CN108058797A - 一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，所述微型浮潜式多体巡航系统包括船体和两个电池舱，所述船体与每一个所述电池舱由至少两根空心架连接，所述船体摆放在上，所述两个电池舱摆放在下，空间上三者呈三棱柱结构,所述船体内部安装有控制装置、执行装置和运动装置，所述电池舱包括舱体和电池舱封头,所述船体以及所述两个电池舱的封头内部安装有探测定位系统。本发明采用两电池舱为巡航系统的整体运行提供动力，为船上各个设备的正常运行等提供快速的后续航力，通过工控机生成指令并控制运动执行机构中各个设备的控制器，实现水下机器人在水下航行姿态的稳定且大大提高了无人船体的智能化程度。
Description
技术领域
本发明涉及潜艇领域，尤其涉及一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统。
背景技术
岛礁、海岸带等兼受陆地和海洋两大动力系统的作用，自然生态环境脆弱多变。岛礁、海岸带等地形测量是保护、开发和管理海洋资源的前提和基础，但由于岛礁、海岸带的种种特殊性，其地形测量工作的开展面临着重重困难。现有技术中，若应用传统的航空摄影测量方式，可以解决获取水面以上施测困难区的地形图片并分析出相关的地形数据，但这种方式在数据处理方面的效率低下且准确度较差；而对于水面以下的区域，现有技术中可以采用水下机器人承载仪器的方式展开测量。
目前所采用的水下机器人还存在以下一些问题：
①水上装备向水下浮潜时，通常采用排水/吸水的方式实现，然而微型浮潜式多体巡航系统受其空间结构的限制，难以安装相应的压缩机等庞大、较重的装备；
②现有水下机器人的结构多种多样，主要可分为单体式、多体式，在浮潜过程中，难以实现机器人的传感器安装区域较大限度的浮出水面，因此一般通过采用传感器凸出舱体的方式。该方式不仅给微型浮潜式多体巡航系统的水密方式带来了较大的测量难度，而且凸出舱体的传感区域在航行过程中易与水中的障碍物发生碰撞，增加水下机器人航行过程中的阻力；
③现有水下机器人在水下航行姿态的维持方式多种多样，譬如通过控制推进装置的位姿、控制舵叶的转向姿态等，然而其控制过程中通常比较复杂，其控制结果还不能够达到预期的效果。
为实现无规律振荡的离岸微型浮潜式多体巡航器航行过程中位置、航行速度、加速度、实时地理位置定位、障碍物的形貌及相对地理位置的精确监测，为后续微型浮潜式多体巡航器航路的自主规划、自主避障、远程监控及调度提供数据依据，因此有必要研究一中面向岛礁水下形貌测量巡航设备，解决数据获取难，数据处理效率和准确度较差的问题。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，所述微型浮潜式多体巡航系统包括船体和两个电池舱，所述船体与每一个所述电池舱由至少两根空心架连接，所述船体与两个电池舱在空间上三者呈三棱柱结构摆放。
较佳的，所述船体包括腹舱、船体封头和船尾，所述腹舱上包括第一外封套筒和第二外封套筒，所述船体封头包括第三外封套筒，所述船尾包括第四外封套筒，所述第三外封套筒和所述第一外封套筒连接，所述第二外封套筒和所述第四外封套筒连接。
较佳的，所述船体封头包括一玻璃圆头，所述船尾包括舵叶孔和螺旋桨孔，所述船体封头的所述第三外封套筒上装有第一卡筒，所述船尾的所述第四外封套筒上装有第二卡筒，所述第一卡筒上设有密封凹槽，使所述第三外封套筒和所述第一外封套筒连接后密封，所述第二卡筒上设有密封凹槽，使所述第二外封套筒和第四外封套筒连接后密封，所述第一卡筒上设有固位卡口，所述第二卡筒是设有第二卡口。
较佳的，所述船体内部安装有控制装置、执行装置和运动装置，所述控制装置包括工控机和驱动机，两者安装在机架上，所述执行装置包括水箱，所述水箱和高压气瓶之间有连接管连接，所述运动装置包括固位装置，所述固位装置上装有电机和直线推杆，所述电机通过主轴连接螺旋桨，所述直线推杆通过U型杆连接舵叶。
较佳的，所述机架包括第一固位环，所述第一固位环上设有第一卡块，所述第一卡块与所述固位卡口相契合，所述固位装置包括第四固位环，所述第四固位环上设有第二卡块，所述第二卡块与所述第二卡口相契合。
较佳的，所述电池舱包括舱体和电池舱封头，所述舱体包括第一电池舱外封套筒，所述电池舱封头包括第二电池舱外封套筒，所述第二电池舱外封套筒上安装有第三卡筒，所述第三卡筒上设有密封凹槽，使所述第一电池舱外封套筒和所述第二电池舱外封套筒密封连接，所述电池舱两端结构对称。
较佳的，所述第三卡筒上设置有传感器卡口和电池架卡口，所述传感器卡口用于固定传感器固定架。
