野牛日记｜如何改制一艘智能无人小艇？

准备制作一艘智能无人小艇。心里有了谱之后，接下来的就是如何改制了。那天我兴冲冲的拿到船壳，开始了测量和计算。

原艇状况

船长1200mm，宽度370mm，纵宽比接近3：1，深V高速滑行艇的船底线性。原船是安装一台26CC的汽油机，半浸桨(船舶专业术语称为表面桨)，船艉出轴和安装舵，并船艉两侧安装有倾斜约45度的水刀(用于这种深V船型的高速艇转弯时不侧滑，改善转弯性能)。纵向重心位置约为船艏后约全长的1/3处，记录下来。重心位置关乎船艇的航行姿态，同时也影响转弯性能，无论如何变化推力形式，重心不能变。

表面桨的深V船艇，由于桨的设置通常距离重心位置相对较远，导致转弯(高速时)半径很大，通常会是船身长度的10～20倍，而为了适应在较窄的河道里运行，转弯一定要灵活，可不能有这样大的转弯半径。

按目前的船型和状态，改造计划如下：

1. 桨表面桨推进方式，改为全浸桨推荐方式。降低时速，改善转弯性能。

2. 由单发汽油机软轴驱动桨方式，改为双发电机硬轴驱动桨方式。船底出轴，出轴角度，应小于11°。(注：软硬轴出轴角度，是关乎螺旋桨的推力轴线和船体的航行轴线，理想状况是重合，但通常不能，所以退而求次，是需要尽量平行。软轴通常可以轻易做到，但由于使用滑配耐磨的套管，有较大的摩擦存在，致使动力有损失，而硬轴方式，通常不能平行航行轴，有一定的夹角，也会有动力损失。经实际测算，硬轴的出轴角度，在6-11°时，与使用软轴驱动方式时的动力损失相当。)

3.使用5叶50mm直径，螺距约0.8P(一种简单描述螺距和桨直径方式，0.8P，就是50mm直径X0.8，螺距约为40mm)。桨的叶型参考渔船桨(8字形)和潜艇桨(弯月后掠形)，两者结合，获得较大的叶面积，增加推力，后掠的叶尖，利于螺旋桨在推进时，抑制和延迟空泡的产生。

4.由于深V滑行艇的船底线性，在航行时，吃水较浅，纵剖面面积较小，会导致航向失稳，之前表面桨方式，时通过舵面和水刀来增加侧面积，一定程度下稳定航向的。改为双发全浸桨方式后，舵也随之改为船底桨后安装方式。为了增加侧面积，同时也为了改善了低速舵效，选用了较大面积、长方形、带有对称翼型的舵。

5.动力电机选用外转子，直径42mm的无感无刷电机，持续功率约225W，最大功率500W，KV值(每一伏电压升降变化的转速变化值)原本约580KV，经过重新绕制，降低到460KV，使用24V13.2AH电池组(X4，共50AH)提供动力。降低KV后，可提高电机，作为能量转换器的工作效率，直观的效果，是在全油门带载高速运行时，转矩和轴输出功率保持原样，电流下降了，提高了能源利用效率，为长航时提供了动力的保证。

6.电调未选用海模船艇常用的大功率水冷电调，而选用无人机上使用的70A双向电调，具有温度，低转速(堵转)，过流等保护，具有阻尼，刹车，进角，输入信号/推力曲线等设置，具有数据回传(温度、转速、电压、电流4个数据)，于自驾仪可形成闭环控制，具有新一代的正弦波控制驱动技术，可大大提高驱动效率。简而言之，够力也省电。

增加散热器，做好防溅水密封处理。

按以上实施改造，拆除原有的安装支架，轴系和舵系，计算重心位置，选定前置电机安装位置，使用较长的硬轴连接桨。桨的位置也略微前移，舵和桨的距离也拉开些，以保证舵效。

初次下水

改造完成，初次下水测试，确定电池组的固定位置。在实测航行时，船艇的航姿，从静止达到最高速，基本保持时上下水平变化(滑行艇在获得高速时，会抬升船体)，没有出现明显的纵向俯仰角变化。

初次下水，使用遥控器直接控制方式，自驾仪未参与控制。设定双发双舵差速混控(可调混控比)，设定调整两个电调的控制驱动曲线，以保证在不同的速度段，直航不偏航，转弯不漂移，灵活且较为精准。

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下一集，在完成初次下水后，将舾装自驾仪及相关传感器并测试……