用于海洋环境观测的无人帆船的制作方法

本发明涉及海洋环境自主移动观测平台，具体地说是一种用于海洋环境观测的无人帆船。

背景技术：

海气界面是一个非常重要的界面，海洋与大气的物质与能量交换过程都是通过这个界面进行的，海洋内部的变化也会部分地通过这个界面表现出来。随着人类对海洋探索的不断深入，越来越需要对海气界面的物质能量交换过程进行了解。目前，基于卫星遥感的天基观测技术无法实现原位观测，传统的潜标、浮标不具备自主移动观测能力，柴电驱动的无人艇等受制于能源供给的限制，无法实现长时间大范围的观测。

无人帆船是一种以海洋可再生能源为驱动的新型海气界面移动观测平台。无人帆船通过风帆将自然环境中的风能转化为航行驱动力，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能供给控制器、传感器、电机等使用，可以实现能源的自给自足，完成长时间、大范围的海气界面环境要素观测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于海洋环境观测的无人帆船，用于长时间大范围的海气界面环境要素观测。

本发明的另一目的在于提供一种用于海洋环境观测的无人帆船。该用于海洋环境观测的无人帆船采用双支点模块化的转帆装置，提高了转帆装置与无人帆船的安装牢固性和安装维护便捷性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括船体、翼帆、无线电天线、铱星通信天线、舵片及分别安装于船体内部的转帆装置、控制器、舵驱动装置，其中船体的甲板艏艉两端分别安装有艏部设备固定座及艉部舱口座，该艏部设备固定座与艉部舱口座之间的甲板上分别安装有可开合的前设备舱盖和后设备舱盖，所述艉部舱口座上安装有可拆卸的艉部设备固定座，该艉部设备固定座上分别安装有无线电天线及铱星通信天线，所述无线电天线及铱星通信天线分别与控制器相连；所述转帆装置的输出端穿出甲板后与翼帆连接，该转帆装置中的动力源与所述控制器连接，所述翼帆通过转帆装置驱动旋转；所述舵驱动装置的输出端穿出船体底部后与舵片相连，驱动舵片转动，该舵驱动装置中的驱动电机与所述控制器连接。

其中：所述船体内部通过多个横舱壁分为相互独立的艏尖舱、前设备舱、后设备舱及艉尖舱，所述艏部设备固定座下方对应的为艏尖舱，所述前设备舱盖下方对应的为前设备舱，所述后设备舱盖下方对应的为后设备舱，所述艉部舱口座下方对应的为艉尖舱；所述艏尖舱及后设备舱所对应的甲板上分别开设有可拧开或旋紧的手孔盖，所述前设备舱所对应的甲板上开设有供转帆装置输出端穿出的转帆驱动轴穿出孔。

所述艏部设备固定座上分别安装有与控制器相连的导航定位单元及气象站，所述无线电天线及铱星通信天线分别安装于艉部设备固定座上，该艉部设备固定座上还安装有与所述控制器连接的声光报警器。

所述船体的甲板上铺设有柔性太阳能电池板，该柔性太阳能电池板与安装于船体内部的电源箱中的蓄电池组连接，该蓄电池组与所述控制器连接，为无人帆船提供电力供应。

所述船体内底部安装有稳向板安装座，该船体底部外侧设有稳向板，所述稳向板的上端与稳向板安装座穿出船体底部外侧的法兰可拆卸地连接，稳向板的下端开设有用于安装传感器的螺纹孔；所述船体上靠近稳向板安装座穿出船体底部外侧法兰的位置密封安装有水密接插件，所述传感器的电气线缆通过水密接插件引入船体内部，并与所述控制器连接。