较佳的，所述舱体内装电池安装架，所述电池安装架两端分别装有第一固定环和第二固定环，所述第一固定环和第二固定环上设有固位牙，所述固位牙和所述电池架卡口相契合，所述电池安装架中部装有安装板支撑环，所述电池安装架上装有至少一个电池组安装箱。
较佳的，所述第一空心架内放置所述电池组安装箱与所述工控机、所述驱动机一体的连接电线，所述第三空心架放置所述电池组安装箱与船尾4内的设备的连接电线。
较佳的，所述船体以及所述两个电池舱的封头内部安装有探测定位系统，所述探测定位系统包括激光测距传感器，GPS定位传感器，雷达测距仪，红外成像仪，双目视觉传感器。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
1、对于实现微型浮潜式多体巡航器的浮潜，本装置采用了水箱和高压气瓶一体的设备代替压缩机结构；
1)该设备的空间体积足够小，满足装备对船体总体设备要求轻便的设计要求；
2)该设备造价成本低，且仅需通过工控机控制设备上的电子阀门即可实现与压缩机相似的排水以及进水功能；
3)该设备对环境污染伤害较小，具有一定的环保意义；
2、针对微型浮潜式多体巡航布置在舱体中的传感器难以在水下机器人上浮水面后露出水面的问题，提出了一种将电池置于两侧浮体的方式，使得微型浮潜式多体巡航的重心位于浮体与微型浮潜式多体巡航器舱体之间，也即使得微型浮潜式多体巡航的船体以及两附体的结构采用平躺三棱柱的空间结构摆放；
1)三棱柱结构保证该装备在航行过程中保持其姿态的稳定，减少来自洋流以及其他微小漂浮障碍物的撞击干扰，避免影响到船上测量设备的数据采集；
2)船体高于两电池舱附体的位置，而且船体的整体重量较轻，两电池舱附体的重量较重，这种结构保证了在微型浮潜式多体巡航的舱体排水后，其重心继续下降，从而保证传感器在微型浮潜式多体巡航器浮出水面后能位于水面上；
3)对于实现微型浮潜式多体巡航的动力推进方式，本装置采用两附体内的电池组为微型浮潜式多体巡航的整体运行提供动力，为船上各个设备的正常运行等提供快速的后续航力，通过工控机生成指令并控制运动执行机构中各个设备的控制器，并辅助电推式舵自适应的控制方式，实现微型浮潜式多体巡航在水下航行姿态的稳定且大大提高了微型浮潜式多体巡航器的智能化程度。
附图说明
图1为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的结构示意图；
图2为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的腹舱局部外表结构示意图；
图3为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的第一外封套筒结构示意图。
图4为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的船体封头保护壳结构示意图。
图5为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的船尾保护壳结构示意图。
图6为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的船尾内部结构示意图。
图7为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的腹舱内部结构示意图。
图8为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的控制装置结构示意图。
图9为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的执行装置结构示意图。
图10为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的运动装置结构示意图。
图11为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的运动装置主视图。
图12为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的电池舱结构示意图。
图13为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的第一电池舱外封套筒结构示意图。
图14为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的电池舱封头结构示意图。
图15为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的传感器固定架结构示意图。
图16为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的电池安装架具体结构示意图。
