CN111268074A - 基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统 - Google Patents

基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统 Download PDF

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    • 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
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    • B63G8/16—Control of attitude or depth by direct use of propellers or jets

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Abstract

本发明公开了一种基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器上的筒式推进器，筒式推进器有两个或者四个以上，当筒式推进器有两个时，两个筒式推进器对称安装在潜水器左右侧，筒式推进器的顶部和底部均开有分水口，分水口内均设有电动闸门，电动闸门处于打开或关闭状态；还包括控制器，控制器用于控制各筒式推进器的推力大小及电动闸门的开闭；当筒式推进器有四个以上时，则无需设置分水口。该潜水器水下方向控制系统只需利用推进器结构本身，通过对推进器内水流的控制实现方向控制，从而可以省去潜水器尾舵的设置，简化了潜水器结构，且使得潜水器行进时的推力控制、上下浮动控制以及方向控制集于一体，便于操作和检修。

Description

基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统
技术领域
本发明涉及潜水器航行控制技术领域，具体涉及基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统。
背景技术
传统的水下潜水器的方向控制采用了尾舵的设计，有“X”和“十”型的尾舵，尾舵通过对潜水器外部的水体产生反向阻力，从而制造不平衡力矩，以调整潜水器的行进方向，从而实现对潜水器控制的目的。
公开号为CN108357655B的专利文献中公开了一种可用作潜水器水箱的水下推进器，该推进器在作为潜水器推进动力系统的同时，还能作为潜水器水箱控制潜水器上下浮动。但是，该推进器不能实现对潜水器行进方向的控制，控制方向时依然需要依赖潜水器尾舵。为此，本发明的目的在于利用该推进器并对其进行一定的改进，设计出一个基于该推进器结构本身的潜水器水下行进方向控制系统，从而可以取代潜水器尾舵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，其通过推进器本身即可实现潜水器的水下方向控制。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器上的筒式推进器，所述筒式推进器有两个，两个筒式推进器对称安装在潜水器左右侧，所述筒式推进器的顶部和底部均开有分水口，所述分水口内均设有电动闸门，电动闸门处于打开或关闭状态；
还包括控制器，所述控制器用于控制各筒式推进器的推力大小及电动闸门的开闭。
进一步改进在于，当所述电动闸门处于打开状态时，电动闸门的开口方向迎着筒式推进器内水流的旋转方向。
进一步改进在于，所述分水口靠近筒式推进器的尾部出水口位置。
进一步改进在于，
当控制器控制左侧筒式推进器增大推力时，潜水器向右转向；
当控制器控制右侧筒式推进器增大推力时，潜水器向左转向；
当控制器控制位于筒式推进器顶部分水口的电动闸门打开时，潜水器向上转向；
当控制器控制位于筒式推进器底部分水口的电动闸门打开时，潜水器向下转向。
基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器上的筒式推进器，所述筒式推进器有四个，四个筒式推进器分别安装在潜水器的左上侧、左下侧、右上侧和右下侧，且四个筒式推进器沿水平轴和竖直轴均对称；
还包括控制器，所述控制器用于控制各筒式推进器的推力大小。
进一步改进在于，
当控制器控制位于左上侧和左下侧筒式推进器增大推力时，潜水器向右转向；
当控制器控制位于右上侧和右下侧筒式推进器增大推力时，潜水器向左转向；
当控制器控制位于左上侧和右上侧筒式推进器增大推力时，潜水器向下转向；
当控制器控制位于左下侧和右下侧筒式推进器增大推力时，潜水器向上转向。
本发明的有益效果在于：该潜水器水下方向控制系统只需利用推进器结构本身，通过对推进器内水流的控制实现方向控制，从而可以省去潜水器尾舵的设置，简化了潜水器结构，且使得潜水器行进时的推力控制、上下浮动控制以及方向控制集于一体，便于操作和检修。
附图说明
图1为筒式推进器的结构示意图；
图2为实施例1中潜水器的俯视图；
图3为实施例1中潜水器的横截剖面图；
图4为实施例1中控制器的控制图；
图5为实施例2中潜水器的俯视图；
图6为实施例2中潜水器的横截剖面图；
图7为实施例2中控制器的控制图；
图中：1、潜水器；2、筒式推进器；3、分水口；4、电动闸门；5、控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
本发明是基于公开号为CN108357655B专利文献公开的筒式推进器2结构而设计出的潜水器水下方向控制系统。如图1所示，该筒式推进器2主要结构包括呈圆筒状的推进器本体，推进器本体上设有进水口和出水口，进水口和出水口上均设有管口闭合装置，在推进器本体内部设有若干个永磁电机。由于该筒式推进器2的结构为现有技术，其具体结构不再赘述，下面介绍基于该筒式推进器2的潜水器水下方向控制系统的两个实施例：
实施例1
