一种采用光伏供电的双体无人船的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种采用光伏供电的双体无人船。

背景技术：

近年来世界能源消耗量持续增长，可持续能源应用技术研究日益成熟。为了选择最合适无人船的可持续能源，本文描述了不同的可持续能源在无人船能源应用上的优点。在分析太阳能的经济性和其使用前景后，从负载的功率计算开始，在得知负载类型、电流、功率之后，简述光伏电池原理，从原理出发，根据地表倾斜面上的月平均太阳总辐照量计算理论，求得当地月平均太阳辐照能。在做完准备工作后，由于本设计中，蓄电池作为储能设备直接与负载连接，而光伏电池仅作为供电电源与蓄电池连接。确定本设计所用光伏电力系统的最佳充电电流、最佳斜面倾角以及蓄电池电容量和光伏电池电容量，从而确定本系统所用硬件参数。在确定硬件参数后，开始确定控制器的软件设计。电力系统的控制器设计步骤包括为先选择控制器。之后确定电压范围、控制器的程序编写、控制器相关传感器的挑选等。设计成果实现了小型双体无人船一年内无需额外电量补充的电力系统。

近年来，无人船在世界军用领域和民用领域都有着蓬勃的发展，尤其是在近几年传感器、信息技术和智能化应用的迅速发展下，各类新兴技术的有机结合使得无人船在民用领域的发展潜能大大提升。无人船最早起源于二战时期，主要应用在军事领域，无人船借由在战争中发挥的巨大作用，使得很多国家对其进行了更加深入的研究，在这些国家中，美国在无人船方面的研究最为成熟，是无人船的主要研制国家。而国内对于无人船的研究起步较晚，在近几年才开始无人船的相关研究，但关于无人船的研制已经步入了正轨。但是，现今无人船在国内应用推广发展的同时，对于能源的需求量也大大增加。以往的船舶动力能源常采取取燃油作为主要动力能源，而可持续能源由于其自身的供应断续和供应量小，多作为船舶的辅助能源。但是无人船不像载人船，无需消耗大量能源，只需在进行特殊作业时获取动力，这也为无人船上可持续能源的利用开发提供了先决条件。

中国高速发展的经济导致过去十年中能源消耗量大幅上升，而近年来世界由于金融风暴影响，全球经济发展脚步减缓，进而导致许多地区对于能源的需求也随之放慢了脚步，此起彼伏之下，中国的能源需求增长率也就显得格外显眼。与能源需求量对应的，中国对于进口石油的依赖也越来越严重，即便国内曾开采大庆等油气质量较好的油田，但由于多年来的开采和开发成本过高，国内开发的油田也只是杯水车薪，再加之一直没有发现新的大型油田，所以长远来看，中国对于石油进口量的增长趋势还将长远保持。

技术实现要素：

本申请提供了一种采用光伏供电的双体无人船，其目的在于，解决无人船的能源供给问题。

本申请是通过以下技术方案实现的：

一种采用光伏供电的双体无人船，包括双体无人船、离网光伏系统、电动机，所述双体无人船中间由一连接桁架连接，连接桁架除连接功能外，还起到了稳定船体重心的作用，所述双体无人船包括船体、转轴、船桨、密封装置、联轴器、盖板，所述双体无人船上的两个面板上分别设有船桨、船舱，所述船舱用于存放电动机，所述电动机轴一端与船桨相连，所述电动机轴另一端延伸到船舱，并通过一刚性联轴器与电动机相连，所述船桨由电动机带动，使船体前进，所述离网光伏系统包括太阳能硅晶板、辅助设备，所述辅助设备包括蓄电池、控制器、逆变器、防雷装置、消防安全装置，所述逆变器用于防止反向送电的防逆流，以保证电流方向保持不变。

进一步，所述船桨以螺纹连接的方式与电动机轴相连，且螺纹方向与电动机旋转方向相反，所述电动机和电动机轴通过螺纹和刚性联轴器连接，为了防止刚性联轴器和电动机轴滑脱，刚性联轴器和电动机轴之间的螺纹相反。

进一步，所述船桨为螺旋桨，所述电动机轴和船桨连接处设有一o型密封圈。

进一步，所述船体包括船头、船尾，所述船头比船尾高，利于破浪、减小阻力，所述船头设计成尖头，以减小行船时的阻力，所述船尾设计成扁平结构，以减小船体周围的水的阻力。

进一步，两个船舱之间设有一蓄电池及电路板收纳仓，两个船舱和蓄电池及电路板收纳仓之间分别设有小孔，电机的电路连接线从所述小孔穿过，蓄电池及电路板收纳仓内设有蓄电池、电路板及电路连接线。

