的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在將描述自主無人航海船。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被闡述以便提供對本發(fā)明的實(shí)施例的更透徹的理解。然而，這對于可實(shí)踐本發(fā)明的普通技術(shù)人員將是顯而易見的，而不會(huì)摻入本文描述的具體細(xì)節(jié)的所有方面。在其它實(shí)例中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的具體特征，數(shù)量，或測量沒有被詳細(xì)描述，以便不混淆本發(fā)明。讀者應(yīng)注意，雖然在本文中闡述了本發(fā)明的實(shí)例，但是權(quán)利要求，及其任何等同物的全部范圍限定本發(fā)明的邊界和范圍。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神或的范圍的情況下，本文所描述的方法和過程可以串行、并行和/或在多線程環(huán)境中以不同順序進(jìn)行。
[0036]圖1示出根據(jù)本文描述的自主無人航海船的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自主無人航海船的實(shí)施例的透視圖。自主航海船100包括主船體102。
[0037]主船體102與從船首104延伸到船尾106的主軸相關(guān)聯(lián)。更具體而言，當(dāng)所施加的扭矩從直立位置移動(dòng)自主航海船100時(shí)，自主航海船100可圍繞主船體102的主軸旋轉(zhuǎn)。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，主船體102具有其具有降低浮力的狹窄的船首104，從而由于船首104的性質(zhì)允許主船體102穿透波的至少頂部分。
[0039]自主航海船100進(jìn)一步包括剛性翼108。剛性翼108與主船體102旋轉(zhuǎn)地耦接，使得剛性翼108沿剛性翼108的旋轉(zhuǎn)軸自由地旋轉(zhuǎn)。剛性翼108的旋轉(zhuǎn)軸可被選擇以相對于其旋轉(zhuǎn)軸靜態(tài)地平衡剛性翼108。
[0040]更一般地而言，剛性翼108和/或與剛性翼108耦接的任何組件(例如，任何配重、尾板、控制面元件、吊桿、傳感器、通信裝置、電源、電線，或與剛性翼108耦接的任何其它組件)可相對于剛性翼108的旋轉(zhuǎn)軸靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)地平衡。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，剛性翼108是自主航海船100的主推進(jìn)系統(tǒng)。自主航海船100可從風(fēng)能基本上得到所有其推進(jìn)力。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，剛性翼108可拆卸地與船體102耦接，以便有助于運(yùn)輸、修理、儲(chǔ)存或任何其它功能。
[0043]自主航海船100進(jìn)一步包括控制面元件110。控制面元件110被配置為基于由控制面元件110上的風(fēng)施加的力以空氣動(dòng)力控制剛性翼108的翼角。在一個(gè)實(shí)施例中，控制面元件110被配置為相對于風(fēng)控制剛性翼108的翼角。更具體而言，控制面元件110對風(fēng)的流動(dòng)起作用來控制自由旋轉(zhuǎn)剛性翼108的翼角，從而控制所產(chǎn)生的提升量。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，控制面元件110可被定位在三個(gè)不同的位置:第一最大角度、第二最大角度和中間角度。當(dāng)控制面元件角度被設(shè)定為第一最大角度時(shí)，控制面元件110使剛性翼108定位在相對于風(fēng)的第一翼角處，其在垂直于風(fēng)的方向的第一提升方向上產(chǎn)生提升。當(dāng)控制面元件角度被設(shè)定為第二最大角度時(shí)，控制面元件I1使剛性翼108定位在相對于風(fēng)的第二翼角處，其在相對第一提升方向的第二提升方向上產(chǎn)生提升。當(dāng)控制面元件角度被設(shè)定中間角度時(shí)，基本上不產(chǎn)生提升。第一最大角度和第二最大角度可被選擇為最大化提升。
[0045]雖然不同于傳統(tǒng)航海船，但是改變第一最大角度和第二最大角度之間的控制面元件角度可至少部分地類似于改變航向和順風(fēng)轉(zhuǎn)向。在某些情況下不希望任何提升，諸如在遇到過大風(fēng)的時(shí)候或在基本上無需運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。
[0046]在一個(gè)可替代實(shí)施例中，控制面元件110可被定位在第一最大角度和第二最大角度之間的任何角度處。當(dāng)控制面元件角度被設(shè)定為位于第一最大角度和第二最大角度之間的中間角度時(shí)，基本上不產(chǎn)生提升。由于翼角從中間角度移動(dòng)到第一最大角度，所以在第一提升方向產(chǎn)生的提升增加。由于翼角從中間角度移動(dòng)到第二最大角度，所以在第二提升方向產(chǎn)生的提升增加。
[0047]控制器可被配置為確定與由控制器確定的所需航行方向相關(guān)聯(lián)的控制面角度并產(chǎn)生基于所確定的控制面角度定位控制面元件110的信號。
[0048]自主航海船100進(jìn)一步包括尾板112。在自主航海船100中，控制面單元110設(shè)置在尾板112，且尾板112經(jīng)由114與剛性翼108耦接以空氣動(dòng)力控制剛性翼108的翼角。雖然用于以空氣動(dòng)力控制剛性翼108的角度的一種可能構(gòu)造被示于圖1中，但是在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，控制面元件的其它構(gòu)造可用于控制剛性翼的角度，包括但不限于圖6A至圖6C所示的構(gòu)造。