图17为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的电池安装板结构示意图。
图18为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的第一固定环结构示意图。
图19为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的支撑环结构示意图。
图20为本发明面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统的电池组安装箱结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
本发明提供一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，系统采用多体式结构，保证装备的稳定航行，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，所述微型浮潜式多体巡航系统包括：
一船体1，所述船体1包括腹舱2、船体封头3、船尾4；
所述腹舱2包括一空心长圆柱体21，所述空心长圆柱体21上沿着长度方向设置有两排圆孔，每排圆孔的个数至少为两个，在本实施例中，每排的个数为三个；
在所述空心长圆柱体21的一端上焊接有第一外封套筒22，所述第一外封套筒22包括一空心圆台221和外封环222，所述外封环222类似圆环体，其外直径比所述空心圆台221开口端直径大，其小径与所述第一外封套筒22的外径大的一端焊接，所述空心圆台221外径小的一端焊接在所述空心长圆柱体21上，焊接后所述空心圆台221和所述空心长圆柱体211的连接处过渡平滑，所述空心长圆柱体211的一端不超出所述空心圆台221的外径大的一端所在的平面，所述空心圆台221上以中部位置为起点向其外径大的一端贯穿有第一孔槽223，在本实施例中所述第一孔槽223为四个在所述空心圆台四周均匀布置，所述外封环222上设置有与空心圆台221上第一孔槽223相对应的螺孔，所述空心圆台221和所述外封环222为一体结构；
在所述空心长圆柱体21的另一端上焊接有第二外封套筒23，所述第二外封套筒23与所述第一外封套筒22的结构和安装方式相同；
所述船体封头3包括一玻璃圆头31，由一半边椭圆球体构成透明玻璃外壳，所述玻璃圆头31上安装第三外封套筒32，所述第三外封套筒32与所述第一外封套筒22为相同零件，其外径小的一端朝向所述玻璃圆头31的头部一侧固定在所述玻璃圆头31上，双方连接处过渡平滑，所述玻璃圆头31通过贯穿所述第三外封套筒32伸出的部分为第一卡筒33，在所述第三外封套筒32与所述玻璃圆头31之间的空隙部分实际上是凹进形成一个第一端面，所述第一卡筒33外表面靠近所述第三外封套筒32的圆环处设有一个放置密封胶圈的密封凹槽，用于放置密封圈；在所述船体封头3与所述船体1连接时，所述第一外封套筒22和所述第三外封套筒32通过螺丝钉固定，所述第一端面与所述外封环222轴向切合，密封凹槽与密封胶圈形成封闭的密封圈，能有效的双重防止巡航器外部的水渗进巡航器内，所述第一卡筒33上还设有固位卡口34；
较佳的，所述固位卡口34设置为相对称的两个；
较佳的，所述第三外封套筒32上还增设有四个孔槽，在所述第一外封套筒22上有相对应的螺孔，紧固连接所述第三外封套筒以及所述第一外封套筒22，使所述船体封头3与所述腹舱2的连接更加具有稳定性；所述四个孔槽，用于方便玻璃封头所述腹舱2的拆卸工作，其工作原理是在所述第三外封套筒32与所述第一外封套筒22已固定的情况下，往所述孔槽里面拧螺丝，即可通过螺丝底部与所述第一端面与其切合的平面的顶力，逐渐抵消密封胶圈契合的力从而完成所述船体封头3与所述腹舱2的拆卸。
所述船尾4包括空心圆锥台41，所述空心圆锥台41靠近外径小的一端上设置有舵叶孔45，所述舵叶孔45向所述空心圆锥台41内部延伸，形成一个短圆柱，在所述空心圆锥台41外径小的一端上有一螺旋桨孔46，所述螺旋桨孔46向内延伸，形成一个短圆柱主轴；
所述空心圆锥台41外径大的一端上装有第四外封套筒42，所述第四外封套筒42与所述第三外封套筒32为相同零件，所述第四外封套筒42在与圆锥台41之间的空隙处凹进形成一个平面为第二端面，所述第四外封套筒42外径小的一端朝向所述螺旋桨孔46安装在所述空心圆锥台41上，双方连接处过渡平滑，所述空心圆锥台41外径大的一端不超过所述第二端面的内径大小，其中第二卡筒43为所述空心圆锥台41贯穿所述第四外封套筒42与所述第二端面伸出的部分；所述第二卡筒43上靠近所述第四外封套筒42的表面设有一个放置密封胶圈的密封凹槽，当所述船尾4与所述船体1连接时，所述第二外封套筒23和所述第四外封套筒42通过螺丝钉连接，其内部第二端面轴向固定，同时密封胶圈与密封凹槽相互切合使其形成封闭的密封圈，有效的双重防止巡航器外部的水渗进巡航器内，所述第二卡筒43上还设有第二卡口44，所述第二卡口44为L型，卡件需要插入旋转，使固定更加牢固；
