CN102351032A - 双体潜水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双体潜水器，包括潜水器载体及其水面遥控装置，潜水器载体上安装电源及推力器，所述潜水器载体为两个对称的流线形单体构成，所述两个流线形单体之间通过连接件连接；所述两个流线形单体的艉部分别安装水平向推力器；潜水器舯部安装垂直向推力器；潜水器艏部安装摄像及成像装置。本发明可零航速机动，能够同时实现水平面和垂直面低速机动，能耗低，稳定性好，可由水面遥控，也可自主航行，可在较大范围进行水下搜索探测。
Description
技术领域
本发明涉及水下无人探测装置，尤其涉及用于水下科学探测、水下调查、目标搜索等工作的潜水器。
背景技术
传统的水下无人探测器主要包括自治式潜水器（AUV）和缆控潜水器（ROV）。缆控潜水器（ROV）一般采用开架式潜水器载体，通过脐带缆提供动力；开架式潜水器载体阻力大，操纵性能较低，同时脐带动力缆对潜水器本体运动产生很大的水动力扰动。无缆自治式潜水器（AUV），不能进行水下图像的实时传输，其一般采用鱼雷形潜水器载体，航行阻力小，但在低速时回转时容易发生横滚，影响探测数据的质量，尤其是对深度/高度数据的影响较大。另外，无缆自治式潜水器一般仅使用单一的主推进器和艉控制翼，在前进速度为零时无法进行垂直面机动；而只能通过改变攻角，并施于一定的航速，才能完成上浮或下潜。
进行水下复杂地形科学探测、有层次的水深测量、目标搜索等要求水下无人探测器覆盖垂直面和水平面的速度范围，平稳地跟踪海底起伏地形、提供纵摇和横摇同等级的稳定性。显然，传统的水下无人探测器无法满足水下科学探测、水下调查、目标搜索的使命要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有水下潜水器不能零航速机动、原地回转、容易发生横滚以及动力脐带缆扰动大等缺陷，提供一种双体潜水器，其可零航速机动，能够同时实现水平面和垂直面低速机动，能耗低，可由水面遥控，也可自主航行，并可在较大范围进行水下搜索探测。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
双体潜水器，包括潜水器载体及其水面遥控装置，潜水器载体上安装电源及推力器，所述潜水器载体为两个对称的流线形单体构成，所述两个流线形单体之间通过连接件连接；所述两个流线形单体的艉部分别安装水平向推力器；潜水器舯部安装垂直向推力器；潜水器艏部安装摄像及成像装置。
进一步的技术方案在于：
每个流线形单体的高度大于其宽度；每个流线形单体艉部壳体为一流线形壳体，尾端面为平面；每个流线形单体艏部壳体的特征为：上部壳体及下部壳体分别为球面，中间部位壳体为一弓形柱面，所述球面壳体与弓形柱面壳体分别平滑连接；所述每个流线形单体的艉部壳体与艏部壳体之间为潜水器载体的舯部壳体，所述舯部壳体截面的上面部位及下面部位分别为圆弧面，中间部位为平面；
潜水器载体的下部位置安装无动力下潜或上浮的压载体；所述压载体为铁质材料体；
所述水平向推力器的轴线分别通过两个流线形单体的型心线，所述垂直向推力器的轴线为竖直方向并通过潜水器的重心。
本发明的技术效果在于：
1. 本发明采用两个对称及具有特殊设计的流线形潜水器载体，由于其潜水器载体结构和水动力布局的特点，使得本发明在前进速度为零时也能机动，可同时实现水平面和垂直面低速机动，为完成水下复杂地形的科学观测、进行有层次的水深测量提供了技术手段。
2. 本发明水平向推力器的轴线分别通过两个流线形单体的型心线，所述垂直向推力器的轴线为竖直方向并通过潜水器的重心，以及设计的双体流线形外壳，因此增强了纵摇和横摇同等级的稳定性，具有更低的拖弋阻力，因而在水下探测过程中能耗低、探测数据质量高，适用于大范围的水下探测任务。
3. 双体平台结构，提供了合理的设备布置空间和观察作业视觉空间。
附图说明
图1为本发明结构的俯视示意图。
图2为图1的A-A向视图。
图3为图1中的B-B向视图。
具体实施方式
