[0001] 本发明涉及海洋观测技术领域，特别是一种多用途水面测量无人船。

[0002] 在海洋环境观测领域，无人船作为一种新平台，相对于传统载有人调查船而言，具有灵活机动、安全、隐蔽性强，无需大量人员值守等优势，在相同作业内容及条件下，无人船的人员劳动强度低、操作风险小。与浮标、潜标等原位观测手段相比，无人船具有一定机动性，易于部署、回收；与无人自主潜器(AUV)相比，其定位、通信等伺服技术相对简化的同时，续航力更优。

[0003] 目前，在海洋调查领域，无人船搭载声学探测设备，用于执行水深地形测量、海底地貌扫测、物理海洋观测等任务。现有无人船平台仍然存在以下缺陷：首先，目前无人船大多采用单体船的设计，该设计导致单体船具有幅度较大的横摇，面对复杂多变的海洋环境，难以保证测量数据的采集质量；其次，现有的无人船通常仅支持单一设备的固定搭载,不具备多设备同时搭载能力，难以应对复杂的测量任务。因此，现有大多数无人船在海洋环境观测领域的应用能力不足，装备研制与前瞻性研究不能有机结合，阻碍其在海洋调查领域的应用发展。

[0004] 为满足深远海及复杂海域多要素测量的需求，进一步提高海洋调查作业效率，填补有人船舶难以测量区域的空白，亟待设计一套可搭载不同海洋观测设备的多用途水面测量无人船。

[0032] 为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0033] 在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

[0034] 如图1至图4所示，本发明所述的多用途水面测量无人船包括船体1，该船体1采用双体船结构，也就是说船体1包括两艘单体船，两单体船之间呈对称设置，且每艘单体船分别配备一套推进机构。两单体船之间存在一定宽度的槽道，两单体船之间通过连接桥固定连接在一起，形成一个整体的无人船，从而增大了整个船体的宽度，使船体平台更为宽阔。

[0035] 与现有的单体船相比，本申请中所采用的双体船结构，能够显著减小该无人船在波浪中的横摇幅度，并加快横摇衰减，增强了无人船的横稳性；同时，双船体的推进机构能够提供更大的回转扭矩，提高了无人船的操纵性和机动性。

[0036] 如图3所示，该船体1中的两单体船分别为第一单体船和第二单体船，第一单体船和第二单体船之间通过连接桥固定连接，连接桥内设有油箱。第一单体船和第二单体船均采用全封闭结构。

[0037] 第一单体船的船舱从前至后依次包括艏尖舱5、电源管理设备舱6、电池舱14和无人控制电子舱8。第二单体船的船舱从前至后依次包括艏尖舱5、电池管理设备舱6、发电机舱7和无人控制电子舱8。各舱室之间设有水密舱壁，水密舱壁上设有穿舱件，通过穿舱件，实现电缆的走线。电池舱14内设有推进器的动力能源电池和充电机箱，发电机舱7内设有柴油发电机。

[0038] 推进器安装在第一单体船和第二单体船的尾部。两单体船的无人控制电子舱8用于放置推进器控制器等电子器件。

[0039] 船体1的甲板从前至后依次设有任务设备舱2和机械甲板4，任务设备舱2的顶部表面设有前端平台3。任务设备舱2采用层架式结构，任务设备舱2内设有控制机箱、通信机箱、空调和任务设备控制机箱等硬件控制设备。任务设备舱2的舱室的后表面处设有水密舱门，对任务设备舱的内部起到了密封作用。

[0040] 前端平台3上搭载有目标感知类设备、以及通信设备。其中目标感知类设备可以包括导航雷达、摄像头，通信设备可以包括惯性导航天线、舷灯和通信设备。通过前端平台3上搭载的设备，既可以实现对无人船周围环境的识别，还能够实现无人船与控制中心之间的实时通信。