较佳的，所述第二卡口44设置为对称地两个；
较佳的，所述第四外封套筒42上设有8个孔槽，分别沿着圆环轴线对称设置，其中四个孔槽用于固定所述第二外封套筒23与所述第四外封套筒42；另外四个孔槽用于两个外封套筒的拆卸；其中，八个孔槽的作用分别交替实现，即四个孔槽用于固定，四个孔槽用于拆卸，其拆卸原理与玻璃封头3与空心圆柱体2的拆卸原理一致。
实施例二
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1、图7、图8、图9、图10、图11所示，所述船体1内包括控制装置11、执行装置12、运动装置13；
所述控制装置11包括一驱动机111和工控机112，所述驱动机111以及所述工控机112按上下方式叠放并安装在靠近所述船体1的所述第一外封套筒22位置的机架113上，所述机架113包括第一固位环1131和第二固位环1132，所述第一固位环1131和第二固位环1132由三个连接杆连接固定，两固位环偏近圆心的地方各有一根梁，所述梁上连接有底座1133的两端，所述底座上装有所述驱动器111，所述驱动器111上装有所述工控机112，所述工控机112主要用于接收所述微型浮潜式多体巡航系统各个设备的信息并对信息分析做出相应的反映，譬如路线实时规划以及发出命令控制微型浮潜式多体巡航系统各个设备的执行；
较佳的，所述第一固位环上还装有第一卡块1134，所述第一卡块1134和所述船体封头3上的所述固位卡口34相契合，保持所述控制装置的稳定；
所述执行装置12包括水箱121和高压气瓶122，所述水箱121和所述高压气瓶122均为短圆柱体，直径比所述腹舱2的内径略小一点，所述水箱121表面分别包括进水口以及出水口，在其两根管上分别安装有电子阀门，且两管的位置处于所述水箱121的不同面上，其中进水口在所述水箱121最高处，而出水口在所述水箱121最低处，连接管与进水口在同一个面上，且连接管上安装有电子阀门，同时连接管用于所述水箱121以及所述高压气瓶122的连接，所述高压气瓶122的另一个面上有一个通气口126，方便高压气瓶的充气；
较佳的，所述水箱121和所述高压气瓶122由一短圆柱空心筒相连接，使双方构成一个圆柱体并保持同一位置高度上，有利于实施高压气瓶122与所述水箱121之间的协调工作；
所述运动装置13包括固位装置，所述固位装置包括第三固位环1311、第四固位环1312、第五固位环1313、第六固位环1314，所述第三固位环1311为圆环，直径与腹舱2内径相契合，其上偏离圆心的位置处有一横梁，所述第三固位环1311上有三个圆孔，均匀分布，两个设置在所述横梁两端，一个设置在底部，所述第四固位环1312上有相对应的三个圆孔，其中所述三个圆孔通过连接杆相固定，所述第四固位环1312为半实心的圆环，所述第四固位环1312上有第二卡块1316，所述第二卡块1316为对称设置的两块，其余船尾4上的第二卡口44相契合，使固位装置稳定，避免了位置的偏移及转动，所述第三固位环1311与第四固位环1312的底部有固定架133相连，所述固定架133上安装有电机132；
所述第五固位环1313安装在所述船尾4的内部，为一圆环，其上设置有与第四固位环1312相对应的圆孔，所述第四固位环1312上的连接杆与所述气管1315延伸出来与之相连，所述第六固位环1314设置在所述第五固位环1313之后，安装在所述船尾4上，其直径比所述第五固位环1313略小，所述第六固位环1314上设置有一横板，所述横板上装有一轴承，所述电机132上连接出一主轴135，所述主轴135穿过所述轴承，延伸出所述船尾4，在端部安装有螺旋桨1351；
所述第五固位环1313上安装有第一直线推杆136和第二直线推杆137的一端，所述第一直线推杆136的另一端上活动连接着第一U型杆1361的中部，所述第一U型杆1361的一端竖直延伸，穿出所述船尾4，连接着舵叶1362，所述舵叶1362表面安装有一编码器，所述第一U型杆1361的两端对称设置，所述第二直线推杆137的另一端安装有第二U型杆1363，所述第二U型杆1363上的设置于所述第一U型杆相同，所述第一U型杆1361和所述第二U型杆1363呈十字交叉安装；
较佳的，所述第一U型杆1361和所述第二U型杆1363上通过舵叶孔的地方设置有机械轴封；
较佳的，在所述主轴135通过螺旋桨孔46的地方设置有机械轴封；
实施例三