所述转帆装置包括基座、蜗轮轴保护套、压盖、蜗轮轴、拉紧板组件、动力源、蜗杆、传动组件，蜗杆轴及蜗轮，该基座安装在所述船体内底部固定的转帆装置安装底座上，形成所述转帆装置与船体的一个支点；所述动力源安装于基座内，所述蜗杆轴转动安装于基座内部，该动力源的输出轴通过所述传动组件与蜗杆轴的一端相连、驱动蜗杆轴旋转，所述蜗杆轴上安装有连动的蜗杆；所述蜗轮轴的一端插入基座内，并与基座转动连接，另一端由基座及船体的甲板穿出，并与所述翼帆连接，所述蜗轮位于基座内，该蜗轮安装于蜗轮轴上、并与蜗轮轴连动，所述蜗轮与蜗杆相啮合；所述蜗轮轴位于基座外的部分套装有蜗轮轴保护套，蜗轮轴与蜗轮轴保护套之间转动连接，该蜗轮轴保护套的一端安装于所述基座上，另一端设有位于所述船体甲板内部的拉紧板组件，所述压盖套装于蜗轮轴外部，并压在船体的甲板上，该压盖与所述拉紧板组件相连，所述船体的甲板被夹在压盖与拉紧板组件之间，形成所述转帆装置与船体的另一个支点。

所述拉紧板组件包括拉紧板及辅助拉紧板，所述蜗轮轴保护套另一端为凸台结构，所述拉紧板卡在凸台的底部，并与所述压盖相连，实现所述蜗轮轴保护套的限位固定；所述辅助拉紧板安装于拉紧板上。

所述蜗轮轴保护套另一端的端面穿出船体的甲板后与甲板的上表面共面，所述压盖的下表面设有沿轴向向下延伸而形成的凸缘；所述蜗轮轴通过角接触轴承与蜗轮轴保护套另一端的凸台结构转动连接，所述凸缘位于凸台结构内部，并抵接于角接触轴承外圈的上表面，与所述凸台结构共同实现该角接触轴承的轴向限位。

所述基座底部安装有底部轴承座，所述蜗轮轴的一端插入底部轴承座内部，并通过角接触轴承与底部轴承座转动连接；所述蜗轮轴的一端套装有蜗轮座，该蜗轮座被夹在所述蜗轮与角接触轴承的内圈之间，所述蜗轮通过该蜗轮座及蜗轮上方蜗轮轴上的轴肩实现轴向限位。

所述蜗杆轴的另一端由基座伸出，并连接有小齿轮，该端的基座外表面固定有电位计安装架，旋转电位计固接在所述电位计安装架上，并与所述控制器相连，该旋转电位计的转轴连接有大齿轮，所述大齿轮与小齿轮啮合传动，通过所述旋转电位计测量蜗杆的旋转角度。

所述传动组件包括分别位于基座外的等径正齿轮a及等径正齿轮b，该等径正齿轮a连接于所述动力源的输出轴，所述等径正齿轮b与蜗杆轴的一端相连，并与等径正齿轮a啮合传动。

所述基座分为左右组合式结构的基座部件a及基座部件b，该基座部件a分为上下组合式结构的上基座部件a和下基座部件a，所述上基座部件a、下基座部件a及基座部件b通过螺栓连接成为转帆装置的基座。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明可用于海气界面海洋环境要素长时间大范围的自主观测，而且便于运输、部署和维护。

2.本发明采用柔性太阳能电池板铺设在船体的甲板上，可根据甲板平面定制成所需的任意形状，有效对甲板上的面积进行利用，进而获取更大的太阳能电池板面积，获取更多的电能。

3.本发明的转帆装置与船体上下分别固定连接，为无人帆船的转帆装置提供两处稳定的支点，有助于无人帆船转帆装置固定的可靠性和稳定性。

4.本发明的转帆装置可以有效地实现正反转，即便于控制翼帆左右两个方向的转动，符合无人帆船在实际使用过程中的要求；另外，由于蜗轮、蜗杆具有较好的自锁特性，当转动到预期角度后，可以断开电机的供电，依靠蜗轮蜗杆的机械自锁实现限位，有效降低控制能耗。

