淤泥采样无人船的设计与实现
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赵〓剑，沈金荣，惠〓杰，戴作健
(河海大学机电工程学院，江苏 常州〓213022)

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    目前国内大部分近海海域、河流、湖泊、水库等湿地环境仍采用人工手段进行水文信息的采集和监控。受地理和天气等因素的影响，人工水环境采集和监控难以保证检测数据的准确性和实效性，同时人工水环境采样效率低且费用高，成为水利调研的一大难题,因此无人船的研究与应用得到迅速发展。2004年英国普利茅斯大学研发的“Springer”号无人船，可用于内河、水库和沿海等浅水水域污染物追踪、环境和航道信息测量等［1］；2008年中国航天科工集团研制的“天象1号”无人船，为奥帆赛提供了气象保障服务；云洲智能公司研制的无人船能在线进行水质监测及采样［2-3］；2012年美国展示了新型无人水面舰艇“食人鱼”，用于扫雷、探测和攻击水下敌方潜艇和水面舰艇等军事领域［4］。2015年广东省农业装备研究所研制了一种水产养殖在线监控无人船，实现水质指标和鱼虾生态信息的获取［5］。
    随着工作任务的多样化与复杂化，尤其在风雨天气、海上高危物质泄漏以及工作人员难以到达等复杂环境条件下，对无人船结构、性能等的多样性要求越来越高。目前还没有用于淤泥采样的无人船，为此本文设计了一种淤泥采样遥控无人船，实现水底淤泥取样、视频监控、智能控制等多项功能，同时具有体积小、灵活性高、安全性高等优点，在环保水质检测、科研勘探等领域具有较高的使用价值与应用前景。

1〓机械设计
1.1〓船体设计
    本文所研究的无人船是指一种兴波阻力小的多功能无人水上工具，其设计方案要求：航速保持1.0~1.5m/s（属于低速船范围）；载重不低于30kg；续航时间1~3h；通信距离不小于1km。
    双体船由两个片体组成,外形比较瘦削，可减小兴波阻力，与单体船相比，它具有较好的平稳性和抗风耐波性，故将双体船作为淤泥采样无人船的船体且使用玻璃钢材料加工。低速双体船(傅汝得数Fn<0.30)的片体长宽比（L/b）对兴波阻力影响较小，故从减少表面积和降低制造成本的角度考虑船体结构的设计，取L/b=6~12，并保证片体宽度b在满足机舱布置条件下，尽可能小［6-7］。片体间距比k/b能直观反映双体船对干扰阻力的影响，片体间距k的选择由甲板面积布置要求决定，实验表明，一般取k/b>2，且当k/b≥6时，片体间将不会存在干扰阻力［6-7］。片体宽度吃水比b/T是影响片体摩擦阻力的主要因素之一，减小片宽b和增大吃水，可减小片体摩擦阻力。综上所述，本文设计的淤泥采样双体船片体长度L=1.2m，片体长……

赵剑（1992—），男，江苏扬州人，河海大学硕士研究生，主要从事机械控制方面的研究。




（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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