CN112224367A - 一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，包括舱体、机翼和控制模块；所述舱体包括动力舱和料舱；所述舱体上还固设有动力舱供水装置；所述动力舱与料舱用隔板隔开；所述控制模块固定在舱体上；所述机翼分布在舱体两侧；所述料舱包括推进剂柔性囊和推进剂出口阀；所述料舱右端为开口设置，所述料舱内设置推进剂柔性囊，所述推进剂出口阀位于所述推进剂柔性囊的尾部穿过所述动力舱和料舱之间的隔板并延伸到所述动力舱中；所述推进剂柔性囊内设有推进剂。该水下无人航行器可以实现自主提供动力航行，大大节省能源，从而能够承担起海域巡逻侦察、海上中继通信等任务。

Description

一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其是涉及一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器。

背景技术

海底世界蕴含大量能源和丰富的资源，对人类了解世界和社会发展起到重要作用。智能水下航行器作为探索海底世界的重要手段，他是一种可由飞机、水面舰艇、潜艇等搭载的水下航行器，它的主要作用有搜寻、救援、自主执行海洋探测、也可搭载如探测器、水下预制武器、水雷等，可自主完成一系列任务，自主水下航行器目前得到世界各国的广泛重视，是现代社会人类认识海洋、开发利用海洋的有效工具。

目前，多数智能水下航行器，均采用铅酸电池、碱性电池或锂电池等进行能源供给，电池一旦出现问题，航行器将无法正常运行；另外，当潜水器以高机动性执行水下任务时，往往导致续航力下降，降低水下工作时间，影响潜水器的性能指标，为了提高自主水下航行器的稳定性，实现能力转化，达到自主产生动力，自主运行的目的，既能保证正常运行，又能达到节约能源、结构简单的效果，需要设计一种新有翼挤压水囊型智能水下无人航行器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器。该水下无人航行器可以实现自主提供动力航行，大大节省能源，从而能够承担起海域巡逻侦察、海上中继通信等任务。

为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，包括舱体、机翼和控制模块；

所述舱体包括动力舱和料舱；所述舱体上还固设有动力舱供水装置；

所述动力舱与料舱用隔板隔开；

所述控制模块固定在舱体上；

所述机翼分布在舱体两侧；

所述料舱包括推进剂柔性囊和推进剂出口阀；所述料舱右端为开口设置，所述料舱内设置推进剂柔性囊，所述推进剂出口阀位于所述推进剂柔性囊的尾部穿过所述动力舱和料舱之间的隔板并延伸到所述动力舱中；所述推进剂出口阀位于所述推进剂柔性囊的尾部穿过所述动力舱和料舱之间的隔板并延伸到所述动力舱中；所述推进剂柔性囊内设有推进剂。

在一种实施方式中，所述推进剂柔性囊采用波纹管状的结构，头部为硬质不易变形材料，中部分为波纹状柔性材料，所述推进剂柔性囊受前方水流挤压时，向后发生折叠压缩形变。

在一种实施方式中，所述推进剂出口阀为单向阀。

在一种实施方式中，所述推进剂是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在一种优选的实施方式中，所述推进剂选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述推进剂柔性囊内的推进剂采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过推进剂柔性囊后部的推进剂出口阀喷入至动力舱，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

在一种实施方式中，所述动力舱的尾部设有推进装置。

在一种实施方式中，所述动力舱供水装置包括供水泵、过滤器、进水单向阀；所述供水泵安装在动力舱供水装置之内；所述过滤器安装在动力舱供水装置下部；所述进水单向阀用于连接动力舱供水装置与动力舱。

在一种实施方式中，所述机翼包括主机翼、副翼、舵机、合叶；所述主机翼与副翼通过合叶连接；所述舵机固定在主机翼上。

在一种实施方式中，所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

水下无人航行器可以实现自主提供动力航行，大大节省能源，结构简单，避免了部件之间的卡、漏等现象，从而能够承担起海域巡逻侦察、海上中继通信等任务。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1是本发明中所述水下无人航行器的系统控制逻辑图；

图2是本发明中所述水下无人航行器的剖视示意图；

图3是本发明中所述水下无人航行器的俯视示意图；

图4是本发明中所述水下无人航行器的侧视示意图；

图5是本发明中所述水下无人航行器的后视示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1-图4所示，作为本发明的一个方面：

一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，包括舱体1、机翼4和控制模块5；

所述舱体1包括动力舱10和料舱11；所述舱体1上还固设有动力舱供水装置3；

所述动力舱10与料舱11用隔板12隔开；

所述控制模块5固定在舱体1上；

所述机翼4分布在舱体1两侧；

所述料舱11包括推进剂柔性囊110和推进剂出口阀111；所述料舱11右端为开口设置，所述料舱11内设置推进剂柔性囊110，所述推进剂出口阀111位于所述推进剂柔性囊110的尾部穿过所述动力舱10和料舱11之间的隔板12并延伸到所述动力舱10中；所述推进剂柔性囊110内设有推进剂。所述推进剂柔性囊110采用波纹管状的结构，头部为硬质不易变形材料，中部分为波纹状柔性材料，所述推进剂柔性囊110受前方水流挤压时，向后发生折叠压缩形变。在航行器前进的过程中，推进剂柔性囊110直接受到前方水的挤压力，向后压缩推进剂柔性囊110内的推进剂，使得推进剂可以通过推进剂出口阀111进入到后面的动力舱10中。

