一种船制造技术

本发明专利技术公开一种船，包括船体和重心调节装置，重心调节装置设置于船体内部；重心调节装置包括配重块、舵机、控制装置和姿态检测器，配重块与舵机的转轴连接，舵机和控制装置连接，姿态检测器位于船体的重心区域，以检测船体的姿态信息，控制装置接收姿态检测器输出的船体的姿态信息，并在船体的姿态信息发生变化且变化量满足预设条件时，确定船体所受到的冲击力的方向，控制装置控制舵机转动，从而驱动与舵机连接的配重块的重心移向冲击力的反方向。船设置有重心调节装置，可实现船体重心的调节，主动抵消外界干扰作用力，使船恢复平衡状态，保证船在风浪中行驶的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种船
本专利技术涉及船舶设计领域，特别是涉及一种船。
技术介绍
船在保护海洋环境和开发海洋资源方面有广泛应用，搭载不同的传感器系统可以完成各种各样的任务，是监测海洋环境、观测海洋水文数据、勘探海洋资源和海洋灾害预警的重要手段之一。在军事方面船也扮演着重要的角色，它能够完成的军事任务有：监控港口安全，扫雷和充当靶船等。船在航行时，水面风浪、涌流等会增加船运动的不稳定性，带来偏离预设航线、横摇、纵倾甚至翻船的后果。现有的船中，有的采用的是将船体分为主船体和位于主船体两侧对称的副船体设计，可以提高抗风浪能力，但这种设计在船体低速行驶时，对风浪的抵御作用较为被动。有的则采用的是在主船体两侧安装浮体模块，增加在风浪中行驶的稳定性，但这种设计必然会导致船的体积过大，增加了行驶阻力，不利于船的高速行驶。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种可高速行驶、行波阻力小、抗风浪能力强的船，并可实现船体重心的调节，主动抵消外界干扰作用力，使船恢复平衡状态，保证船在风浪中行驶的稳定性。为实现上述目的，本专利技术一方面提供一种船，包括船体和重心调节装置，所述重心调节装置设置于所述船体内部；所述重心调节装置包括配重块、舵机、控制装置和姿态检测器，所述配重块与所述舵机的转轴连接，所述舵机和所述控制装置连接，所述姿态检测器位于所述船体的重心区域，以检测所述船体的姿态信息，所述控制装置接收所述姿态检测器输出的所述船体的姿态信息，并在所述船体的姿态信息发生变化且变化量满足预设条件时，确定所述船体所受到的冲击力的方向，所述控制装置控制所述舵机转动，从而驱动与所述舵机连接的所述配重块的重心移向所述冲击力的反方向。优选的，所述配重块包括第一配重块和第二配重块，所述第一配重块和所述第二配重块的质量相同，所述第一配重块和所述第二配重块对称分布在所述船体的两侧或者对称分布在所述船体的船头和船尾位置，所述舵机包括第一舵机和第二舵机，所述第一配重块与所述第一舵机的转轴连接，所述第二配重块与所述第二舵机的转轴连接。优选的，所述配重块为扇形，所述转轴安装在所述扇形的尖端部。优选的，所述船体为仿鱼流线型，所述船体在长度方向上，从所述船体的头部位置至中间位置的宽度逐渐增大，所述船体从中间位置至尾部位置的宽度逐渐减小，所述船体的外壁为流线型曲面。优选的，所述船还包括平衡翼，所述平衡翼对称设置于所述船体两侧。优选的，所述平衡翼为鱼鳍状，所述平衡翼的外侧面为流线型曲面，所述平衡翼设置在船体宽度为最大值的位置处。优选的，所述船体的所述姿态信息包括所述船体的俯仰角和滚转角，所述姿态检测器计算并输出所述船体在时间t内所述俯仰角和所述滚转角，所述俯仰角为正值，表示所述船体的船头上扬，所述俯仰角为负值，表示所述船体的船尾上扬；所述滚转角为正值，表示所述船体的右舷上扬，所述滚转角为负值，表示所述船体的左舷上扬；若在时间间隔t内，所述姿态检测器输出的所述俯仰角和所述滚转角不超过其预先设定的阈值，所述配重块重心在所述舵机带动下向所述船体的重心摆动，使所述配重块的重心与所述船体的重心位置一致；若在时间t内：当所述俯仰角为正，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的船头位置摆动；当所述俯仰角为负，且所述俯仰角绝对值的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的船尾位置摆动；当所述滚转角为正时，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的右舷位置摆动；当所述滚转角为负，且所述滚转角绝对值的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的左舷位置摆动。优选的，当所述俯仰角为正，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值，所述滚转角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的船头位置摆动；当所述俯仰角为负，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值，所述滚转角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的船尾位置摆动；当所述滚转角为正，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值，所述俯仰角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的右舷位置摆动；当所述滚转角为负，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值，所述俯仰角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的左舷位置摆动。本专利技术另一方面提供一种船体姿态控制方法，对船的船体姿态进行控制，所述船体姿态控制方法包括：每隔时间间隔t，检测所述船体的姿态信息，所述船体的姿态信息包括所述船体的俯仰角和滚转角，所述俯仰角为正值，表示所述船体的船头上扬，所述俯仰角为负值，表示所述船体的船尾上扬；所述滚转角为正值，表示所述船体的右舷上扬，所述滚转角为负值，表示所述船体的左舷上扬；若检测到的所述俯仰角和所述滚转角都不超过其预先设定的阈值，则所述配重块重心在所述舵机带动下向所述船体的重心摆动，使所述配重块的重心与所述船体的重心位置一致；若检测到的所述俯仰角为正，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的船头位置摆动；当所述俯仰角为负，且所述俯仰角绝对值的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的船尾位置摆动；若检测到的所述滚转角为正，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的右舷位置摆动；当所述滚转角为负，且所述滚转角绝对值的大小超过其预先设定的阈值时，所述舵机至少带动一个所述配重块的重心向所述船体的左舷位置摆动。优选的，提供的一种船体姿态控制方法还包括：若检测到的所述俯仰角为正，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值，所述滚转角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的船头位置摆动；若检测到的所述俯仰角为负，且所述俯仰角的大小超过其预先设定的阈值，所述滚转角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的船尾位置摆动；若检测到的所述滚转角为正，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值，所述俯仰角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的右舷位置摆动；若检测到的所述滚转角为负，且所述滚转角的大小超过其预先设定的阈值，所述俯仰角的绝对值的大小未超过其预先设定的阈值时，所述舵机带动所述配重块的重心向所述船体的左舷位置摆动。优选的，所述时间间隔t为1s-3s，所述俯仰角和所述滚转角预先设定的阈值都为10°。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术实施例中的船设置有重心调节装置，产生适当力矩，可实现船体重心的调节，主动抵消外界干扰作用力，使船恢复平衡状态，保证船在风浪中行驶的稳定性，在不削弱无人船高速性能的前提下，提高了船体的抗风浪性。进一步的，本专利技术实施例中在船体两侧安装平衡翼，可以保持船体在行驶过程中的平衡，增加了所述船体在风浪中行驶的稳定性，使船体不易倾覆。进一步的，本专利技术实施例应用了仿生学和流体力学的原理，将船体为仿鱼流线型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船，其特征在于：包括船体和重心调节装置，所述重心调节装置设置于所述船体内部；所述重心调节装置包括配重块、舵机、控制装置和姿态检测器，所述配重块与所述舵机的转轴连接，所述舵机和所述控制装置连接，所述姿态检测器位于所述船体的重心区域，以检测所述船体的姿态信息，所述控制装置接收所述姿态检测器输出的所述船体的姿态信息，并在所述船体的姿态信息发生变化且变化量满足预设条件时，确定所述船体所受到的冲击力的方向，所述控制装置控制所述舵机转动，驱动与所述舵机连接的所述配重块的重心移向所述冲击力的反方向。

【技术特征摘要】
1.一种船，其特征在于：包括船体和重心调节装置，所述重心调节装置设置于所述船体内部；所述重心调节装置包括配重块、舵机、控制装置和姿态检测器，所述配重块与所述舵机的转轴连接，所述舵机和所述控制装置连接，所述姿态检测器位于所述船体的重心区域，以检测所述船体的姿态信息，所述控制装置接收所述姿态检测器输出的所述船体的姿态信息，并在所述船体的姿态信息发生变化且变化量满足预设条件时，确定所述船体所受到的冲击力的方向，所述控制装置控制所述舵机转动，驱动与所述舵机连接的所述配重块的重心移向所述冲击力的反方向；所述配重块为扇形，所述转轴安装在所述扇形的尖端部。2.根据权利要求1所述的船，其特征在于：所述配重块包括第一配重块和第二配重块，所述第一配重块和所述第二配重块的质量相同，所述第一配重块和所述第二配重块对称分布在所述船体的两侧或者对称分布在所述船体的船头和船尾位置，所述舵机包括第一舵机和第二舵机，所述第一配重块与所述第一舵机的转轴连接，所述第二配重块与所述第二舵机的转轴连接。3.根据权利要求1所述的船，其特征在于：所述船体为仿鱼流线型，所述船体在长度方向上，从所述船体的头部位置至中间位置的宽度逐渐增大，所述船体从中间位置至尾部位置的宽度逐渐减小，所述船体的外壁为流线型曲面。4.根据权利要求1所述的船，其特征在于：所述船还包括平衡翼，所述平衡翼对称设置于所述船体两侧。5.根据权利要求4所述的船，其特征在于：所述平衡翼为鱼鳍状，所述平衡翼的外侧面为流线型曲面，所述平衡翼设置在船体宽度为最大值的位置处。6.根据权利要求1所述的船，其特征在于：所述姿态检测器为惯性测量单元IMU，所述控制装置为船载电脑。7.一种船体姿态控制方法，其特征在于：对权利要求1至6中任一项所述的船的船体姿态进行控制，所述船体姿态控制方法包括：每隔时间间隔t，检测所述船体的姿态信息，所述船体的姿态信息包括所述船体的俯仰角和滚转角，所述俯仰角为正值，表示所述船体的船头上扬，所述俯仰角为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏中，张立强，李擎，付国栋，刘宁，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11