一种组合式混合动力实验教学船的制作方法

1.本发明属于教学设备领域，涉及船舶认知实验教学设备，具体涉及了一种组合式混合动力实验教学船。


背景技术：

2.伴随着船舶行业的快速发展，为了实现船舶的高机动性、低能耗、绿色环保等要求，应用于各种领域且适用于海事组织相关条例的各类船舶相继研制成功。这些船舶所能实现的功能或者具备的优势又与船舶的驱动方式息息相关。如今，除了最为常见的风帆驱动、螺旋桨驱动及吊舱驱动外，也有太阳能驱动、太阳能风帆驱动等诸多较为新颖的船舶驱动方式的应用。如此繁多的船舶驱动方式，虽然为船舶在不同领域的应用提供了较为完善的解决方案，但是也给高校相关专业的学生对于船舶驱动方式的认知带来了极大的困扰。
3.现今，受限于船舶整体庞大体型和质量，在高校介绍船舶驱动方式的教学课程中，学生们只能实地接触到单独的轴系、螺旋桨、吊舱以及船舶太阳能发电系统等独立的小单元。对于船舶驱动的整体效果更多地是通网络视频等方式知晓，高校无法通过现场展示的手段为学生们进行详细的介绍。这也使得学生们对各类船舶驱动方式很难有直观、深切的了解，学生们的认知不够清晰，实验教学效果较差。
4.因此，研制一种组合式混合动力实验教学船不但可使得学生们更清晰直观的了解船舶驱动方式，也可使得学生们牢记所展示的船舶驱动效果，与此同时也能提升船舶认知等相关实验课程的教学效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种组合式混合动力实验教学船，以使学生们更清晰直观的了解船舶驱动方式、牢记不同船舶驱动方式的驱动效果、提升船舶认知等相关实验的教学效果。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种组合式混合动力实验教学船，其特征在于：包括船本体、二自由度摄像头、风帆、太阳能板、吊舱推进器、螺旋桨和船舵，所述船本体为由左右两个船体和中间连接仓相连组成的双体船船体，所述二自由度摄像头设于中间连接仓的船首处，所述中间连接仓顶部中间设有槽口，所述槽口内设有若干由限位挡板、限位圆孔组成的限位结构，通过连接件和限位结构将风帆或太阳能板安装在槽口内；所述中间连接仓后端底部两侧分别设有一个矩形平台，两个吊舱推进器能分别可拆卸的安装在两个矩形平台上；所述中间连接仓后端底部中间设有用于安装螺旋桨的连接结构，所述螺旋桨能通过连接件可拆卸的安装在连接结构；所述中间连接仓后端中间设有用于安装船舵的连接槽。
8.进一步地，所述双体船船体设于两个能够打开的船舱，每个船舱内均设有一个用于给实验教学船提供能源的动力电池。
9.进一步地，所述的槽口内设有对称分布的2个限位挡板、4个限位圆孔。
10.进一步地，所述太阳能板有三块，三块太阳能板通过连杆安装在太阳能板连接件上，呈中间水平，两侧向下倾斜布置，太阳能板连接件通过连接件、限位挡板、限位圆孔固定在槽口内。
11.进一步地，两个吊舱推进器通过螺栓分别固定在双体船船体尾部的两个矩形平台上。
12.进一步地，所述双体船船体采用木材制成，木材表面包裹玻璃钢。
13.本发明有益效果是：
14.本发明设计双体船船体型的实验教学船大大提高了航行时的稳性，减少横倾，本发明通过在双体船船体上设置连接接口，使得本发明就可以通过太阳能发电作用动力进行驱动，又可以采用风帆为动力驱动，实验教学船本身还能以动力电池所储蓄电量为动力进行驱动，当采用电力驱动时，本发明既可以采用吊舱推进器，也可以采用螺旋桨，本发明还设计了可拆卸的船舵，使得本发明可以根据实验教学需要切换展示目前大部分船舶动力方式，实现了一船多用，大大降低了船舶实验教学的成本，提高实验教程效率。
附图说明
15.图1为仅搭载所述二自由度摄像头后的实验教学船示意图。
16.图2为所述的船舱开启时的状态。
17.图3为搭载所述风帆后的实验教学船示意图。
18.图4为搭载所述搭载太阳能板后的实验教学船示意图。
19.图5为搭载所述吊舱推进器的实验教学船示意图。
20.图6为搭载所述螺旋桨和船舵的实验教学船示意图。
21.图7为风帆连接件、太阳能板连接件与船体的固定及快速拆装结构示意图。
22.图中：101
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二自由度摄像头，102
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限位挡板，103
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槽口，201
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船舱，202
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舱壳，203
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限位圆孔，301
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风帆，302
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风帆连接件，401
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太阳能板，402
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连杆，403
