研究报告—高速无人智能搜救巡逻艇技术说明书 挑战杯作品

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1、第十届“挑战杯”高速无人智能搜救巡逻艇附录三高速无人智能搜救巡逻艇技术说明书目录Ⅰ前言3Ⅱ船体设计部分3一、船体方案的选择41、小水线面双体船方案42、梭型双壳体船63、单体自动扶正救助艇7二、船体设计说明91、本船的主尺度102、干舷计算103、阻力及航速说明114、吨位计算125、动力装置126、稳性计算127、自动扶正的实现138、抗风浪阻尼式可转内层舱13Ⅲ救生机构设计部分19一、救生机构设计部分的工作要求和所要完成的任务19二、救助机构设计方案201、救助机构方案的确定202、固定的实现原理203、传动机构设计214、绞车选配26三、强度校核27

2、四、救助机构材料的选取28五、智能救生捕捉网及其机构设计30Ⅳ控制系统部分32一、控制系统部分的工作要求和所要完成的任务32二、系统的整体框架32三、各子系统初步细化331、环境感知子系统332、环境建模子系统333、任务分析子系统354、轨迹生成子系统36四、各子-子系统的进一步细化371、环境感知子系统中的摄像头定向、聚焦子-子系统372、GFS的相关概念及其在本智能系统中的实现373、环境建模子系统中的定位测距方案讨论384、任务分析子系统中的指令生成与参数计算4277第十届“挑战杯”高速无人智能搜救巡逻艇5、轨迹生成子系统中的Bang-Bang控制

3、策略436、轨迹生成子系统中的避障策略43Ⅴ作品的经济性分析和市场前景预测45一、船价估算451、钢船体价格452、舾装价格453、机电设备464、造船总价46二、前景预测46Ⅵ专利申报情况48一、查新检索结果48二、正在申请的专利48Ⅶ结语49附录A测距定位方案的进一步讨论50附录B仿真程序介绍5277第十届“挑战杯”高速无人智能搜救巡逻艇Ⅰ前言本部分阐述了高速无人智能搜救巡逻艇船体结构的选择，和船上各部分功能机构的初步设计方案。针对现有救生艇航速较慢、需要有人员操作、很难在大风大浪情况下救人、救人效率低等的劣势，设计一种新型的、无人驾驶、智能、高速的搜

4、救巡逻艇，采用程控和遥控相结合的控制系统，自动将落水者救回的小艇。本次设计的搜救巡逻艇包括以下功能：1、海上救助落水人员，如军舰作战时，远洋船舶遇难有人落水时等，特别是在比较恶劣海况，人工救助艇力不能及的环境下；2、海滩、海边浴场外围的巡逻，取代人工监视，防止游客在离海岸较远处溺水或被浪卷离海滩；3、海岸自动巡逻守卫功能(军用)；4、夜间搜救落水者时，用智能艇的红外线探测能很方便地确定目标位置；5、其它海上作业(如海洋平台)配备作为救生装置。本次设计采用了很多现有成熟技术，参考了上海交通大学船舶与海洋工程国家实验室的一些研究成果，充分利用了问题的特殊性，有

5、针对性的对解决方案进行了最大的合理的简化和创新。77第十届“挑战杯”高速无人智能搜救巡逻艇Ⅱ船体设计部分一、船体方案的选择一般来说，海上救助有以下特点：(1)海上风浪大，小型的救生艇摇摆和振荡都很厉害，对人(救助人员和被救的落水者)的舒适性有很大的影响。有时甚至出现救助艇稳性不足，翻船的现象；(2)恶劣海况下，救生艇容易失速，无法达到目的地；(3)海上救助需要及时快速。海水温度比人的体温低，落水者在海水浸泡中时间较长就会死亡；(4)落水者随风浪漂流，救助时很难定位；(5)落水事故发生在夜间或者早晨有雾时，能见度低，可视距离短。针对以上特点，本组成员初步设计

6、了以下三种不同的方案1、小水线面双体船方案小水线面双体船由两个潜水体(通常所说的双体)、一个水上箱体以及将它们连接起来的两个流线型支柱组成(如图1)。与气垫船、水翼艇、地效翼艇等船型不同，小水线面双体船从本质上讲，仍属于排水型。但是同传统的单体排水型船相比它却具有很多独到之处。在主尺度相近的情况下，双体船与常见的单体船而言，具有如下优势：(1)耐波性能优良：由于小水线面双体船具有较小的水线面面积，所受干扰力也就相对较小，且其固有周期比常见的波浪周期长得多，不易发生共振，从而使运动幅值较小，因此最大的特点就是耐波性好，尤其是在高海况、高航速时，这一特点更为明

7、显；(2)快速性能显著：小水线面双体船由于大部分排水体积分布在水下较深的地方，并且在水线附近的水线面积较小，所以兴波阻力比常规单体船小得多，在高速情况下更是如此。因此，尽管小水线面双体船的摩擦阻力比单体船大，但在高海况、高速情况下，兴波阻力才是总阻力中的主要部分，故总阻力比单体船要小得多。因此小水线面双体船在恶劣海况下的快速性能是非常显著的；(3)操纵性能良好：77第十届“挑战杯”高速无人智能搜救巡逻艇小水线面双体船由于是双体、双桨，在中高速航行时航向稳定性极好，即使在低速时，在波浪中也容易控制。同时，由于该船船体较宽，桨距和舵距较大，因此具有舵效好的特点

8、，单机工作时使用舵仍可保持直航，停车时惯性滑行距离也小，制动时间较