[0041] 任务设备舱2的后方设有机械甲板4，机械甲板4主要用于搭载拖曳机构11、尾门架12等甲板机械设备和拓展任务设备。如图4所示，连接桥的底部表面设有垂直吊放机构10，垂直吊放机构10位于两单体船之间。通过垂直吊放机构10能够实现水下探测设备，例如多波束测深仪的作业收放。当水下探测设备不作业时，水下探测设备被垂直吊放机构10吊起，此时水下探测设备被提出水面，此时水下探测设备随无人船行走。既能够保护水下探测设备，也能够降低无人船在航行过程中的阻力。当需要水下探测设备作业时，垂直吊放机构10将水下探测设备释放至水中的指定深度，开始作业任务。

[0042] 拖曳机械机构11布置于机械甲板4上，通过甲板上的固定基座模块化搭载，线缆通过甲板上的线缆走线盖板进入艏尖舱5内。拖曳机械机构11包括线缆、电机、减速箱、传动齿轮组、自动张紧装置、排缆器、导缆器、拉力传感器、载荷收纳机构。拖曳机械机构的整体采用钢制框架结构，该机构通过缆绳带动拖曳式水下任务设备，例如重力仪跟随该无人船，通过直流电机带动绞盘转动实现缆绳的收放，从而实现了水下任务设备的回收和释放。拖曳机械机构配置脐带电缆，绞盘转轴位置安装信号续流环，信号续流环的一端连接任务载荷干端采集主机，另一端连接脐带缆，由脐带缆提供任务载荷设备湿端的供电与通信，实现任务数据的实时传输及水下任务设备湿端的拖曳和收放。

[0043] 机械甲板4的尾部设有尾门架12，尾门架采用门架的结构形式，通过液压推杆驱动该尾门架绕尾门架与机械甲板之间的铰接点转动，实现尾门架的倒伏角度自由变化。该尾门架12配合自动拖曳机械机构11实现拖曳设备的收放。

[0044] 如图5所示，尾门架12包括拱门状的架梁23，架梁23底部的两端分别与机械甲板4转动连接。本实施例中，架梁23的两侧底端分别通过第一转轴24与固定座15转动连接，两固定座15均通过螺栓固定在机械甲板4上。

[0045] 架梁23呈倒U形，包括位于两侧的侧架、以及连接两侧架顶端的横梁。两侧的侧架分别与液压缸18连接。本实施例中，液压缸18的缸体通过液压缸连接杆16与固定座15连接。液压缸连接杆16呈转折状，液压缸连接杆16的转折处通过第一连杆26与侧架连接。液压缸
18的活塞杆端与侧架铰接。与两侧的侧架连接的液压缸18同时动作。液压缸18动作过程中，通过第一连杆26带动两侧架沿固定座15转动，侧架转动过程中，实现了架梁的升降。

[0046] 顶部的横梁处设有滑轮22和压缆轮20，滑轮22通过滑轮支架与横梁连接：滑轮支架的一端与横梁固定连接，横梁支架的另一端与滑轮22转动连接。滑轮22的环形外侧设有压缆轮20，压缆轮20设置在压缆轮支撑架上，压缆轮支撑架与滑轮支架固定连接。

[0047] 缆绳位于滑轮22和压缆轮20之间，滑轮22对缆绳起到了导向作用，压缆轮20则用于对缆绳施加一个压向滑轮22的力，使缆绳能够紧贴于滑轮22的外表面，缆绳运动过程中拉动滑轮22转动。滑轮转动过程中，使缆绳能够始终处于伸长的状态，且对缆绳起到了一定的导向作用。

[0048] 与此同时，滑轮22上设有角度传感器19和接近传感器21，通过上述两个传感器，对架梁23的倾斜数据进行收集，实现水下任务设备在拖曳和收放过程中的精准控制和实时监控。

[0049] 该无人船在行进过程中，通过垂直吊放机构实现垂直吊放类水下探测设备的作业收放。通过拖曳机械结构和尾门架的配合作业，实现了拖曳式水下任务设备的收放。因此本申请所述的无人船可用于深海及复杂海域等水浴的多要素海洋环境观测领域。

[0050] 以上对本发明所提供的多用途水面测量无人船进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。