5.本发明的转帆装置结构紧凑，是一个单独的独立模块，便于安装和维护。

附图说明

图1为本发明船体的立体结构示意图；

图2为本发明船体内部的结构示意图；

图3为本发明整体的立体结构示意图；

图4为本发明整体的内部结构示意图；

图5为本发明稳向板安装座的结构示意图；

图6为本发明转帆装置的立体结构示意图之一；

图7为本发明转帆装置的立体结构示意图之二；

图8为本发明转帆装置的立体结构剖视图；

图9为本发明转帆装置中基座的爆炸图；

其中：1为船体，2为艏部设备固定座，3为手孔盖，4为前设备舱盖，5为转帆驱动轴穿出孔，6为后设备舱盖，7为艉部舱口座，8为艉部设备固定座，9为转帆装置安装底座，10为稳向板安装座，11为舵驱动装置固定底座，12为导航定位单元，13为气象站，14为翼帆，15为柔性太阳能电池板，16为声光报警器，17为无线电天线，18为铱星通信天线，19为舵片，20为稳向板，21为转帆装置，2101为下基座部件a，2102为上基座部件a，2103为基座部件b，2104为蜗轮轴保护套，2105为压盖，2106为蜗轮轴，2107为转接法兰座，2108为拉紧板，2109为辅助拉紧板，2110为电位计安装架，2111为旋转电位计，2112为大齿轮，2113为小齿轮，2114为驱动电机及减速器模块，2115为蜗杆，2116为推力轴承，2117为深沟球轴承，2118为等径正齿轮a，2119为蜗杆轴，2120为等径正齿轮b，2121为蜗轮，2122为角接触轴承，2123为蜗轮座，2124为底部轴承座，2125为轴承盖板，2126为法兰，2127为轴承槽，2128为凸缘，2129为径向密封槽，2130为紧固螺钉，2131为轴肩，2132为侧面法兰，22为水密接插件，23为控制箱，24为电源箱，25为舵驱动装置，26为水密接插件穿舱底座，27为通孔，28为螺纹孔，29为横舱壁，30为艏尖舱，31为前设备舱，32为后设备舱，33为艉尖舱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括船体1、翼帆14、无线电天线17、铱星通信天线18、舵片19及分别安装于船体1内部的转帆装置21、控制器、舵驱动装置25，其中船体1为玻璃钢船壳,船体1的甲板艏艉两端分别安装有艏部设备固定座2及艉部舱口座7，该艏部设备固定座2与艉部舱口座7之间的甲板上分别安装有可开合的前设备舱盖4和后设备舱盖6，艉部舱口座7上安装有可拆卸的艉部设备固定座8，艉部设备固定座8既是多种天线支撑杆的固定座，又是艉部舱口座7的盖板；该艉部设备固定座8上分别安装有无线电天线17及铱星通信天线18，无线电天线17及铱星通信天线18分别与控制器相连，控制器装在固定于船体1内部的控制箱23中。转帆装置21的输出端穿出甲板后与翼帆14连接，该转帆装置21中的动力源与控制器连接，翼帆14通过转帆装置21驱动旋转。舵驱动装置25的输出端穿出船体1底部后与舵片19相连，驱动舵片19转动，该舵驱动装置25中的驱动电机与控制器连接。

本实施例的船体1内部通过多个(本实施例为三个)横舱壁29分为四个相互独立的舱室，从前(船艏)往后(船艉)分别为艏尖舱30、前设备舱31、后设备舱32及艉尖舱33，艏部设备固定座2下方对应的为艏尖舱30，前设备舱盖4下方对应的为前设备舱31，后设备舱盖6下方对应的为后设备舱32，艉部舱口座7下方对应的为艉尖舱33。艏尖舱30上部的艏部设备固定座2通过螺栓固定在甲板上，且可以穿舱。艏尖舱30所对应的上方甲板开设有一个手孔盖3，后设备舱32所对应的上方甲板开设有两个手孔盖3，手孔盖3可以拧开和旋紧，便于将手伸进舱内进行操作。前设备舱31所对应的甲板上开设有供转帆装置21输出端穿出的转帆驱动轴穿出孔5。前设备舱31底部通过预埋的方式固定安装有转帆装置安装底座9，前设备舱31上方对应的甲板上安装的前设备舱盖4可以开合，便于拆卸转帆装置21。前设备舱31内还安装有稳向板安装座10，稳向板安装座10的竖直部分通过螺栓和前设备舱31与后设备舱32之间的横舱壁29紧固连接，该横舱壁29是前设备舱31和后设备舱32的分隔壁面；稳向板安装座10的水平部分同样通过预埋的方式和船体1底部固定连接，稳向板安装座10底部的用于连接稳向板的法兰座穿出船体1的底部。后设备舱32上方对应的甲板上安装的后设备舱盖6同样可以开合，便于拆装控制箱23和电源箱24。在船体1的艉尖舱33后侧底部，通过预埋的方式安装有舵驱动装置固定底座11，艉尖舱33上方对应的甲板上通过预埋的方式安装有艉部舱口座7，艉部舱口座7为敞口式结构，艉部舱口座7上的艉部设备固定座8可以与艉部舱口座7固定连接，也可以拆卸，便于对艉尖舱33内安装的舵驱动装置25进行安装调试等。