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1、图12、图13、图14所示，所述船体1与电池舱6通过至少两个空心圆柱架连接，在本实施例中，由三根空心架连接；
所述电池舱6包括：舱体61、电池舱封头62
所述舱体61为圆柱形中空长筒，其直径小于所述船体1的所述腹舱2，上面设置有与所述空心连接架相契合的圆孔，其一端焊接有所述第一电池舱外封套筒63，所述第一电池舱外封套筒63为一圆台形状的中空圆筒，其外径小的一端焊接在所述舱体上，焊接后所述第一电池舱外封套筒63和所述舱体61的连接处过渡平滑，所述舱体61的一端不超出所述第一电池舱外封套筒63的外径大的一端所在的平面，所述第一电池舱外封套筒63包括一圆台，所述圆台外径大的一端上有一实心圆环为第一电池舱外封环631，所述第一电池舱外封环631与所述第一电池舱外封套筒为一体的结构；所述第一电池舱外封套筒以中部位置为起点向其外径大的一端贯穿有第二孔槽632，在所述第一电池舱外封环631上有与所述第二孔槽632相匹配的连接第一螺孔633；
较佳的，所述第二孔槽632为四个，均匀的布置在所述第一电池舱外封套筒63上，相一致的所述第一电池舱外封环631上的用于连接的第一螺孔633也有四个，与四个所述孔槽相匹配；
所述电池舱封头62包括一玻璃圆头621，由透明玻璃材料制成的半椭圆形外壳，所述玻璃圆头621上安装第二电池舱外封套筒64，所述第二电池舱外封套筒64与所述第一电池舱外封套筒63为相同零件，其上包括第二电池舱外封环641、第三孔槽642、第二螺孔643，其外径小的一端朝向所述玻璃圆头621的头部一侧固定在所述玻璃圆头621上，双方连接处过渡平滑，第三卡筒65为玻璃圆头621贯穿所述第二电池舱外封套筒64伸出的部分，所述第三卡筒65上设有一个放置密封胶圈的密封凹槽651，在第二电池舱外封套筒64与所述玻璃圆头621之间的空隙所在处将凹进去形成一个第三端面，当所述舱体61和所述电池舱封头62连接时，第一电池舱外封套筒63和第二电池舱外封套筒64固定后，第三端面与第二电池舱外封环641切合形成一个轴向密封，密封胶圈与密封凹槽切合形成一个封闭密封圈，有效的双重防止外部的水渗入，所述第三卡筒上设置有传感器卡口653，所述传感器卡口653为L型卡口，在所述传感器卡口653转过四分之一圆周处设置有电池架卡口652所述电池架卡口652为凹陷卡口；
较佳的，所述传感器卡口653和所述电池架卡口652，在其对面，设置有关于圆心对称的卡口形状；
较佳的，所述舱体61的另一端与上述一端安装有相同的零件，所述舱体61两端结构相对称。
实施例四
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1、图12、图15所示，所述电池舱封头62内装有传感器固定架66；
所述传感器固定架66包括传感器圆环661，所述传感器圆环661上有均匀分布的三个圆孔，所述圆孔上装有固定螺栓662，所述固定螺栓662可以调节长度，所述传感器圆环661上固定有支架663，所述支架663另一端与卡位圆环664连接，所述卡位圆环664比所述传感器圆环661略大，其上均匀分布着三个螺孔665，所述螺孔665与所述支架663相对应，用来安装螺栓，使得所述螺孔665与所述支架663通过螺栓连接，所述卡位圆环664上对称地设置有两个凸起的小块，所述凸起的小块与所述传感器卡口653相契合，所述凸起的小块令所述传感器固定架66锁定在所述电池舱封头62内，避免脱落。
较佳的，所述固定螺栓662为三个，均匀的分布在所述传感器圆环661上，所述固定螺栓可调节长度，便于在封头内找到一个可让所述传感器固定架66找到一个稳定的位置和将传感器锁定在所述传感器固定架66内
实施例五
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1、图16、图17、图18、图19、图20所示，所述舱体内装有电池安装架67，所述电池安装架67包括一电池安装板671，所述电池安装板671是一种网状的直板，有效减轻了电池的垂直重量；
在所述电池安装板671的一端装有第一固定环672，所述第一固定环672为圆环结构，中间设计有互相垂直交叉的两根梁连接在环上，在所述第一固定环672的一根横梁上设置有一固定槽6721，所述固定槽6721宽度略窄于所述梁的宽度，并贯穿所述第一固定环672两侧，在所述固定槽两端各设置有一螺孔6723，所述螺孔6723在所述电池安装板671上有相对应的螺孔，可以令所述电池安装板671和所述第一固定环672可以通过螺栓连接，顺着没有设置固定槽的竖梁一端延伸出去一固位牙6722，所述固位牙6722与所述电池舱封头62上的所述电池架卡口652相契合，将固位牙6722嵌合进所述电池舱封头62防止所述电池安装架67在所述舱体61内转动；