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太阳能板连接件，501
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吊舱推进器，601
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螺旋桨，602
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船舵，701调节杆。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
24.本发明一种组合式混合动力实验教学船，船型为双体船类别以确保船体的稳定性，减少横倾，船本体为由左右两个船体和中间连接仓相连组成的双体船船体，双体船船体设计船型长约2350mm，最大型宽约1033mm，所述二自由度摄像头101设于中间连接仓的船首处。所述中间连接仓顶部中间(即船舯处)设有槽口103，通过限位挡板102、限位圆孔203、调节杆701及对应连接件将风帆301或太阳能板401安装在槽口103内；所述中间连接仓后端底部两侧分别设有一个矩形平台，两个吊舱推进器501能分别可拆卸的安装在两个矩形平台上；所述中间连接仓后端底部中间设有用于安装螺旋桨601的连接结构，所述螺旋桨601能通过连接件可拆卸的安装在连接结构；所述中间连接仓后端中间设有用于安装船舵602的连接槽；如图7所示，太阳能板连接件403上设有螺母和安装在螺母中的调节杆701，通过螺母在连接件螺纹上的移动使得所述的调节杆701进入对应得限位圆孔203内。
25.仅搭载所述二自由度摄像头101后的实验教学船示意图如图1所示，二自由度摄像头101可进行左右对称的水平180
°
及纵向90
°
的旋转，用以拍摄实验教学船行驶前方的画面通过4g或者5g网络实时回传，辅助授课老师远程操控。
26.所述的双体船船体采用木制主体，外裹玻璃钢的材料设计。既保证了船体的质量不至于过大，也保证了船体具备足够的强度。船体设计成双体船主要目的是为了增加航行时的稳性，减少横倾。船艏安置有上述的二自由度摄像头101，船舯附近存在一个尺寸约为1250
·
200
·
55mm的槽口103用于搭载可快速拆装的连接件。
27.所述的实验教学船将锂电池组作为主要动力来源，锂电池组装于图2所示的船舱201内，供给全船的动力及其他耗电设备。舱壳202作为可以打开的盖板可进行开闭以完成动力检修、充电等工作。
28.为了展示风帆301驱动船舶的效果，如图3所示，实验教学船可以将风帆301加装在实验教学船上部的槽口103内，槽口103通过风帆连接件302固定风帆301。风帆301调整角度后借由风力驱实验教学船。
29.为了展示太阳能驱动或太阳能及锂电池混合驱动的效果(如图4所示)，实验教学船可将太阳能板401与连杆402及太阳能板连接件403连接完备后，整体装载于槽口103中，太阳能板401分为大小相同的三块，第一块置于前部并与水平面存在一定的夹角，第二块置于船舯且近乎平行于水平面，第三块置于后部，其与水平面夹角近似和第一块互余，三块太阳能的截面近似形成梯形的三边。通过调整三处连杆402的弯曲角度来调整连杆402的整体长度，从而调整两侧太阳能板的倾斜角度，实现最适的阳光采集，再借由内部集成的太阳能转化电能的电路实现太阳能辅助功能驱动船舶。同时通过连杆402调整合适的角度使太阳能板在接收阳光照射的同时起到“风帆”的作用，实现太阳能风帆驱动实验教学船。
30.为了展示吊舱推进器501驱动船舶的效果，如图5所示，实验教学船底部矩形平台上可对称装载两个吊舱推进器501，每个吊舱推进器501都可进行360
°
旋转，以调节船舶姿态(包括转向、倒车等)的方向，并且两组桨叶旋转方向相反，用以平衡转矩。
31.为了展示螺旋桨601驱动船舶的效果，如图6所示，实验教学船下部预留有纵向倾斜的轴系结构，用以安装螺旋桨601，为了模拟更真实的转向效果，在实验教学船的艏艉线靠近船艉处安装了船舵602。船舵602依靠伺服电机驱动，船舵602的摆动方向决定了实验教学船的转向。
32.为了实现教学过程中风帆连接件302或太阳能板连接件403与船体的固定，如图7所示，实验教学船槽口103内，设计了限位挡板102用以限定风帆连接件302或太阳能板连接件403的水平横向移动。4处限位圆孔203(图7中仅展示出了前部2处)配合调节杆701限定了风帆连接件302或太阳能板连接件403的纵向移动和转动。
33.为了实现教学过程中的便捷、迅速拆装及替换风帆连接件302和太阳能板连接件403，如图7所示(以太阳能板连接件403为例，风帆连接件302结构与之相似)，太阳能板连接件403前后左右对称分布着4处螺杆，螺杆依次向外套有m18的螺母、弹簧垫片、平垫片、调节杆701，螺杆外端为光杆，调节杆内端为套在光杆上的套筒，通过弹簧垫片使得调节杆向外端伸长趋势，安装时，用外力压缩太阳能板连接件403两侧的调节杆，之后通过顺应螺纹手动旋转螺母，使得螺母将弹簧垫片、平垫片、调节杆701共同推移向外侧直至将4处(图中仅展示出了前部2处)调节杆移入限位圆孔203内无法再移动时，太阳能板连接件403组装完
成。在调节杆701顶端含有5mm厚的橡胶软垫，在调节杆移动至限位圆孔203底端时可产生弹性形变，在不磨损限位圆孔203底端的条件下进一步加大固定预紧力，使得固定效果更佳。
34.以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。