进一步，所述船桨和船体相接触的面之间设置一垫片，起到降低磨损和平均应力分布的作用。

进一步，所述船体上设有一盖板，保护船体内部线路不受阳光直射而造成线路老化，盖板略伸出船体，便于更换船体内部组件时装卸盖板方便。

进一步，所述盖板上设有一方孔，用作太阳能硅晶板与电路连接线的通过口，和特殊功能舱中外伸部件的导线连接孔。

进一步，所述控制器保证光伏系统电路正常运行，所述控制器包括电子元器件、仪表、继电器、开关，所述控制器在离网光伏系统中的基本作用是检测蓄电池的电流与电压，使它们处于最佳状态地为蓄电池提供高效平稳的充电。

进一步，所述控制器采用pcf8591电压监控芯片和adc0809芯片实时监控电压，adc0809芯片用于实时监控光伏电池充电电压，并在其电压值超出范围时降低充电电流的输出带宽，直到使蓄电池电压维持在一定范围内，pcf8591芯片用于监控蓄电池电压，当蓄电池电压降低到某一限度时，由单片机给磁性开关供电，从而控制电路中断。

有益效果：本申请的无人船采用光伏系统供电，提高了电动机的运行效率；完成了太阳能电力系统的设计，完成了其构成部件的确定，并以每个部件为设计点。考虑船体重心稳定、转弯平稳的前提下，将光伏系统各个硬件结构合理布局，并对空间进行了有效利用。除此之外，还预留了特殊功能仓。本申请的布局考虑了散热使得船体内部结构紧凑，运行平稳，提高了船体的实用性和可普及性。解决了现今大量无人船普及后面临的能源需求，采用可持续能源，能有效减少人工更换电池的成本，提高了能量的存续，确保功能船能有效且持续地进行作业，在未来会得到更加广泛的推广和普及，同时也会是未来能源结构走向可持续的一大助力。

附图说明

图1为本申请一种采用光伏供电的双体无人船中双体无人船的整体结构示意图。

图2为本申请一种采用光伏供电的双体无人船中o型密封圈的结构示意图。

图3为本申请一种采用光伏供电的双体无人船中硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-3所示，图中包括双体无人船1、离网光伏系统、电动机，双体无人船1中间由一连接桁架连接，连接桁架除连接功能外，还起到了稳定船体重心的作用，双体无人船1包括船体、转轴、船桨、密封装置、联轴器、盖板，双体无人船1上的两个面板上分别设有船桨、船舱2，船舱2用于存放电动机，电动机轴一端与船桨相连，电动机轴另一端延伸到船舱2，并通过一刚性联轴器与电动机相连，船桨由电动机带动，使船体前进，离网光伏系统包括太阳能硅晶板、辅助设备，辅助设备包括蓄电池、控制器、逆变器、防雷装置、消防安全装置，逆变器用于防止反向送电的防逆流，以保证电流方向保持不变。

船桨以螺纹连接的方式与电动机轴相连，且螺纹方向与电动机旋转方向相反，电动机和电动机轴通过螺纹和刚性联轴器连接，为了防止刚性联轴器和电动机轴滑脱，刚性联轴器和电动机轴之间的螺纹相反。船桨为螺旋桨，电动机轴和船桨连接处设有一o型密封圈5。

船体包括船头、船尾，所述船头比船尾高，利于破浪、减小阻力，所述船头设计成尖头，以减小行船时的阻力，所述船尾设计成扁平结构，以减小船体周围的水的阻力。两个船舱之间设有一蓄电池及电路板收纳仓4，两个船舱和蓄电池及电路板收纳仓之间分别设有小孔，电机的电路连接线从所述小孔穿过，蓄电池及电路板收纳仓4内设有蓄电池、电路板及电路连接线。船桨和船体相接触的面之间设置一垫片，起到降低磨损和平均应力分布的作用。船体上设有一盖板，保护船体内部线路不受阳光直射而造成线路老化，盖板略伸出船体，便于更换船体内部组件时装卸盖板方便。盖板上设有一方孔，用作太阳能硅晶板与电路连接线的通过口，和特殊功能舱3中外伸部件的导线连接孔。

控制器保证光伏系统电路正常运行，控制器包括电子元器件、仪表、继电器、开关，所述控制器在离网光伏系统中的基本作用是检测蓄电池的电流与电压，使它们处于最佳状态地为蓄电池提供高效平稳的充电。控制器采用pcf8591电压监控芯片和adc0809芯片实时监控电压，adc0809芯片用于实时监控光伏电池充电电压，并在其电压值超出范围时降低充电电流的输出带宽，直到使蓄电池电压维持在一定范围内，pcf8591芯片用于监控蓄电池电压，当蓄电池电压降低到某一限度时，由单片机给磁性开关供电，从而控制电路中断。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。