结合图2至图4所示，基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器1上的筒式推进器2，筒式推进器2有两个，两个筒式推进器2对称安装在潜水器1左右侧，筒式推进器2的顶部和底部均开有分水口3，分水口3内均设有电动闸门4，电动闸门4处于打开或关闭状态；系统还包括控制器5，控制器5用于控制各筒式推进器2的推力大小及电动闸门4的开闭。
特别的，当电动闸门4处于打开状态时，电动闸门4的开口方向迎着筒式推进器2内水流的旋转方向，这样电动闸门4可将内部高速旋转的水流沿分水口3导出。另外，分水口3靠近筒式推进器2的尾部出水口位置。
在控制方向时，当控制器5控制左侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1两侧的推力不对称，潜水器1向右转向；同理，当控制器5控制右侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1向左转向；当控制器5控制位于筒式推进器2顶部的两个分水口3的电动闸门4打开时，筒式推进器2内高速旋转的部分水流由分水口3喷出，产生了向下的反向作用力，使潜水器1尾部下沉，从而使得潜水器1向上转向；同理，当控制器5控制位于筒式推进器2底部的两个分水口3的电动闸门4打开时，潜水器1尾部上扬，从而使得潜水器1向下转向。
实施例2
结合图5至图7所示，基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器1上的筒式推进器2，筒式推进器2有四个，四个筒式推进器2分别安装在潜水器1的左上侧、左下侧、右上侧和右下侧，且四个筒式推进器2沿水平轴和竖直轴均对称；系统还包括控制器5，控制器5用于控制各筒式推进器2的推力大小。
在控制方向时，当控制器5控制位于左上侧和左下侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1向右转向；当控制器5控制位于右上侧和右下侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1向左转向；当控制器5控制位于左上侧和右上侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1向下转向；当控制器5控制位于左下侧和右下侧筒式推进器2增大推力时，使得潜水器1向上转向。
另外，实施例2中筒式推进器2还可以为六个、八个(偶数个)等，各筒式推进器2对称安装在潜水器1的两侧，其原理与四个一致，均无需设立分水口，而完全通过控制各筒式推进器2的推力大小，产生矢量差来实现方向的调节。
本发明在筒式推进器2原有的推力控制和上下浮动控制功能的基础上，融合了方向控制的功能，使得潜水器的行进控制可完全由对筒式推进器2内部水流的控制来实现。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器(1)上的筒式推进器(2)，其特征在于：所述筒式推进器(2)有两个，两个筒式推进器(2)对称安装在潜水器(1)左右侧，所述筒式推进器(2)的顶部和底部均开有分水口(3)，所述分水口(3)内均设有电动闸门(4)，电动闸门(4)处于打开或关闭状态；
还包括控制器(5)，所述控制器(5)用于控制各筒式推进器(2)的推力大小及电动闸门(4)的开闭。
2.根据权利要求1所述的基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，其特征在于：当所述电动闸门(4)处于打开状态时，电动闸门(4)的开口方向迎着筒式推进器(2)内水流的旋转方向。
3.根据权利要求2所述的基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，其特征在于：所述分水口(3)靠近筒式推进器(2)的尾部出水口位置。
4.根据权利要求3所述的基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，其特征在于：
当控制器(5)控制左侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向右转向；
当控制器(5)控制右侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向左转向；
当控制器(5)控制位于筒式推进器(2)顶部分水口(3)的电动闸门(4)打开时，潜水器(1)向上转向；
当控制器(5)控制位于筒式推进器(2)底部分水口(3)的电动闸门(4)打开时，潜水器(1)向下转向。
5.基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，包括设于潜水器(1)上的筒式推进器(2)，其特征在于：所述筒式推进器(2)有四个，四个筒式推进器(2)分别安装在潜水器(1)的左上侧、左下侧、右上侧和右下侧，且四个筒式推进器(2)沿水平轴和竖直轴均对称；
还包括控制器(5)，所述控制器(5)用于控制各筒式推进器(2)的推力大小。
6.根据权利要求5所述的基于筒式推进器的潜水器水下方向控制系统，其特征在于：
当控制器(5)控制位于左上侧和左下侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向右转向；
当控制器(5)控制位于右上侧和右下侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向左转向；
当控制器(5)控制位于左上侧和右上侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向下转向；
当控制器(5)控制位于左下侧和右下侧筒式推进器(2)增大推力时，潜水器(1)向上转向。
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