Inventor Rigs 为动力艇带来前所未有的平稳航行

大多数人只会看到四个 Firestone 卡车安全气囊，而设计师兼 Velodyne 首席执行官 David Hall 却看到了一种在波涛汹涌的海浪中稳定船只的方法。为了打造一艘名为“Martini 1.5”的自稳定船，Hall 对安全气囊进行了改造，打造出一种可以让甲板保持稳定的精巧悬架。安全气囊充当气动系统中的执行器，允许改变甲板顶部的重量，同时还可容纳一组 4 个直流伺服电机，根据下方海浪的运动稳定甲板。但 Martini 1.5 的首席工程师兼船长 Steven Shonk 表示，重型技术诀窍不在于机械系统，而在于软件，软件必须跟踪甲板在空间中的位置并发送实时指令来补偿波浪作用。

“把所有东西组合起来并编写软件很有挑战性，”Shonk 说。“这是一种主动悬架，可以根据波浪自动调整，而不是被动系统。”

操作的计算机“大脑”位于甲板上 - 线性加速计和三轴陀螺仪将空间信息发送到现成的 Altera 计算机芯片，即现场可编程门阵列 (FPGA)。FPGA 向一对电机控制器发送指令，每个电机控制器控制安装在 4 个气囊执行器顶部的直流伺服电机，这些执行器固定在甲板的前部和后部。电机是主力，不断驱动丝杠穿过气囊，通过一组支腿将甲板抬高和降低到浮筒上。浮筒会随着海浪的动作而弹跳和滚动，但丝杠的连续运动会向上推甲板，以防止甲板跟随浮筒进入波谷。

“它会主动、快速、不断地做出调整，以保持甲板水平，”Shonk 说。

除了电子控制伺服电机外，船上还配备了气动稳定系统，用于在人员或货物移动时改变甲板顶部的压力，从而改变船上的重量分布。125 psi 泵将压力输送到蓄能器，然后输送到气囊。因此，如果 3 名总重 500 磅的船员聚集在一侧拉一些捕蟹笼，蓄能器就会在他们下方泵送几磅压力以保持水面水平。

在旧金山湾试驾时，渡轮和货船的波浪翻滚，这表明霍尔的船只改造实验取得了成功。我们驾驶 Martini 1.5 以每小时 30 英里的速度航行，最高时速达到 38 英里。虽然这艘 37 英尺长的船的风、噪音和寒冷并没有让我心情放松，喝一杯马提尼酒是件很舒服的事，但人们肯定可以优雅地喝一杯而不洒出来。但传统的 Velodyne 追逐船就不一样了，它在我们旁边的海浪中跳跃着、拍打着前进。Shonk 估计，如果没有悬挂系统，他需要以每小时 12 英里的速度驾驶这艘船穿越中等波涛汹涌的水域。

这对于容易晕船的人来说是个好消息，晕船现象目前医生们还未完全搞清楚。流行的理论认为，船上的颠簸会让大脑产生混乱，因为眼睛接收到的视觉数据与内耳前庭系统发出的信号发生冲突，而前庭系统则负责控制平衡。举例来说，我们坐着的时候被海浪意外地推挤，大脑就会把这种混乱的信号解读为有问题的征兆，并产生恶心的感觉。不管是什么原因，不适和呕吐都是真实存在的——但在 Martini 1.5 上，即使是容易晕船的人，比如 Velodyne 工程师安德鲁怀特，他在最近乘坐传统追逐船后呕吐了两次，但感觉很好。

设计师霍尔考虑的可不只是晕船问题。霍尔创办 Velodyne 时是一家专注于低音炮的高端音响公司，他的激光雷达系统使用脉冲激光生成实时三维世界模型，目前已被众多汽车和卡车制造商采用，包括谷歌的自动驾驶汽车。

Hall 最初是在看到小型游艇在海湾中挣扎着应对海浪后，萌生了主动船舶悬挂的想法。但 Velodyne 也在研究更大的 40 英尺和 48 英尺版本，这些版本将具有商业应用——Shonk 预计大约一年后上市，但他拒绝估计价格。自稳定船将作为大型游艇在公海上的接驳船。而稳定的甲板对于支持将人员和货物装载到石油钻井平台或海上风电场等危险工作的船员船来说会更加安全。第三个版本将针对搜索和救援任务进行定制。Hall 和 Velodyne 打赌，未来的水手将为公海上更高的稳定性付出高昂代价，无论最终目标是平息恶心、装载货物还是仅仅享受一杯鸡尾酒。