CN109533243A - 深海无人遥控潜水器 - Google Patents

深海无人遥控潜水器 Download PDF

Info

Publication number
CN109533243A
CN109533243A CN201811485420.8A CN201811485420A CN109533243A CN 109533243 A CN109533243 A CN 109533243A CN 201811485420 A CN201811485420 A CN 201811485420A CN 109533243 A CN109533243 A CN 109533243A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rudder
propulsive mechanism
monomer
propulsive
deep
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811485420.8A
Other languages
English (en)
Inventor
庄广胶
赵敏
葛彤
夏*
夏
苏婧
李梦珍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201811485420.8A priority Critical patent/CN109533243A/zh
Publication of CN109533243A publication Critical patent/CN109533243A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/16—Control of attitude or depth by direct use of propellers or jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

一种深海无人遥控潜水器，包括：上部双体、底部单体和五台推进器，底部单体与上部双体相连且位于其正下方，五台推进器分别与上部双体相连；左主推进机构和右主推进机构分别固定设置于上部双体的尾部两外侧，前舵推进机构和后舵推进机构分别位于上部双体之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构固定设置于底部单体的上方。本发明能够在低速或定点作业状态舵推进机构转动到竖直状态，舵推进机构可控制ARV的垂向位置和纵倾角度、侧推进器可控制ARV的侧向移动，主推进机构可控制ARV的进退和转向，ARV具备了很强的机动能力。

Description

深海无人遥控潜水器
技术领域
本发明涉及的是一种水下机器人领域的技术，具体是一种深海无人遥控潜水器(ARV)。
背景技术
水下无人潜水器是深海调查作业的重要装备。传统的水下无人潜水器分为两大类，一类是ROV(remotely operated vehicle)，另一类是AUV(autonomous underwatervehicle)。ROV由水面母船提供能源和实时通讯控制，配置了功率强大的推进系统，外形不侧重减少流体阻力，可配置作业能力较强的机械手和勘查取样作业工具，能执行小范围精细调查和定点精细作业任务，水面能实时看到ROV水下作业画面。AUV自带能源，擅长于大范围海底搜索调查的能力，为降低推进功率需要减少运动阻力，外形呈类似鱼一样的流线型，不便于搭载作业取样设备，且AUV无法和水面支持母船实时通讯，因此AUV无法开展小范围精细调查和水下取样作业。近年来随着光纤通讯技术的发展，出现了采用光纤遥控的水下无人潜水器，在继承AUV优点的基础上又扩展了ROV具有的图像实时回传和水面对水下设备实时操纵功能。这种采用光纤遥控的无人潜水器简称为ARV(autonomous&remotelyvehicle)。目前的ARV只是简单的在AUV的基础上增加了光纤遥控功能，只扩展了ROV图像实时回传和水面对ARV的实时操纵功能，不能扩展ARV的机动能力。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种深海无人遥控潜水器，将竖直安装的推进器通过舵机可以切换成水平模式，在完全保留AUV优点的基础上，在巡航时竖直模式舵推变换成水平模式，以加大水平模式的推进能力，还通过四个推进器平均分配负荷的方式提高了推进效率；通过引入舵面使得巡航模式还有了比垂直推进器更高效的垂直面控制功能，使得本发明不仅增加了水下图像实时回传和水面对ARV实时操纵能力，还具备了类似ROV的机动能力。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：上部双体、底部单体和五台推进器，其中：底部单体与上部双体相连且位于其正下方，五台推进器分别与上部双体相连。
所述的五台推进器包括：左主推进机构、右主推进机构、前舵推进机构、后舵推进机构和侧向推进机构，其中：左主推进机构和右主推进机构分别固定设置于上部双体的尾部两外侧，前舵推进机构和后舵推进机构分别位于上部双体之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构固定设置于底部单体的上方。
所述的前舵推进机构和后舵推进机构的舵面上嵌装有推进器，舵面和推进器分别通过舵机驱动绕舵轴独立旋转。
技术效果
与现有技术相比，本发明有更强的机动能力，可定点精细调查、作业；本发明上双体下单体的三体结构可搭载多功能机械手和作业工具。
附图说明
图1和图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为舵面俯仰角度调整的示意图；
图中：a为舵面下压状态；b为舵面水平状态；c为舵面上摆状态；
图中：上部双体1、垂直尾翼2、底部单体3、左主推进机构4、右主推进机构5、前舵推进机构6、后舵推进机构7、侧向推进机构8、舵面9。
具体实施方式
如图1至4所示，本实施例包括：上部双体1、底部单体3和五台推进器4～8，其中：底部单体3与上部双体1相连且位于其正下方，五台推进器4～8分别与上部双体1相连。
所述的五台推进器4～8包括：左主推进机构4、右主推进机构5、前舵推进机构6、后舵推进机构7和侧向推进机构8，其中：左主推进机构4和右主推进机构5分别固定设置于上部双体1的尾部两外侧，前舵推进机构6和后舵推进机构7分别位于上部双体1之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构8固定设置于底部单体3的上方和上部双体1的下方共同形成的空间内。
所述的上部双体1的尾部各自设有垂直尾翼2。
所述的上部双体1包括：左单体、右单体以及中间连接结构，其中：左单体和右单体完全对称。
所述的左单体、右单体的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。
所述的底部单体3的的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。
所述的推进器4～8上的桨叶直径300mm。
如图5所示，所述的前舵推进机构6和后舵推进机构7的舵面9上嵌装有推进器10，舵面9和推进器10分别通过舵机驱动绕舵轴独立旋转。
在大范围巡航的工况下，前舵推进机构6和后舵推进机构7保持水平状态，两台主推进机构4、5和两台舵推进机构6、7均处于工作状态，平均分配负荷即输出推力相同，这种推力配置能够明显提高能源使用效率；在巡航状态需要爬升时，前舵推进机构6和后舵推进机构7角度上扬，两台舵推进机构6、7的推力产生向上的分量，舵面9也提供了升力，潜水器爬升；在巡航状态需要俯冲时，前舵推进机构6和后舵推进机构7角度上摆，两台舵推进机构6、7上的推力产生向下的分量，同时舵面9提供了下压力，潜水器俯冲；在定向巡航模式遭遇左侧向水流时，左主推进机构4减力，右主推进机构5加力，潜水器首向来流方向偏转，从而保持潜水器部偏离预定航线；在悬停模式，两台舵推进机构6、7全部调整成竖直模式，通过两台舵推进机构6、7控制垂直方向运动，纵向和航向由两台主推进机构4、5控制，侧移由侧向推进机构8控制。
所述的平均分配负荷是指：ARV前进阻力除以4，每台推进机构发挥推力一致。经对比，在推进器规格相同的情况下四台推进器平均分配负荷的推进策略比只用两台推进器的推进器策略节省能源10％以上。
与现有技术相比，本发明的优势在于：在ARV大范围巡航时可配置四台推进器同时工作，不仅能源使用效率高，同时四台推进器能提供更强的爆发力，在特殊情况下能增加ARV的最大推进能力；两台舵推进机构，使ARV大范围巡航时，垂直面的位置控制由舵面的升力控制，垂直面的位置控制不需要再设置垂直推进器控制，进一步节省能源：现有通过垂直推进器产出50kg垂向力，推进器需要耗电功率2kw；相比之下本发明在3节巡航速度下，依靠舵面产生50kg垂向力，四台推进器每台只需要增加0.1kw，合计0.4kw。同样在3节巡航速度下，如果不使用4台推进器平均分布载荷的办法总功率是2×1.9＝8kw，而只使用尾部两台推进器，在巡航需要的功率是4.6×2＝9.2kw。能量使用效率提高13％。
此外，本发明双体结构ARV宽度大，两侧布置的主推进机构差动可产生更大的转向力矩，ARV能更灵活的转向机动；低速或定点作业状态舵推进机构转动到竖直状态，舵推进机构可控制ARV的垂向位置和纵倾角度、侧推进器可控制ARV的侧向移动，主推进机构可控制ARV的进退和转向，ARV具备了很强的机动能力。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (7)