在某些优选的实施例中，所述推进剂出口阀111为单向阀。

在某些实施例中，所述推进剂是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在某些优选的实施例中，所述推进剂选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱11内的推进剂采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过料舱11后部的推进剂出口阀111喷入至动力舱10中，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

在某些实施例中，所述动力舱10的尾部设有推进装置101；当推进剂柔性囊110内的推进剂可以单向进入到动力舱之中，并在其中与水混合发生反应释放能量，产生压力时，使得气水混合液体通过推进装置101向外喷出，反推航行器的前进；通过调节推进装置101的方向和喷出压力，可以调整航行器的前进、加速、减速、上浮及下沉。

在某些实施例中，所述动力舱供水装置3包括供水泵301、过滤器302、进水单向阀303；所述供水泵301安装在动力舱供水装置3之内；所述过滤器302安装在动力舱供水装置3下部；所述进水单向阀303用于连接动力舱供水装置3与动力舱10。使得过滤后的水可以单向进入动力舱10。

在某些实施例中，所述机翼4包括主机翼401、副翼402、舵机403、合叶404；所述主机翼401与副翼402通过合叶404连接；所述舵机403镶嵌在主机翼上。

在某些实施例中，所述控制模块5包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块、锂电池组；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块、锂电池组均设置于控制模块组件内。

本发明一种有翼水力挤压推进型智能水下无人航行器的工作原理如下：

参见图1-图5所示，本发明水下无人航行器无初始动力，可由水面舰艇、潜艇、飞机等系统搭载，使用时将其发射到预定位置，通过控制模块5里的环境感应器接收指令；打开料舱11与动力舱10之间的推进剂出口阀111，推进剂柔性囊110内部装有推进剂，即钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质的凝胶状液体，由于所述推进剂柔性囊110受到水的持续压力，将推进剂柔性囊110内部的推进剂通过所述推进剂出口阀111压入所述动力舱10内，所述动力舱10内部通过供水泵301和进水单向阀303相通，使水进入动力舱10，与从推进剂柔性囊110进入的推进剂与水混合发生反应，释放气体，产生压力，此时推进装置101打开，使得气水混合液体通过推进装置101向外喷出，推动水下航行器的前进，通过水下航行器向前行驶，所述推进剂柔性囊110继续压缩，使料舱11内部继续产生压力，将内部推进剂持续挤入动力舱10中，与动力舱10内部的水持续反映，持续产生气体与水混合物，通过推进器喷出，循环过程使得水下航行器即使无外力作用下也有持续前进的动力。关闭推进剂出口阀111和推进装置，可以使水下航行器减速。所述机翼4协助控制方向，通过舵机403控制副翼402上下折叠，使得水下航行器可以快速的上升下降。控制模块5依靠环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、北斗/GPS定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块、锂电池组来调整水下航行器的状态，前进、后退、上下浮动的速度以及信息的传输功能。

重复上述过程本发明可以实现自主提供动力航行，大大节省能源，从而能够承担起海域巡逻侦察、海上中继通信等任务。

本发明将传统理念与自给自足的设计模式相结合，使水下航行器具备即可人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，在水下航行可以像无人水面艇一样执行诸如海域巡逻侦察、海上中继通信、海洋环境调查、污染水域监测等任务，水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：包括舱体、机翼和控制模块；

所述舱体包括动力舱和料舱；所述舱体上还固设有动力舱供水装置；

所述动力舱与料舱用隔板隔开；

所述控制模块固定在舱体上；

所述机翼分布在舱体两侧；

所述料舱包括推进剂柔性囊和推进剂出口阀；所述料舱右端为开口设置，所述料舱内设置推进剂柔性囊，所述推进剂出口阀位于所述推进剂柔性囊的尾部穿过所述动力舱和料舱之间的隔板并延伸到所述动力舱中；所述推进剂柔性囊内设有推进剂。

2.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述推进剂柔性囊采用波纹管状的结构，头部为硬质不易变形材料，中部分为波纹状柔性材料，所述推进剂柔性囊受前方水流挤压时，向后发生折叠压缩形变。

3.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述推进剂出口阀为单向阀。

4.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述推进剂是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

5.根据权利要求4所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述推进剂选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其它不反应的油类物质形成的凝胶状液体。

6.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力舱的尾部设有推进装置。

7.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力舱供水装置包括供水泵、过滤器、进水单向阀；所述供水泵安装在动力舱供水装置之内；所述过滤器安装在动力舱供水装置下部；所述进水单向阀用于连接动力舱供水装置与动力舱。

8.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述机翼包括主机翼、副翼、舵机、合叶；所述主机翼与副翼通过合叶连接；所述舵机固定在主机翼上。

9.根据权利要求1所述的有翼挤压水囊型智能水下无人航行器，其特征在于：所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

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