CN105445430A - 一种用于水质监测的混合推进滑翔机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水质监测的混合推进滑翔机，所述滑翔机由耐压舱壳体构成，所述耐压舱壳体的内部从前到后依次设置有浮力驱动单元、姿态调节单元和控制单元，所述耐压舱壳体的尾部设置有推进单元，所述耐压舱壳体的腹部设置有固定架，所述固定架通过卡箍可拆卸的连接有水质监测仪。本发明兼容了水下自主航行器受流影响小、机动性高的优点以及自主水下滑翔机在位工作时间长、工作效率高等优势，具有更好的环境适应性和更广的应用范围，能够满足在突发水质污染事故下，提供快速的、长期的实时在线水质监测数据。

Description

一种用于水质监测的混合推进滑翔机

技术领域

本发明涉及海洋、湖泊等水域监测领域，更具体的说，是涉及一种用于水质监测的混合推进滑翔机。

背景技术

近年来，随着工农业生产的迅速发展和湖泊资源开发，水域环境监测等方面需求不断增加，对水源水质的监测技术得到了快速发展。目前，大部分水域水质监测采用固定监测站监测方式，然而随着水域环境保护开发利用不断深入，水域水质监测任务日趋复杂，传统固定监测站检测方式需要设立监测站，难以满足在突发、恶性水质污染事故的预报及快速反应能力要求，难以满足任务多样化的需求。水下航行器具有高效、灵活等特点，在水质监测领域获得越来越多的关注。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于水质监测的混合推进滑翔机，本发明兼容了水下自主航行器受流影响小、机动性高的优点以及自主水下滑翔机在位工作时间长、工作效率高等优势，具有更好的环境适应性和更广的应用范围，能够满足在突发水质污染事故下，提供快速的、长期的实时在线水质监测数据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于水质监测的混合推进滑翔机，所述滑翔机由耐压舱壳体构成，所述耐压舱壳体的内部从前到后依次设置有浮力驱动单元、姿态调节单元和控制单元，所述耐压舱壳体的尾部设置有推进单元，所述耐压舱壳体的腹部设置有固定架，所述固定架通过卡箍可拆卸的连接有水质监测仪。

所述水质监测仪集成有温度、电导率、PH值、氨氮、溶解氧、叶绿素、和浊度传感器。

所述浮力驱动单元由柱塞泵、泵电机、电磁阀、油路、内油箱和外油囊组成，所述内油箱放置于耐压舱壳体的内部，所述外油囊安装于耐压舱壳体外部与外部环境接触；所述泵电机驱动柱塞泵通过油路将所述内油箱中的油液排出到外油囊，所述内油箱内安装有用于检测油液变化体积的拉线式位移传感器，所述电磁阀用于将油液从外油囊流入内油箱。

所述姿态调节单元由电池包、俯仰运动机构和横滚运动机构组成；

所述俯仰运动机构由俯仰运动电机、丝杠、导轨和拉线式位移传感器组成，通过俯仰运动电机带动丝杠实现所述电池包在导轨上的移动，所述拉线式位移传感器用于检测运动距离，所述电池包在导轨上的移动引起滑翔机重心在中心轴上的移动，实现滑翔机在纵平面俯仰姿态角的变化；

横滚运动机构由横滚运动电机、啮合齿轮、支撑导轨和旋转式位移传感器构成，通过所述横滚运动电机的运动带动啮合齿轮的运动使电池包绕支撑导轨在圆周方向的旋转运动，电池包在圆周方向的旋转引起滑翔机重心在圆周方向的转动，通过浮心与重心以及滑翔机机翼的联合作用引起滑翔机在水平面内的转向运动。

所述控制单元内部集成有存储模块和无线传输模块，所述存储模块用于将水质监测仪测量得到的水质数据进行实时存储，并通过无线传输模块将测量数据传到岸基控制中心。

所述水质监测仪与滑翔机通过水密电缆实现电气连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明滑翔机的耐压舱壳体腹部安装有水质监测仪，能够监测温度、电导率、PH值、氨氮、溶解氧、叶绿素、浊度七参数水质数据，并将监测到的数据实时记录在滑翔机控制单元内部的存储模块内，通过无线传输模块传回到岸基，具备远程在线监测能力。

2.本发明水质检测仪和滑翔机可拆卸的连接，使得滑翔机可以搭载其他水质监测用传感器，完成其他水质监测任务，达到多用途水质监测的效果；因此可以实现长时序，大范围，机动灵活的在线水质监测。

3.本发明专利将水质监测仪安装在混合推进滑翔机的腹部，大大降低了滑翔机的运动惯性，使滑翔机的航向控制性能以及姿态调节能力优于其他搭载方式，提高了滑翔机的运动性能；是滑翔机的整体结构紧凑，布局合理，提高了滑翔机的稳定性与经济性，降低了水质监测仪在运动过程中引起的测量误差。

5.本发明通过水密电缆实现水质检测仪与滑翔机的电气连接，不仅适用于监测水面的水体质量，而且具备水下10m以内的水质监测能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：1-耐压舱壳体2-浮力驱动单元3-姿态调节单元4-水质监测仪5-控制单元6-推进单元