1.一种深海无人遥控潜水器，其特征在于，包括：上部双体、底部单体和五台推进器，其中：底部单体与上部双体相连且位于其正下方，五台推进器分别与上部双体相连；
所述的五台推进器包括：左主推进机构、右主推进机构、前舵推进机构、后舵推进机构和侧向推进机构，其中：左主推进机构和右主推进机构分别固定设置于上部双体的尾部两外侧，前舵推进机构和后舵推进机构分别位于上部双体之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构固定设置于底部单体的上方。
2.根据权利要求1所述的深海无人遥控潜水器，其特征是，所述的前舵推进机构和后舵推进机构的舵面上嵌装有推进器，舵面和推进器分别通过舵机驱动绕舵轴独立旋转。
3.根据权利要求1所述的深海无人遥控潜水器，其特征是，所述的上部双体的尾部各自设有垂直尾翼。
4.根据权利要求1所述的深海无人遥控潜水器，其特征是，所述的上部双体包括：左单体、右单体以及中间连接结构，其中：左单体和右单体基本对称。
5.根据权利要求4所述的深海无人遥控潜水器，其特征是，所述的左单体、右单体的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。
6.根据权利要求1所述的深海无人遥控潜水器，其特征是，所述的底部单体的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。
7.一种基于上述任一权利要求所述深海无人遥控潜水器的控制方法，其特征在于，包括：
①大范围巡航工况：前舵推进机构和后舵推进机构保持水平状态，两台主推进机构和两台舵推进机构均处于工作状态且输出推力相同的平均分配负荷状态；
②巡航状态爬升工况：前舵推进机构和后舵推进机构角度上扬，两台舵推进机构的推力产生向上的分量，舵面也提供了升力以使得潜水器爬升；
③巡航状态俯冲工况：前舵推进机构和后舵推进机构角度上摆，两台舵推进机构上的推力产生向下的分量，同时舵面提供了下压力以使得潜水器俯冲；
④当定向巡航工况遭遇左侧向水流时：左主推进机构减力，右主推进机构加力，潜水器首向来流方向偏转，从而保持潜水器部偏离预定航线；
⑤悬停工况：两台舵推进机构全部调整成竖直模式，通过两台舵推进机构、控制垂直方向运动，纵向和航向由两台主推进机构控制，侧移由侧向推进机构控制。
CN201811485420.8A 2018-12-06 2018-12-06 深海无人遥控潜水器 Pending CN109533243A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485420.8A CN109533243A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 深海无人遥控潜水器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485420.8A CN109533243A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 深海无人遥控潜水器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109533243A true CN109533243A (zh) 2019-03-29