本实施例的船体1的甲板最前方安装有导航定位单元12，导航定位单元12用于无人帆船的航行导航和定位；导航定位单元12的后侧安装有气象站13，气象站13一方面当做科学载荷使用，即感知海气界面大气的压力、温度、湿度、风向和风速等环境信息，另一方面将感知到的环境信息，尤其是风向信息传送给控制器，以便无人帆船根据周围的风向信息确定翼帆的攻角(翼帆的转动角度)，为无人帆船提供在当前状态下的最大推进力。导航定位单元12和气象站13均通过支撑杆与艏部设备固定座2固定连接，并分别与控制器相连；本实施例的导航定位单元12和气象站13均为市购产品，导航定位单元12购置于加拿大hemisphere公司，型号为v104；气象站13购置于美国airmar公司，型号为200wx。翼帆14的转轴与转帆装置21的输出端相连接，翼帆14可以将风能转化为无人帆船航行驱动力，推动无人帆船航行。船体1的甲板尾部安装有声光报警器16，声光报警器16的作用是当无人帆船发生故障时发出警报；声光报警器16通过支撑杆与艉部设备固定座8固定连接，并与控制器相连。本实施例的声光报警器16为市购产品，购置于英国hosidenbesson公司，型号为bansheeexcellite110db。本实施例的无线电天线17、铱星通信天线18也通过各自的支撑杆与艉部设备固定座8相连接，无线电天线17首先连接无线电模块，无线电模块再和控制器连接；铱星通信天线18首先和铱星模块连接，铱星模块再和控制器连接；无线电模块和铱星模块都安装在控制箱23内。船体1的底部后端安装有舵片19，舵片的作用是用于控制无人帆船的航行方向。本实施例的舵驱动装置25为现有技术，故不再赘述。本实施例的船体1的底部还安装有稳向板20，稳向板20一方面可以作为压载为无人帆船提供回复力矩，另一方面通过水动力作用抵消船体的侧向力。

本实施例船体1的甲板上铺设有柔性太阳能电池板15，该柔性太阳能电池板15与安装于船体1内部的电源箱24中的蓄电池组连接，该蓄电池组与控制器连接，柔性太阳能电池板15可以将太阳能转化为电能供给无人帆船的控制器、电机、传感器等提供电力供应。本实施例的柔性太阳能电池板15首先和太阳能充电控制器连接，这个太阳能充电控制器是安装在电源箱24内部的，太阳能充电控制器再和蓄电池组连接。太阳能充电控制器的主要作用是使柔性太阳能电池板15获得的电能均匀稳定地以最优效率输入到蓄电池组中。由于船体1的甲板上布置有前设备舱盖4、后设备舱盖6和手孔盖3，使得甲板原本完整连续的平面被割裂，如果使用传统的硬质太阳能电池板，则安装太阳能电池板的有效面积将会很小。因此，本实施例使用柔性太阳能电池板15，该柔性太阳能电池板厚度为3mm，可以定制成所需的形状，这样就可以有效地对甲板上的面积进行利用，获取更大的柔性太阳电池板15面积，获取更多电能。柔性太阳能电池板15通过粘接的方式和甲板固定。

