[发明专利]一种新型风光互补供能无人帆船及其控制方法

权利要求书

1.一种新型风光互补供能无人帆船，包括控制系统、翼帆动力系统、风光储能及驱动系 统和船体，其特征在于，

控制系统包括硬件控制器(3)、监测平台(4)；

翼帆动力系统包括翼帆(5)、翼帆控制装置(9)；

风光储能及驱动系统包括太阳能板(6)、2n个电驱动水下推进系统(11)、太阳能功率优 化控制器(32)、储能装置(31)，n≥1；

所述监测平台(4)安装在翼帆(5)顶部；太阳能功率优化控制器(32)、储能装置(31)、翼 帆控制装置(9)、太阳能板(6)固定于无人船船体(8)上；电驱动水下推进系统(11)分别安装 在船体两侧，翼帆控制装置(9)上；监测平台(4)、翼帆控制装置(9)、电驱动水下推进系统 (11)、太阳能功率优化控制器(32)与硬件控制器(3)为电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型风光互补供能无人帆船，其特征在于,所述监测平台 (4)包括风速仪(12)、风向仪(13)、光照度传感器(14)、传感器安装方管(15)、无人船位姿检 测仪(30)；风速仪(12)、风向仪(13)、光照度传感器(14)、无人船位姿检测仪(30)均固定安 装在传感器安装方管(15)上。

3.根据权利要求1所述的一种新型风光互补供能无人帆船，其特征在于,所述翼帆控制 装置(9)包括外管(16)、内管(17)、机械盒(18)、上外壳(19)、单轴电机(20)、翼帆旋转齿轮 (21)、翼帆旋转编码器(22)、水下推进器支杆安装孔(24)，所述内管(17)固定嵌套在外管 (16)的内部，外管(16)穿过翼帆(5)作为翼帆(5)的转轴，内管(17)上端与监测平台(4)的传 感器安装方管(15)相固定，下端与翼帆旋转编码器(22)相固定，翼帆旋转齿轮(21)一端与 翼帆(固定)，一端与单轴电机(20)固定，单轴电机(20)通过带动翼帆旋转齿轮(21)转动带 动翼帆(5)旋转水下推进器支杆安装孔(24)在机械盒(18)上。

4.根据权利要求1所述的一种新型风光互补供能无人帆船，其特征在于，电驱动水下推 进系统(11)包括水下推进器安装板(25)、推进器支杆(26)、沉铅(27)、带浆电机(28)，推进 器支杆(26)一端通过水下推进器安装板(25)与翼帆控制装置(9)的水下推进器支杆安装孔 (24)相固定，一端安装沉铅(27)与电机(28)。

5.根据权利要求1所述的一种新型风光互补供能无人帆船，其特征在于，包括两个电驱 动水下推进系统(11)，安装在翼帆控制装置(9)的机械盒(18)的左右两侧。

6.一种新型风光互补供能无人帆船的控制方法，应用于如权利要求1-5其一所述的无 人帆船，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

步骤1：硬件控制器(3)通过监测平台(4)采集位姿位置信息、气象数据信息；

步骤2：硬件控制器(3)根据风速、风向、太阳照度、时间等信息自主规划路径，对无人船 的航迹、航速、能量、推进模式等进行优化管理；

步骤3：同时，通过翼帆动力系统、风光储能及驱动系统进行无人船动力供应及太阳能 直接与风能间接互补发电：

步骤3-1：在风速较大时，硬件控制器(3)关闭电驱动水下推进系统(11)中带浆电机 (28)的工作状态，使其处于自由状态，无人船(1)利用风能带动翼帆(5)产生前进动力；

步骤3-2：当无人船(1)前进时带动电驱动水下推进系统(11)的带浆电机(28)旋转发出 动力从而进行风能间接发电，硬件控制器(3)将所发的电能储存到储能装置(31)中；

步骤3-3：同时太阳能板(6)吸收光能，通过太阳能功率优化控制器(32)对整个无人船 (1)进行直接供电，硬件控制器(3)将未使用的电能储存到储能装置(31)中，保证在风速较 低时通过储存的太阳能来维持系统稳定工作。

步骤4：无人船需要转向时，控制系统通过电驱动水下推进系统(11)进行差速转向控 制：

步骤4-1：当无人船(1)直线航行时，硬件控制器(3)控制左侧电驱动水下推进系统(11) 的带浆电机(28)转动；

步骤4-2：硬件控制器(3)控制右侧电驱动水下推进系统(11)的带浆电机(28)转动，使 其右侧的带浆电机(28)转动速率低于左侧或者使其右侧的带浆电机(28)停止转动；

步骤4-3：无人船(1)即可实现向右转弯的运动。