较佳的，在没有设置所述固定槽6721的梁的两端各延伸出去一固位牙；
较佳的，在所述电池安装板671的另一端装有第二固定环673，所述第二固定环673与所述第一固定环672为相同零件，安装方式也相同；
在所述电池安装板671的中间位置靠近边缘处一测开有一小槽6711，所述小槽6711不大于所述电池安装板671宽度的一半，安装板支撑环674通过所述小槽6711安装在所述电池安装板671上，所述安装板支撑环674为圆环结构，中间设计有互相垂直的两根梁连接在环上，其中一根梁设置有一贯穿正反两面的长槽6741，所述长槽6741从所述安装板支撑环674的圆环一边开始沿着其中一根梁设置，长度为所述电池安装板671的宽度减去所述小槽711的宽度，所述长槽6741的两侧还个设置有两个对称的螺孔，在所述电池安装板671上有相契合的螺孔，在所述安装板支撑环674插入所述电池安装板671上的所述小槽6711后，通过螺栓将所述安装板支撑环674和所述电池安装板671相固定，可有效的防止支撑环在所述舱体61内的转动，同时，也防止所述电池安装板671在所述舱体661内的上下移动；
在所述第一固定环672和所述安装板支撑环674之间的所述电池安装板671上，安装有电池组安装箱68，所述电池组安装箱68底部是垂直交叉的梁状架构，其四面为高度相同的挡板，长挡板较短挡板薄一点，在所述长挡板远离底部的一侧，靠近边缘位置钻有封顶螺孔682，所述封顶螺孔682个数为2至10个，在本实施例中，所述封顶螺孔682的个数为4个，当电池放入所述电池组安装箱68后，用以细杆或细绳穿过所述封顶螺孔682，包裹住所述电池组安装箱68，防止电池脱出所述箱体68，在所述电池组安装箱68的底部两侧相外伸出至一个矩形小板681，在本实施例中，所述矩形小板681为底部两侧各三个，所述矩形小板681上设置有螺孔，在所述电池安装板671上有对应的螺孔，通过螺栓将所述矩形小板681固定在所述电池安装板671上，相应的所述电池组安装箱68就固定在了所述电池安装板671上；
较佳的，所述电池组安装箱68至少为一个，在本实施例中所述电池组安装箱68为四个，分别安装在所述第一固定环672与所述安装板支撑环674和所述第二固定环673与所述安装板支撑环674之间的所述电池安装板671的正反两面上；
实施例六
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1所示，所述电池舱6设置有两个，所述两附体电池舱6并行摆放在下，所述船体1在两附体轴线平行的同一平面的上方，空间上三者的摆放呈三棱柱结构；所述船体1与两个电池舱6通过至少两个连接空心架连接起来，在本实施例中，所述空心架为每端三个，所述空心架两端焊接在所述船体1的腹舱2以及所述电池舱6的所述舱体61的位置上，其中第一以及第三空心架内一般置有连接电线，其中所述第一空心架内用于放置所述电池组安装箱68与所述工控机112、所述驱动机111一体的连接电线，所述第三空心架用于拉放所述电池舱6与所述电机132和所述直线推杆等等所述船尾4内的设备的供电，第二空心架内放空。
实施例七
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，本实施例与其不同之处在于，结合图1所示，所述微型浮潜式多体巡航系统内包括所述船体1以及所述两个电池舱6的封头内部安装有探测定位系统，所述探测定位系统包括激光测距传感器、GPS定位传感器、雷达测距仪、红外成像仪，双目视觉传感器等等，主要用于扫描船体航行过程中周围的环境，识别其周围环境的障碍物等等，为所述工控机112实现智能微型浮潜巡航装备的实时路线规划决策提供数据保证。
实施例八
如上述所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，结合图1所示，本实施例与其不同之处在于，所述微型浮潜式多体巡航系统的工作原理为：在航行过程中，本装置保持上述结构直接进入水面开始其水体检测的工作，本装置两附体装置电池舱通过所述第一空心架以及第三空心架用电线分别连接所述工控机112、驱动机111、电机132、水箱121与高压气瓶122一体的各个电子阀门以及螺旋桨1351等等设备的相应接口并持续为以上所述设备供电，保证本装置整体的持续航行；首先，通过本装置内传感器卫星系统的定位传输的数据，所述工控机112将自动生成电子海图并存储于本装置上的所述工控机112其他的位置中，此后所述工控机112根据电子海图的航行路线规划生成相应的指令首先发送到传感器卫星系统进行定位，通过反馈数据到所述工控机112中，为本装置的自主规划线路提供信息支持并供运动控制系统自主决策；接着，令本装置的所述船体1以及所述电池舱6的封头内部所安装的传感器扫描并识别周围环境后，将数据将传送到所述工控机112中，所述工控机112在生成指令发送给运动执行装置中，指挥所述螺旋桨1351以及所述舵叶1362的旋转与否；若到达某局部水域中，本装置根据路线需要对本装置进行相应的水下深度浮潜，工作时则通过下列的工作途径实现；
