的任务，无人艇需要实现环境感知与导航定位，用于实现自动控制算法，而感知定位一般都依赖于惯性导航装置。

2、现有的无人艇功能载荷一般在作业中需要相对平稳的环境，如拖缆绞车、机械臂、传感器等等，都需要无人艇相对平稳，如果无人艇发生剧烈颠簸，则无法作业甚至可能损毁设备。

3、现有的惯性导航装置一般依赖于其自身内置的力传感器计算加速度，并根据加速度积分进行速度和角速度计算，进一步计算传感器对应的位姿。惯性导航装置一般内置滤波算法，对惯性导航装置使用过程中的噪声进行过滤。安装在船舶上的惯性导航装置，当船舶处于剧烈颠簸时，其内部的算法无法对噪声进行有效滤波，往往导致加速度和角加速度测量误差激烈增大，产生巨大的虚速度和虚角加速度，产生错误的位姿测量结果。

4、由于载荷设备和传感器设备对颠簸的敏感性，现有的无人艇一般用于较良好海况下，使用的场景较为受限。

5、此外，现有的无人艇减震设计一般比较简单，主要依赖于浮筒本身的柔性和连接处本身的柔性进行抵消，没有具体针对性的设计。特别地，没有对船舶首向海浪冲击、船舶升沉和船舶侧向海浪冲击的减震设计。

6、相关的现有技术主要有：

7、一种新型结构双体船(专利文献cn10667771a)该专利文献提供一种新型结构双体船，其减震结构工作方式为对于小规模震动，主要依赖于支撑架5及其附属减震机构实现对能量的吸收与耗散；对于恶劣海况下的大幅度震动，依赖前支撑3的倾斜与阻尼球铰耗散能量；双侧浮筒的运动存在耦合。当前方来浪，波浪较窄，只造成一方浮筒上翘，由于前支撑的连接设计，必然导致另一侧浮筒下摆。即：为了抵抗一侧浮筒的运动，减震机构会导致另一侧浮筒的运动。当波浪只是单纯造成一侧浮筒上翘时，另一侧浮筒依然会被迫下摆，反而导致无人船上部平台的不稳定；且该技术方案减震机构设计没有针对单侧浮筒升沉的减震机构设计。当大型波浪从无人船侧向行进，刚好只抬升了一侧浮筒时，无法抵抗，会造成船体整体向一侧倾斜翻转，甚至可能造成船只倾覆。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双体减震无人艇。

2、根据本发明提供的一种双体减震无人艇，包括：上部平台、减震支撑机构、浮筒、连接板；

3、所述上部平台由一钢制带边框和加强筋的平板制成，设置有预制螺栓孔位；

4、所述减震支撑机构设置于上部平台和连接板之间；

5、所述连接板为与浮筒连接的硬质钢板，通过螺栓连接于浮筒的下部浮筒，所述连接板的上方设置有铰链安装孔，安装减震支撑机构。

6、优选地，所述的一种双体减震无人艇还包括：工控机箱、电池箱；

7、所述工控机箱为可实现电磁屏蔽的、设置有绝缘底座的钢制计算机箱，工控机箱的箱体上开有通风孔，顶部设置有防晒隔热设施；

8、所述工控机箱设置在上部平台上；

9、所述电池箱为安装有绝缘外壳的钢制外壳箱体，开有通风口以便散热，紧固安装在上部平台上。

10、优选地，所述减震支撑机构包括：主减震机构、副减震机构；

11、所述主减震机构连接于副减震机构；

12、所述主减震机构可平行于船舶横剖面的平面内进行旋转；

13、所述副减震机构在主减震机构的径向平面内进行旋转。

14、优选地，所述的一种双体减震无人艇，还包括：浮筒延伸筒(8)；

15、所述浮筒包括两只基于橡胶或玻璃钢或不锈钢材质的圆柱形浮筒，以及跨设在圆柱形浮筒上的船舶平台及附属结构；浮筒前方有圆弧形上扬；

16、所述浮筒延伸筒为从浮筒后部延伸出的封闭硬质圆柱形浮筒，设置有安装孔位和卡槽；

17、所述浮筒延伸筒与浮筒纵向通过加强筋连接。

18、优选地，所述的一种双体减震无人艇，还包括：螺旋桨吊放机构、螺旋桨；

19、所述螺旋桨吊放机构用于从浮筒延伸筒上吊放安装螺旋桨，安装采用螺栓紧固；

20、所述螺旋桨设置于浮筒延伸筒后部。

21、优选地，所述副减震机构设置有一个桁架，一个上部铰链孔，一个下部铰链孔，一根弹簧；设置于船首和船尾的副减震机构反方向设置，每条无人艇共设置有四套副减震机构；所述副减震机构可平行于船舶中纵剖面方向的平面内进行旋转。