见图1、图2、图3，本发明包括潜水器载体及其水面遥控装置，潜水器载体上安装电源及推力器。所述潜水器载体为两个对称的流线形单体构成，所述两个流线形单体之间通过连接件12连接；所述两个流线形单体的艉部2分别安装水平向推力器1；潜水器舯部3安装垂直向推力器；潜水器艏部安装摄像装置7及其照明灯6和13。本发明每个流线形单体的高度大于其宽度；每个流线形单体艉部2为一流线形壳体，尾端面为平面；每个流线形单体的艏部壳体5的特征为：上部壳体及下部壳体分别为球面，中间部位壳体为一弓形柱面，所述球面壳体与弓形柱面壳体分别平滑连接；所述每个流线形单体的艉部壳体2与艏部壳体5之间为潜水器载体的舯部壳体3，所述舯部壳体截面的上面部位及下面部位分别为圆弧面14，中间部位为平面。
如图1至图3所示，两个流线形单体分别安装蓄电池箱4以及9，分别为推力器的动力电池以及控制仪器的电池。LED灯13、石英卤素灯6以及摄像机7布置在两个流线形单体艏部之间。成像声纳8装置在右侧潜水器载体艏部上方，发射面朝向艏部前方。水平向推力器1有两只，分别对称布置在两个流线形单体的艉部，两个推力器1的轴线分别通过两个流线形单体的型心线（形体的中心线）。垂直向推力器10的轴线为竖直方向，并通过两个流线形单体的重心。
垂向推力器10控制潜水器在海中运动。通过两个水平推力器1，可实现潜器的前进/后退，通过两个水平推力器1错车（错车：两个推力器1的转向相反，一个正转，另一个反转）时，潜水器可实现原地回转，潜水器有航速时通过两个水平推力器1的推力合理匹配获得适宜的回转半径。垂向推力器10可实现潜水器的上浮或下潜。
如图3所示，铁块15为潜水器下潜的压载体，实现无动力下潜，铁块15由固定于潜水器连接架的电磁铁吸引固定。
在潜水器载体上安装有水深度传感器、航向传感器、导航传感器，传感信号进入潜水器上的嵌入式计算机后，经由光端机串口及光纤微缆传至水面；推力器1的控制信号也由所述嵌入式计算机输出；声纳信号直接进入光端机的串口后经由光线微缆传至水面；摄像机信号直接进入光端机的视频接口后经由光线微缆传至水面。其中水面部分（安装在操控盒内）的控制操纵杆信号、控制面板信号进入水面嵌入式计算机后，经由光端机串口及光纤微缆传至水下；来自水下摄像机的视频信号、来自水下的声纳信号经由水面嵌入式计算机压缩、存储，同时送至显示器显示。图3中11为安置上述电控装置的电子舱。
本发明是一种自带动力电池的潜水器，为节省能源消耗，上浮下潜采用无动力方式。安全性是潜水器设计的关键要素之一，本发明的安全性特征是：潜水器载体自身在水下通常具有一定的正浮力，一旦抛弃压载体15，潜水器会自行上浮而无须动力。如果发生光缆意外断裂，控制系统会使得电磁铁断电，潜水器会自动抛弃压载体15而上浮；或者潜水器能源耗尽，控制系统也会使电磁铁断电，压载体自行脱落，潜水器也能自行上浮。
Claims (5)
1.双体潜水器，包括潜水器载体及其水面遥控装置，潜水器载体上安装电源及推力器，其特征在于：所述潜水器载体为两个对称的流线形单体构成，所述两个流线形单体之间通过连接件连接；所述两个流线形单体的艉部分别安装水平向推力器；潜水器舯部安装垂直向推力器；潜水器艏部安装摄像及成像装置。
2.如权利要求1所述的双体潜水器，其特征在于：每个流线形单体的高度大于其宽度；每个流线形单体艉部壳体为一流线形壳体，尾端面为平面；每个流线形单体艏部壳体的特征为：上部壳体及下部壳体分别为球面，中间部位壳体为一弓形柱面，所述球面壳体与弓形柱面壳体分别平滑连接；所述每个流线形单体的艉部壳体与艏部壳体之间为潜水器载体的舯部壳体，所述舯部壳体截面的上面部位及下面部位分别为圆弧面，中间部位为平面。
3.如权利要求1所述的双体潜水器，其特征在于潜水器载体的下部位置安装无动力下潜或上浮的压载体。
4.如权利要求3所述的双体潜水器，其特征在于所述压载体为铁质材料体。
5.如权利要求1所述的双体潜水器，其特征在于所述水平向推力器的轴线分别通过两个流线形单体的型心线，所述垂直向推力器的轴线为竖直方向并通过潜水器的重心。
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| PB01 | Publication | ||
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