本实施例的前设备舱31内部安装有转帆装置21，转帆装置21是驱动无人帆船翼帆旋转的核心部件，通过螺栓与安装在船体1内底部的转帆装置安装底座9固定连接，转帆装置21中的输出端由甲板上的转帆驱动轴穿出孔穿出后与翼帆14的转轴连接，可以驱动翼帆转动。船体1底部设有用于将外部传感器引入舱内的水密接插件22。无人帆船的后设备舱32内部分别安装有控制箱23、电源箱24，控制箱23内安装有用于无人帆船自动航行控制的控制器、电机驱动器、无线电接收模块等电子元器件；电源箱24内部装载有蓄电池组，一方面可以将柔性太阳能电池板15获得的电能存储起来，另一方面为全船的用电设施提供电力供应。电源箱24和控制箱23之间通过供电线缆连接。艉尖舱33内的舵驱动装置25固定连接在舵驱动装置固定底座11上，舵驱动装置25中的驱动电机输出轴穿出船体1的底部后与舵片19相连，可以驱动舵片转动；这种转帆装置21、控制箱23、电源箱24、舵驱动装置25模块化设计的方法，便于无人帆船的安装调试与后期维护。

本实施例的稳向板20设置于船体1的底部外侧，稳向板20上端的法兰可以通过螺栓与稳向板安装座10穿出船体1底部外侧的法兰固定连接，也可以在运输时方便地拆下。稳向板20整体上采用了naca(美国国家航空咨询委员会)中的对称翼型，在稳向板20的后缘开有一纵列通孔27，在稳向板20的下端预设有两个螺纹孔28，用于安装传感器。在船体1底部位于稳向板安装座10的后侧，预埋有水密接插件穿舱底座26，用于海洋环境观测的溶解氧传感器、叶绿素传感器、硝酸盐传感器、温盐深传感器等都可以通过稳向板20下端的螺纹孔28固定连接，对应传感器的电气线缆与水密接插件22连接，水密接插件22穿过水密接插件穿舱底座26后将电气线缆引入船体1内部，同时实现水密。传感器的线缆从传感器引出后沿着稳向板20的后缘走线，并且通过扎带将线缆绑扎在稳向板20后侧的通孔27上。

如图6～9所示，本实施例的转帆装置21包括基座、蜗轮轴保护套2104、压盖2105、蜗轮轴2106、拉紧板组件、动力源、蜗杆2115、传动组件，蜗杆轴2119及蜗轮2121，基座安装在船体1内底部固定的转帆装置安装底座9上，形成转帆装置21与船体1的一个支点；动力源安装于基座内，蜗杆轴2119转动安装于基座内部，该动力源的输出轴通过传动组件与蜗杆轴2119的一端相连、驱动蜗杆轴2119旋转，蜗杆轴2119上安装有连动的蜗杆2115；蜗轮轴2106的一端插入基座内，并与基座转动连接，另一端由基座及船体1甲板上开设的转帆驱动轴穿出孔5穿出，并固接有转接法兰座2107，该转接法兰座2107与翼帆14的转轴连接，蜗轮2121位于基座内，该蜗轮2121安装于蜗轮轴2106上、并与蜗轮轴2106连动，蜗轮2121与蜗杆2115相啮合；蜗轮轴2106位于基座外的部分套装有蜗轮轴保护套2104，蜗轮轴2106与蜗轮轴保护套2104之间转动连接，该蜗轮轴保护套2104的一端安装于基座上，另一端设有位于船体1的甲板内部的拉紧板组件，压盖2105套装于蜗轮轴2106外部，并压在船体1的甲板上，该压盖2105与拉紧板组件相连，船体1的甲板被夹在压盖2105与拉紧板组件之间，形成转帆装置21与船体1的另一个支点。

本实施例的动力源为驱动电机及减速器模块2114，该驱动电机及减速器模块2114为一种现有技术中的组合模块，即直流电机和行星齿轮减速器直接组合在一起的一种模块单元，尾部为直流电机，头部为减速器输出轴，在减速器输出轴一侧的减速器箱端面上有用于固定的螺纹孔，驱动电机及减速器模块2114通过该螺纹孔固定在基座的侧面法兰2132上。本实施例的直流电机及舵驱动装置25中的驱动电机分别与控制箱23内的电机驱动器连接，电机驱动器再与控制器相连。

本实施例的传动组件包括分别位于基座外一侧的等径正齿轮a2118及等径正齿轮b2120，该等径正齿轮a2118连接于驱动电机及减速器模块2114的输出轴，等径正齿轮b2120与蜗杆轴2119的一端相连，并与等径正齿轮a2118相互啮合传动，即将驱动电机及减速器模块2114输出的力和运动经过一对等径正齿轮传递到蜗杆轴2119上。本实施例的蜗杆轴2119位于驱动电机及减速器模块2114的上方，蜗杆轴2119的轴向中心线和驱动电机及减速器模块2114的输出轴的轴向中心线平行。本实施例蜗杆轴2119的另一端由基座的另一侧伸出，并连接有小齿轮2113，该端的基座外表面固定有电位计安装架2110，旋转电位计2111固接在电位计安装架2110上，并与控制器相连，该旋转电位计2111的转轴连接有大齿轮2112，大齿轮2112与蜗杆轴2119另一端安装的小齿轮2113相互啮合传动，通过旋转电位计2111测量蜗杆2115的旋转角度，进而获得蜗轮轴2106的转动角度，即翼帆14的转动角度和转动速度。本实施例的旋转电位计2111为现有技术。

本实施例蜗杆轴2119的每端均安装有深沟球轴承2117及推力轴承2116，即蜗杆轴2119上从左(一端)到右(另一端)依次安装有等径正齿轮b2120、深沟球轴承2117、推力轴承2116、蜗杆2115、推力轴承2116、深沟球轴承2117和小齿轮2113；蜗杆轴2119两端的深沟球轴承2117安装于基座上开设的轴承安装槽内，推力轴承2116位于基座内部，两个推力轴承2116分别位于蜗杆2115的左右两侧，且推力轴承2116的内外两侧分别与蜗杆2115的端面和基座的内壁面抵接。在靠近小齿轮2113的一侧，有轴承盖板2125用于限制深沟球轴承2117的轴向移动，轴承盖板2125通过螺栓固定在基座上。

本实施例蜗轮轴2106的轴线与蜗杆轴2119的轴线空间垂直。基座底部安装有底部轴承座2124，安装方式为底部轴承座2124上设有连接法兰，通过螺栓将底部轴承座2124固定在基座底部；蜗轮轴2106的一端(下端)插入底部轴承座2124内部，并通过角接触轴承2122与底部轴承座2124转动连接；角接触轴承2122由底部轴承座2124内部的止口支撑限位。蜗轮2106的一端(下端)套装有蜗轮座2123，蜗轮2121安装到蜗轮轴2106上之后，该蜗轮座2123被夹在蜗轮2121与角接触轴承2122的内圈之间，蜗轮2121通过该蜗轮座2123及蜗轮2121上方蜗轮轴2106上的轴肩2131实现轴向限位。

本实施例蜗轮轴保护套2104的一端(下端)具有法兰，通过螺栓将蜗轮轴保护套2104固定安装在基座上表面，蜗轮轴保护套2104的另一端(上端)为凸台结构，且蜗轮轴保护套2104另一端的端面穿出船体1的甲板后与甲板的上表面共面。蜗轮轴2106通过角接触轴承2122与蜗轮轴保护套2104另一端的凸台结构转动连接，蜗轮轴2106上下两端的两个角接触轴承2122共同实现了对蜗轮轴2106的支撑。本实施例的拉紧板组件包括拉紧板2108及辅助拉紧板2109，蜗轮轴保护套2104的上端为凸台结构，拉紧板2108卡在凸台的底部，并与压盖2105相连，实现蜗轮轴保护套2104的限位固定；辅助拉紧板2109安装于拉紧板2108上，并与压盖2105相连。本实施例的拉紧板2108为具有u型缺口的圆环结构，辅助拉紧板2109为四分之一圆环结构，该辅助拉紧板2109的两端与拉紧板2108上u型缺口的两端固接，拉紧板2108和辅助拉紧板2109配合安装后进而形成一完整的圆环，该完整圆环的内径等于蜗轮轴保护套2104两端之间中间部分的外径，且小于凸台结构的外径。拉紧板2108和辅助拉紧板2109卡住蜗轮轴保护套2104上部的凸台结构，压盖2105压在船体1的甲板上，与蜗轮轴保护套2104同轴配合，通过紧固螺钉2130将2105和拉紧板2108以及辅助拉紧板2109固连在一起，与此同时，船体1的甲板被夹在压盖2105和拉紧板2108以及辅助拉紧板2109之间；这样，就相当于在转帆装置21上部实现了与船体1甲板的固定连接，形成了另一个可靠牢固的支点。压盖2105的下表面设有沿轴向向下延伸而形成的凸缘2128，凸缘2128位于凸台结构内部，并抵接于凸台结构内部的角接触轴承2122外圈的上表面，与凸台结构共同实现凸台结构内部的角接触轴承2122的轴向限位。在转帆装置21的下部，通过螺栓将基座与船体1内底部的转帆装置安装底座9固定连接，形成了一个可靠牢固的支点；这样就形成了两个转帆装置21的支点，有力地保证了转帆装置21固定的稳定性。