Family

ID=65854161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811485420.8A Pending CN109533243A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 深海无人遥控潜水器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109533243A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111483577A (zh) * 2020-05-15 2020-08-04 上海海洋大学 一种全海深作业型无人潜水器
CN114516394A (zh) * 2022-03-23 2022-05-20 北京天必达科技有限公司 一种双动力布局模式的八推进器遥控无人潜水器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2236721A1 (en) * 1972-04-26 1975-02-07 Bastide Paul Small survey submarine - has cycloidal propellers on horiz. axes with blades turning on crown plates
CN103144752A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 华南理工大学 一种多自由度操纵水下拖曳体
CN105652878A (zh) * 2016-03-28 2016-06-08 中国船舶重工集团公司第七研究所 一种多推进器结合的水下目标低速抵近与悬停潜航体
CN106695834A (zh) * 2017-02-22 2017-05-24 哈尔滨工程大学 一种双体探测水下机器人装置及控制方法
CN107284631A (zh) * 2017-06-13 2017-10-24 上海交通大学 基于流体升力的具有垂直推进装置的潜水器
CN107813928A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 北京航空航天大学 一种可倾转多旋翼双机身鸭式布局无人飞行器
CN108100192A (zh) * 2017-11-24 2018-06-01 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种潜水器艉部结构
CN209241290U (zh) * 2018-12-06 2019-08-13 上海交通大学 深海无人遥控潜水器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2236721A1 (en) * 1972-04-26 1975-02-07 Bastide Paul Small survey submarine - has cycloidal propellers on horiz. axes with blades turning on crown plates
CN103144752A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 华南理工大学 一种多自由度操纵水下拖曳体
CN105652878A (zh) * 2016-03-28 2016-06-08 中国船舶重工集团公司第七研究所 一种多推进器结合的水下目标低速抵近与悬停潜航体
CN107813928A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 北京航空航天大学 一种可倾转多旋翼双机身鸭式布局无人飞行器
CN106695834A (zh) * 2017-02-22 2017-05-24 哈尔滨工程大学 一种双体探测水下机器人装置及控制方法
CN107284631A (zh) * 2017-06-13 2017-10-24 上海交通大学 基于流体升力的具有垂直推进装置的潜水器
CN108100192A (zh) * 2017-11-24 2018-06-01 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种潜水器艉部结构
CN209241290U (zh) * 2018-12-06 2019-08-13 上海交通大学 深海无人遥控潜水器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111483577A (zh) * 2020-05-15 2020-08-04 上海海洋大学 一种全海深作业型无人潜水器
CN114516394A (zh) * 2022-03-23 2022-05-20 北京天必达科技有限公司 一种双动力布局模式的八推进器遥控无人潜水器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108639287B (zh) 一种大型重载混合驱动水下滑翔机
CN103144752B (zh) 一种多自由度操纵水下拖曳体
JP2007276609A5 (zh)
CN100357155C (zh) 浮力和推进器双驱动方式远程自治水下机器人
CN113859530B (zh) 一种携载auv的多栖跨介质航行器
CN106986011B (zh) 一种多旋翼空潜无人飞行器
CN110282100B (zh) 鱼雷型主体多自由度操纵的水下航行器
CN107284631A (zh) 基于流体升力的具有垂直推进装置的潜水器
CN209241290U (zh) 深海无人遥控潜水器
CN110203362B (zh) 一种改变水下机器人航态的方法及可变航态水下机器人
CN108438178A (zh) 一种用于深水面板坝维护检测的滑行式载人装置
WO2013176412A1 (ko) 물고기 핀 백터추진기
CN111532402B (zh) 一种基于普通旋翼和摆线推进器的跨介质航行器
KR20190108353A (ko) 수중 이동장치
CN111572720A (zh) 一种高速高海况可下潜的多体无人航行器及其控制方法
CN113176785A (zh) 一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法
KR101620884B1 (ko) 수중 글라이더
CN105223577A (zh) 一种潜水器折叠式声呐装置
CN109533243A (zh) 深海无人遥控潜水器
CN110775233A (zh) 一种具有滑翔、扑翼运动的仿生柔体潜水器
KR20160126500A (ko) 하이브리드 자율 무인 잠수정
CN1746077A (zh) 中性浮力鸭式布局潜水艇及其航行深度与悬停控制方法
CN203127126U (zh) 一种三柱体水下拖曳体
CN210101957U (zh) 无人船
CN112319161A (zh) 一种可水下高速航行的旋翼无人机及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination