一种主动式自扶正滑行艇的制作方法

本实用新型涉及船舶设计技术领域，尤其是一种无人艇，具体涉及一种主动式自扶正滑行艇。

背景技术：

水面无人艇，或称水面机器人，是一种无人操作的水面舰艇。相比于常规有人操纵船，主要优点是可以通过远程控制，进而取代人工操作，主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。无人艇的生存能力是衡量该类型产品的重要因素，自扶正能力就是因素之一。

自扶正船作为船舶设计或装备中极其特殊的一类，在国内外的船体扶正研究中，分为两种技术路线，一是船体本身的自扶正，二是利用气囊进行辅助扶正。船舶主动自扶正是在船型设计之初，针对船体、上层建筑、总体布局等方面综合考量，无需任何外部设备辅助，便可主动实现自扶正的一种能力，这种自扶正的方式需要强大的专业设计基础，因此市面上采用的案例有，但不是非常多；第二种自扶正，相对于船壳来说是被动式的，船舶在倾覆后，控制系统打开气囊，进而实现自扶正。这种自扶正装置需要在船上额外增加单次使用的自扶正气囊，用完后可以更换，这个方法入门门槛低，适合设计能力一般、或者船型略宽的船。第一种自扶正方案成本较高，需要设计全新的船体和上层建筑；优点是可以连续完成多次自扶正；第二种方案不需要设计全新的船体结构，仅需在现有船舶上加装一次性气囊和控制系统即可，改装成本低；缺点是由于使用一次性气囊，在完成一次自扶正后就必须更换气囊重新包装。

另外，在船体自扶正设计方面，虽然理论上很简单，但是国内外均无一个定量的结果说明什么样的船体是否可以实现自扶正，仅仅定性的说明船舶重心高度对是否能够实现自扶正的影响极大。很多人说自扶正是‘不倒翁’，其实有差别。经过试验论证，‘不倒翁’的原理适用于刚性接触、重心低型心高的物体；船体自扶正则不然，流固接触、重心高于浮心(水下体积的型心)，这个在基本原理上就是不同的，其次，水线上部分体积也并不是越大越好，翻转后参与排水的部分布置位置也对自扶正有影响，这是一个综合考量的学科，然而目前国内外却没有一个文章或论文指出自扶正到底应该考虑哪些综合因素，而是只能简单的说明翻转后初稳性高低的问题，过于理想，实践中并不能直接采用。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种主动式自扶正滑行艇，它的安装设备仅需要满足一定的重心要求即可实现自扶正，船壳在使用时候可以任意角度抛入水中，在船体呈现任意角度倾覆的情况下可以在5秒内完成自扶正，进而满足搭载特定设备、快速航行至指定地点开展任务。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种主动式自扶正滑行艇，它包含船体和上层建筑，所述上层建筑设置在船体的上部，所述上层建筑前后两侧的船体上分别设置有前舱盖和尾舱盖，所述上层建筑上设置有中舱盖，且前舱盖、中舱盖和尾舱盖位于船体的中心线上；所述船体中心底部固定设置有锂电池；所述锂电池的一侧设置有遥控接收器、电机驱动模块和集线器，其另一侧设置有舵机和大电流空气开关；所述船体的尾部设置有喷水推进器；所述锂电池通过大电流空气开关和集线器分别与喷水推进器和舵机电连接，所述喷水推进器与电机驱动模块电连接，所述遥控接收器分别与电机驱动模块和舵机电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的船体总长为l，型宽为b，型深为h，吃水为d，傅汝德数fr＞3。

作为本实用新型的进一步改进，所述的上层建筑的体积为v，上层建筑与船头的距离为0.4d-0.8d，左右均匀分布，上层建筑高度为0.7h-1.3h。

作为本实用新型的进一步改进，所述的前舱盖为圆形舱盖，其内壁设置有密封胶圈，且前舱盖通过螺纹旋接在船体上。

作为本实用新型的进一步改进，所述的中舱盖和尾舱盖为内部设置有密封胶圈的矩形舱盖，中舱盖和尾舱盖的一侧设置有机械卡扣，另一侧设有合页。

作为本实用新型的进一步改进，所述的喷水推进器通过穿舱螺栓辅助固定安装在船尾，喷水推进器的高度≤0.8h。

(三)有益效果

与现有技术相比，采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：

1、本实用新型以滑行艇为载体，通过设计独有的上层建筑和内部布局，从而实现自扶正功能，相比于其他产品，兼顾快速性和适航性，在保证航行速度的情况下可以在恶劣海况下正常工作；

2、本实用新型可以自定义搭载设备，极大的扩展了使用范围，而且与大尺寸的自扶正艇相比，无人化、小型化，大大降低了装备门槛和使用成本。

附图说明

图1是本实用新型所提供的实施例的外部结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型所提供的实施例的内部结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本实用新型所提供的实施例的电气原理框图；

图6是本实用新型所提供的实施例中船体排水量曲线图；

图7是本实用新型所提供的实施例中上层建筑排水量曲线图；

附图标记说明：

101、船体；102、上层建筑；201、锂电池；202、大电流空气开关；203、集线器；301、前舱盖；302、中舱盖；303、尾舱盖；4、遥控接收器；5、电机驱动模块；6、舵机；7、喷水推进器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图5，本实用新型提供的一种实施例：一种主动式自扶正滑行艇，它包含船体101、上层建筑102、锂电池201、大电流空气开关202、集线器203、前舱盖301、中舱盖302、尾舱盖303、遥控接收器4、电机驱动模块5、舵机6和喷水推进器7，其中，

船体101总长为l，型宽为b，型深为h，吃水为d，傅汝德数fr＞3。本实施例中，船体101长度为920mm的情况下，其排水量曲线如图6所示；

上层建筑102体积为v，上层建筑102与船头的距离为0.4d-0.8d，左右均匀分布，上层建筑102的最大高度为0.7h-1.3h，本实施例以船体101总长920mm为例，排水量曲线如图7所示。

上层建筑102设置在船体101的上部，上层建筑102前后两侧的船体101上分别设置有圆形的前舱盖301和矩形的尾舱盖303，上层建筑102上设置有矩形的中舱盖302，且前舱盖301、中舱盖302和尾舱盖303位于船体的中心线上；以船体101总长l为例，前舱盖301是一个直径为r1的圆形盖，其孔径r2；中舱盖302是一个长l1、宽b1的矩形盖；尾舱盖303是一个长l2、宽b2的矩形盖，每个舱盖内部均有用于防止水进入的密封胶圈，手动锁紧，其中前舱盖301通过螺纹与船体101旋紧，中舱盖302、尾舱盖303通过一侧的机械卡扣锁紧，同时另一侧设有合页，用于开合。

锂电池201采用扎带的方式固定在船体101中心最底部，通过计算船体101从十米的高度自由落体产生的冲量，然后增加100％冗余的情况下设计扎带的数量，锂电池201的重心不能高于0.75h。锂电池201的一侧设置有遥控接收器4、电机驱动模块5和集线器203，其另一侧设置有舵机6和大电流空气开关202，船体101的尾部设置有喷水推进器7，同时用穿舱螺栓辅助固定，喷水推进器7的最大高度不能超过0.8h，采用这样的布局设计能够保证船体101在水中不横倾，使船体101在水中保持正浮状态。

如图5所示，锂电池201经过大电流空气开关202，然后通过集线器203分配统一对喷水推进器7和舵机6进行供电，喷水推进器7的功率通过电机驱动模块5受遥控接收器4控制，舵机6的舵角受遥控接收器4控制。

本实施例通过全新的上层建筑102设计和艇内的布局，使船体101在水中时的回复力矩在0°-180°的范围内均为正数，从而实现自扶正功能，兼顾快速性和适航性，极大的扩展了使用范围。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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