22、优选地，所述主减震机构，包括：减震上支撑臂、支撑臂中连管、弹簧阻尼减震器、转轴衬套、保护肘板、主副减震机构连接铰链、副减震机构减震弹簧、减震摇臂、减震摇臂肘板、桁架、副减震机构铰链；

23、所述减震上支撑臂包括：与上部平台刚性连接的钢制圆管，向上部平台外侧延伸出，每两根减震上支撑臂中间有一根支撑臂中连管连接；

24、所述支撑臂中连管为所述减震上支撑臂间的钢制连管；

25、弹簧阻尼减震器一头与支撑臂中连管铰链连接，弹簧阻尼减震器的旋转轴与支撑臂中连管同轴；另一头与减震摇臂肘板铰接；

26、所述转轴衬套与弹簧阻尼减震器刚性连接，与减震摇臂肘板铰接；

27、所述主副减震机构连接铰链连接主减震机构与副减震机构，主副减震机构连接铰链与主减震机构刚性连接，并使得副减震机构在主减震机构的径向平面内进行旋转；

28、所述保护肘板用以保护主副减震机构连接铰链，并限制副减震机构的最大旋转角度；

29、所述副减震机构减震弹簧为钢制弹簧，一头与连接板铰接，一头与副减震机构上设置的桁架铰接，抵消径向垂直平面内的浮筒运动；

30、所述减震摇臂与上部平台铰接，与主副减震机构连接铰链刚性连接；

31、所述减震摇臂肘板与减震摇臂焊接；

32、所述桁架为钢制框架，一头与主减震机构铰接，另一头与连接板铰接，中间部分与副减震机构减震弹簧铰接，承受来自主减震机构和连接板的压力；

33、所述副减震机构铰链连接桁架与连接板。

34、优选地，所述的一种双体减震无人艇，其特征在于，

35、所述弹簧阻尼减震器由弹簧、液压油缸和活塞机构等部分构成；

36、所述减震摇臂肘板为钢制板材。

37、根据本发明所述的双体减震无人艇的使用方法，包括：

38、步骤s1：副减震机构支撑主减震机构，主减震机构支撑无人艇上部平台；

39、步骤s2：副减震机构与浮筒、连接板之间铰链连接，无人艇前部的副减震机构、浮筒、后部的副减震机构组成三连杆机构；

40、步骤s3：浮筒在垂直平面内进行转动；

41、步骤s4：当无人艇的前方出现浪涌时，无人艇前部的副减震机构减震压缩，后部的副减震机构减震弹簧拉伸，浮筒艏部向上旋转，顺应出现在艏部的向上运动趋势，不会直接将浮筒的受力传递到上部平台上，可以使上部平台的运动状态保持相对稳定；

42、步骤s5：当浪涌行进至浮筒的中部时，副减震机构的产生的旋转阻尼无法抵消运动趋势，副减震机构回到正常状态，浪涌一侧浮筒的主减震机构开始向外向上旋转，主减震机构上的弹簧阻尼减震器开始压缩，浮筒整体向上升起而上部平台基本保持不动，不会直接将浮筒的受力传递到上部平台上，使上部平台运动状态保持基本稳定；

43、步骤s6：当浪涌到浮筒后半段时候，无人艇前部的副减震机构减震弹簧拉伸，无人艇后部的副减震机构减震弹簧压缩，浮筒艏部向下旋转，顺应出现在艉部的向上运动趋势，不会直接将浮筒的受力传递到上部平台上，使上部平台运动状态基本保持稳定。

44、根据本发明所述的双体减震无人艇的使用方法，包括：

45、当无人艇的侧方出现浪涌时，主减震机构开始向外向上旋转，主减震机构上的弹簧阻尼减震器开始压缩，浮筒整体向上升起，不会直接将浮筒的受力传递到上部平台上，使上部平台运动状态基本保持稳定。

46、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

47、1、本发明采用被动减震机构，利用了相对转动、多连杆机构和弹簧压缩的原理，使得无人艇的双体浮筒可以在激烈的海况和上部平台相对运动。

48、2、本发明可降低船舶上部平台的运动幅度和频率，减少上部平台受到的冲击载荷，有利于完成无人艇任务。

49、3、本发明不需要复杂的自动控制系统，结构简洁，机械加工方便。

50、4、本发明大部分结构加工成本低，对小型高速双体船使用友好。

51、5、本发明双体减震无人艇整体结构设计，将浮筒间的运动解耦，单套减震机构的运动间不互相干扰，可有效耗散波浪能量并降低震动。