(1)本装置从水面上下潜到水中的任意指定的位置时：
本装置根据实时航行路线的规划通过增加船体的重量，所述舵叶1362的转向以及所述螺旋桨1351的推进实现船体的下沉；所述工控机112根据实时航行路线，发出命令到运动控制系统中，控制执行机构中所述水箱121与所述高压气瓶122之间的操作和所述舵叶1362的转向以及所述螺旋桨1351的运行；此时所述工控机112先发送指令到连接管上的电子阀门以及出水口上电子阀门使其处于关闭状态，同时发送指令打开所述水箱121上进水口的电子阀门，使得所述水箱121进行内部注水工作；当所述工控机112收到本装置监测设备的数据，即当本装置整体的重量等于此时本装置所在位置的水浮力时，所述工控机112发送指令关闭进水口上的电子阀门；在此过程中，所述工控机112同时发送指令发送到给所述直推杆的控制器，使其控制所述舵叶1362的转向角度以及转向并通过发送指令到所述电机132中实现控制所述螺旋桨1351的转动；所述直线推杆根据转向的需求选择其中一根直线推杆做伸长运动，U型杆旋转并使得所述舵叶1362偏移一定的角度，再由所述编码器反馈实际其旋转角度大小到所述工控机112中，本装置根据所述舵叶1362摆动的角度并配合所述螺旋桨1351的转动推进使得整体装置慢慢下潜，由此即可实现装置下潜至水中具体位置的要求。
(2)本装置从水下任意位置上升到水面时：
本装置根据航行路线的需求从水底上升到水面的过程中，其工作机理与上所述相似，通过所述水箱121的排水达到减少本装置重量的目的并依靠水体浮力作用使得本装置整体上浮；所述工控机112根据实时航行路线，发出命令到运动控制系统中，控制执行机构中所述水箱121与所述高压气瓶122之间的操作、所述舵叶1362的角度转向以及所述螺旋桨1351的运行推进。此时所述工控机112发送指令关闭进水口上的电子阀门，并发送指令到出水口上的电子阀门以及连接管上的电子阀门使其处于打开的状态，利用所述高压气瓶122与所述水箱121之间的气压差排出所述水箱121内部的水；当本装置整体的重量小于此时本装置所在位置的浮力时，所述工控机112发送指令使连接管上的电子阀门关闭；与此同时，所述工控机112控制所述直线推杆控制器并根据路线需求选择相应的所述直线推杆做伸缩运动以达到所述舵叶1362选择转动方向以及角度大小的目的，并通过所述编码器将所述舵叶1362旋转角度等数据反馈至所述工控机112中；与此同时，工控机112发送指令到电机132中控制所述螺旋桨1351调整其转向并实现本装置的上升推进；直至该本装置的所述船体1最大程度的浮在水面上。
(3)本装置在水中实现上升(下潜)到指定位置的工作机理：
此机理主要通过所述舵叶1362的转向以及所述舵叶1362的旋转角度大小实现本装置整体在水中的位置移动；此时所述水箱121与所述高压气瓶122之间不进行任何的注水工作以及排水工作，所述工控机112根据航行路线，将其以指令形式发送给运动控制器，运动控制器控制所述直线推杆控制器，所述直线推杆进而推动所述舵叶1362的转动角度的大小以及转动方向，并将其转动的角度大小以及转向将数据通过所述编码器反馈给所述工控机112，所述工控机112再根据其反馈的数据发送指令给所述电机132并令其驱动并控制所述螺旋桨1351的工作，推进本装置的整体移动。
由此，即可实现本装置在航行过程中通过自主规划的线路以实现自主避障的功能。
之后，若本装置不需要执行浮潜动作，所述工控机112将指挥控制本装置运动执行机构的所述螺旋桨1351以及所述舵叶1362的转向以及转角度数实现本装置按规划路线持续前进；具体实施方式如下：所述工控机112根据规划路线生成相应的指令发送给所述直线推杆控制器以及所述电机132，所述直线推杆控制器控制所述直线推杆的伸出以及回缩，在通过相应的动作控制所述舵叶1362的运动，所述舵叶1362主要用于控制本装置左右上下的转向；所述电机132控制所述螺旋桨1351的转动，所述螺旋桨1351用于推进本装置的前进，起推动作用。
以上所述方式微型浮潜式多体巡航器航行过程中相互协配，从而完成船体的水体检测工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述微型浮潜式多体巡航系统包括船体和两个电池舱，所述船体与每一个所述电池舱由至少两根空心架连接，所述船体与两个电池舱在空间上三者呈三棱柱结构摆放。