本实施例压盖2105内部的蜗轮轴2106上设有径向密封槽2129，该径向密封槽2129内安装有o型密封圈，o型密封圈与压盖2105的内壁实现径向动密封。

如图6～9所示，本实施例的基座分为左右组合式结构的基座部件a及基座部件b2103，该基座部件a分为上下组合式结构的上基座部件a2102和下基座部件a2101，上基座部件a2102、下基座部件a2101均通过长螺栓和基座部件b2103侧面的螺纹孔固定连接。在下基座部件a2101及上基座部件a2102相对的两侧均开设有半圆形槽，在下基座部件a2101及上基座部件a2102连接后，两个半圆形槽即形成用于安装深沟球轴承2117的轴承槽2127。需要注意的是，下基座部件a2101与上基座部件a2102连接后位于左侧的轴承槽为阶梯槽，位于右侧的轴承槽为等径光孔。即，位于左侧的轴承槽通过槽的阶梯抵接于该侧轴承槽内深沟球轴承2117的外圈侧壁；这种设计是为了安装方便。由于位于右侧的轴承槽为等径光孔，而为了实现位于右侧轴承槽内的深沟球轴承2117的轴向限位，故设置了轴承盖板2125，轴承盖板2125横跨下基座部件a2101、上基座部件a2102的侧壁固定安装，轴承盖板2125上的凸缘朝向基座内部，且凸缘抵接于位于右侧轴承槽内深沟球轴承2117的外圈侧壁，起到对该侧深沟球轴承2117的轴向限位作用，同时也起到了连接下基座部件a2101和上基座部件a2102的作用；蜗轮轴保护套2104横跨上基座部件a2102和基座部件b2103，在通过螺栓在基座上方固定蜗轮轴保护套2104时，也实现了上基座部件a2102和基座部件b2103的固定；底部轴承座2124横跨下基座部件a2101和基座部件b2103，在通过螺栓在基座下方底部轴承座2124时，也实现了下基座部件a2101和基座部件b2103的固定；即下基座部件a2101、上基座部件a2102和基座部件b2103三部分最终通过螺栓合成一个坚固的整体，成为转帆装置21的基座；采用分体式结构一方面为了加工的方便，另一方面也是为了安装维修的便捷性。

本发明的工作原理为：

通过气象站13感知风向信息并传递给控制器，控制器通过电机驱动器控制驱动电机及减速器模块2114，使驱动电机及减速器模块2114带动等径正齿轮a2118转动，等径正齿轮a2118将运动和力传递到与之啮合的等径正齿轮b2120上，等径正齿轮b2120随之将运动和力通过蜗杆轴2119传递到蜗杆2115上；蜗杆2115与蜗轮2121啮合，从而驱动蜗轮2121转动，通过键与蜗轮2121连接的蜗轮轴2106随着蜗轮2121的转动而转动。蜗轮轴2106顶部固定连接的转接法兰座2107最终和翼帆14的转轴相连接，即最终驱动翼帆14的转动。在翼帆14转动过程中，蜗杆轴2119另一端安装的小齿轮2113与安装在旋转电位计2111上的大齿轮相互啮合传动，即通过旋转电位计2111获得蜗轮轴2106的转角，即翼帆14的转角，再传递给控制器，通过控制器控制翼帆14的转动，调节翼帆14与风向的达到最优的夹角，控制翼帆14在该夹角下工作，为无人帆船提供最优的推进力。

舵驱动装置25驱动舵片19的转动，进而控制无人帆船的航行方向。