[0049]自主航海船100進(jìn)一步包括龍骨120。龍骨120在第一端處與主船體102耦接。在一個(gè)實(shí)施例中，龍骨120與主船體102可拆卸地耦接，諸如促進(jìn)運(yùn)輸、修理、儲(chǔ)存，或任何其它功能。如圖所示，龍骨120耦接到主船體102，但是在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，一個(gè)或多個(gè)龍骨可與自主航海船100的任何水下表面耦接。
[0050]龍骨120包括足夠的壓載，其在主船體102圍繞其主軸旋轉(zhuǎn)到任何角度時(shí)提供正扶正力矩。特別而言，龍骨120包括足夠壓載，其可從任何位置(包括正常運(yùn)行范圍外的任何位置)被動(dòng)扶正自主航海船100。合適的壓載可包括鉛、混凝土、鐵或適于用作壓載的任何其它高密度材料。
[0051]如本文所使用，術(shù)語“正常運(yùn)行范圍”是指其中剛性翼能夠產(chǎn)生提升的主船體的任何取向。
[0052]如本文所使用，術(shù)語“正扶正力矩”是指趨向于使船恢復(fù)到直立位置的任何扭矩。浮力艙室(諸如密封的干燥艙室)可提供正扶正力矩，其取決于相對于浮力艙室的取向。然而，根據(jù)船的船體的旋轉(zhuǎn)，浮力艙室可防止船的船體的扶正。
[0053]自主航海船100進(jìn)一步包括舷外支架船體116至118。自主航海船100被示出具有兩個(gè)舷外支架船體116至118。雖然在圖1中示出兩個(gè)舷外支架船體，但是在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可使用具有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)舷外支架船體的其它構(gòu)造，包括但不限于圖2所示的自主航海船200。圖2示出根據(jù)本文描述的自主無人航海船的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自主無人航海船的實(shí)施例的透視圖。
[0054]在一個(gè)實(shí)施例中，在自主航海船100處于完全直立位置時(shí)，舷外支架船體116至118被定位在水位線上方。在自主航海船100處于正常運(yùn)行范圍內(nèi)時(shí)，舷外支架船體116至118可完全或部分淹沒。舷外支架船體116至118被配置為特別是在它們被完全或部分地浸沒時(shí)提供正常運(yùn)行范圍內(nèi)的正扶正力矩。例如，第一舷外支架船體116可被配置為在主船體102在第一方向上旋轉(zhuǎn)(引起第一舷外支架船體116淹沒)時(shí)提供第一附加扶正力矩，并且第二舷外支架船體118可被配置為在主船體102在第二方向上旋轉(zhuǎn)(引起第二舷外支架船體118淹沒)時(shí)提供第二附加扶正力矩。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，龍骨120包括足夠壓載，以考慮由舷外支架船體116-118提供的附加扶正力矩，引起自主航海船100從任何位置被動(dòng)扶正，包括在正常運(yùn)行范圍外的任何位置。具體而言，龍骨120可包括足夠壓載，以在自主航海船在正常運(yùn)行范圍外時(shí)(諸如在自主航海船處于傾覆位置時(shí))考慮由舷外支架船體116至118提供的負(fù)扶正力矩。
[0056]自主航海船100進(jìn)一步包括船舵122。船舵122被配置為控制主要自主航海船100通過水的移動(dòng)方向。如圖所示，船舵122耦接到主船體102，但在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，一個(gè)或多個(gè)方向船舵可與自主航海船100的任何水下表面耦接。
[0057]船舵122可包括船舵調(diào)整片124。船舵調(diào)整片124是船舵122的定位組件。在一個(gè)實(shí)施例中，船舵122與主船體102可拆卸地耦接，諸如促進(jìn)運(yùn)輸、修理、儲(chǔ)存，或任何其它功能。
[0058]控制器可被配置為確定與由控制器確定的所需航行方向相關(guān)聯(lián)的船舵位置并產(chǎn)生基于所確定的船舵位置生成信號以定位船舵122 ο在一個(gè)實(shí)施例中，船舵包括船舵調(diào)整片124，且所確定的船舵位置對應(yīng)于船舵調(diào)整片位置。
[0059]自主航海船100進(jìn)一步包括至少一個(gè)太陽能板126至128。太陽能板126至128可被配置為對自主航海船100的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)電源充電。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能板126至128可被配置為對自主航海船100的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)直接提供電源。
[0060]自主航海船100進(jìn)一步包括至少一個(gè)通信裝置130至132。一個(gè)或多個(gè)通信裝置130至132可設(shè)置在自主航海船100的外部、內(nèi)部，或部分在其內(nèi)部，包括但不限于主船體102、舷外支架船體116至118、吊桿114、尾板112、剛性翼108或自主航海船100的任何其它組件。在一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在自主航海船100處于正常運(yùn)行范圍內(nèi)時(shí)，與通信裝置130至132相關(guān)聯(lián)的傳輸裝置在水位線上方。然而，在不脫離其精神或本發(fā)明的范圍的情況下，與通信裝置130至132相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)傳輸裝置可在正常運(yùn)行范圍內(nèi)被定位在水位線下方。
[0061]圖3示出根據(jù)本文描述的自主無人航海船的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)圖。系統(tǒng)300包括控制器302?？刂破?02被配置為獲得和/或