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种用于水质监测的混合推进滑翔机，滑翔机由耐压舱壳体1构成，所述耐压舱壳体1的内部从前到后依次设置有浮力驱动单元2、姿态调节单元3和控制单元5，所述耐压舱壳体1的尾部设置有推进单元6，确保推进单元6的轴线与滑翔机的轴线在一条直线上，使滑翔机具备直线航行能力；耐压舱壳体1的腹部设置有固定架，固定架通过卡箍可拆卸的连接有水质监测仪4；水质监测仪4集成有温度、电导率、PH值、氨氮、溶解氧、叶绿素、浊度传感器，实现水质对应参数的测量，本发明水质监测仪4与耐压舱壳体1的制作是完全分开的，两者分别制做好后通过金属卡箍固定在耐压舱壳体1的固定架上，实现二者之间的有效连接，二者均采用耐压结构设计，不仅适用于水表的水质监测，而且适用于水下10m范围内的水质监测；此外，较其他搭载方式，水质监测仪4在运动过程中始终与水体接触，降低了水质监测过程中引起的系统测量误差。

浮力驱动单元2由柱塞泵、泵电机、电磁阀、油路、内油箱和外油囊组成，内油箱放置于耐压舱壳体内部，外油囊安装并暴露在耐压舱壳体外部直接与外部环境接触，所述泵电机驱动柱塞泵通过油路将所述内油箱中的油液排出到外油囊，内油箱内部安装有拉线式位移传感器，可以检测油液变化体积；通过电磁阀的开启可以将油液从外油囊流入内油箱。

所述姿态调节单元3由电池包、俯仰运动机构和横滚运动机构组成；俯仰运动机构由俯仰运动电机、丝杠、导轨和拉线式位移传感器组成，通过俯仰运动电机带动丝杠实现电池包在导轨上的移动，拉线式位移传感器可以检测到运动距离，所述电池包在导轨上的移动引起滑翔机重心在中心轴上的移动，实现滑翔机在纵平面俯仰姿态角的变化；横滚运动机构由横滚运动电机、啮合齿轮、支撑导轨和旋转式位移传感器构成，通过横滚运动电机的运动带动啮合齿轮的运动使电池包绕支撑导轨在圆周方向的旋转运动，电池包在圆周方向的旋转引起滑翔机重心在圆周方向的转动，通过浮心与重心以及滑翔机机翼的联合作用引起滑翔机在水平面内的转向运动。

所述控制单元5内部集成有存储模块和无线传输模块，所述存储模块用于将水质监测仪测量得到的水质数据进行实时存储，并通过无线传输模块将测量数据传到岸基控制中心，实现远距离的控制及水质监测，无线传输方式可采用GPRS或无线网络或其他方式。

水质监测仪4与滑翔机使用水密电缆实现电气连接，通过滑翔机自带的控制单元可提供水质检测仪4的工作电源，同时，将水质检测仪4检测的水质数据实时传输至滑翔机自带的控制单元5内，实现数据的可靠存储。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护措施。

Claims (6)

1.一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述滑翔机由耐压舱壳体构成，所述耐压舱壳体的内部从前到后依次设置有浮力驱动单元、姿态调节单元和控制单元，所述耐压舱壳体的尾部设置有推进单元，所述耐压舱壳体的腹部设置有固定架，所述固定架通过卡箍可拆卸的连接有水质监测仪。

2.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述水质监测仪集成有温度、电导率、PH值、氨氮、溶解氧、叶绿素、和浊度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述浮力驱动单元由柱塞泵、泵电机、电磁阀、油路、内油箱和外油囊组成，所述内油箱放置于耐压舱壳体的内部，所述外油囊安装于耐压舱壳体外部与外部环境接触；所述泵电机驱动柱塞泵通过油路将所述内油箱中的油液排出到外油囊，所述内油箱内安装有用于检测油液变化体积的拉线式位移传感器，所述电磁阀用于将油液从外油囊流入内油箱。

4.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述姿态调节单元由电池包、俯仰运动机构和横滚运动机构组成；

所述俯仰运动机构由俯仰运动电机、丝杠、导轨和拉线式位移传感器组成，通过俯仰运动电机带动丝杠实现所述电池包在导轨上的移动，所述拉线式位移传感器用于检测运动距离，所述电池包在导轨上的移动引起滑翔机重心在中心轴上的移动，实现滑翔机在纵平面俯仰姿态角的变化；

所述横滚运动机构由横滚运动电机、啮合齿轮、支撑导轨和旋转式位移传感器构成，通过所述横滚运动电机的运动带动啮合齿轮的运动使电池包绕支撑导轨在圆周方向的旋转运动，电池包在圆周方向的旋转引起滑翔机重心在圆周方向的转动，通过浮心与重心以及滑翔机机翼的联合作用引起滑翔机在水平面内的转向运动。

5.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述控制单元内部集成有存储模块和无线传输模块，所述存储模块用于将水质监测仪测量得到的水质数据进行实时存储，并通过无线传输模块将测量数据传到岸基控制中心。

6.根据权利要求1所述的一种用于水质监测的混合推进滑翔机，其特征在于，所述水质监测仪与滑翔机通过水密电缆实现电气连接。