2.根据权利要求1所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述船体包括腹舱、船体封头和船尾，所述腹舱上包括第一外封套筒和第二外封套筒，所述船体封头包括第三外封套筒，所述船尾包括第四外封套筒，所述第三外封套筒和所述第一外封套筒连接，所述第二外封套筒和所述第四外封套筒连接。
3.根据权利要求2所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述船体封头包括一玻璃圆头，所述船尾包括舵叶孔和螺旋桨孔，所述船体封头的所述第三外封套筒上设有第一卡筒，所述船尾的所述第四外封套筒上设有第二卡筒，所述第一卡筒上设有密封凹槽，使所述第三外封套筒和所述第一外封套筒连接后密封，所述第二卡筒上设有密封凹槽，使所述第二外封套筒和第四外封套筒连接后密封，所述第一卡筒上设有固位卡口，所述第二卡筒是设有第二卡口。
4.根据权利要求3所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述船体内部安装有控制装置、执行装置和运动装置，所述控制装置包括工控机和驱动机，两者安装在机架上，所述执行装置包括水箱，所述水箱和高压气瓶之间有连接管连接，所述运动装置包括固位装置，所述固位装置上装有电机和直线推杆，所述电机通过主轴连接螺旋桨，所述直线推杆通过U型杆连接舵叶。
5.根据权利要求4所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述机架包括第一固位环，所述第一固位环上设有第一卡块，所述第一卡块与所述固位卡口相契合，所述固位装置包括第四固位环，所述第四固位环上设有第二卡块，所述第二卡块与所述第二卡口相契合。
6.根据权利要求4所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述电池舱包括舱体和电池舱封头，所述舱体包括第一电池舱外封套筒，所述电池舱封头包括第二电池舱外封套筒，所述第二电池舱外封套筒上安装有第三卡筒，所述第三卡筒上设有密封凹槽，使所述第一电池舱外封套筒和所述第二电池舱外封套筒密封连接，所述电池舱两端结构对称。
7.根据权利要求6所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述第三卡筒上设置有传感器卡口和电池架卡口，所述传感器卡口用于固定传感器固定架。
8.根据权利要求7所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述舱体内装电池安装架，所述电池安装架两端分别装有第一固定环和第二固定环，所述第一固定环和第二固定环上设有固位牙，所述固位牙和所述电池架卡口相契合，所述电池安装架中部装有安装板支撑环，所述电池安装架上装有至少一个电池组安装箱。
9.根据权利要求8所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述第一空心架内放置所述电池组安装箱与所述工控机、所述驱动机一体的连接电线，所述第三空心架放置所述电池组安装箱与所述船尾内的设备的连接电线。
10.根据权利要求9所述的面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统，其特征在于，所述船体以及所述两个电池舱的封头内部安装有探测定位系统，所述探测定位系统包括激光测距传感器、GPS定位传感器、雷达测距仪、红外成像仪、双目视觉传感器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201711307936.9A CN108058797A (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201711307936.9A Pending CN108058797A (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统 |
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| CN (1) | CN108058797A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
- 2017-12-11 CN CN201711307936.9A patent/CN108058797A/zh active Pending
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