CN112298502A - 一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器 - Google Patents

一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，包括舱体和控制模块；所述舱体从右到左依次包括机动舱、动力料存储舱和动力反应舱；所述动力反应舱上固设供水装置；所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱；所述动力反应舱的尾部设喷射向前推进器；所述控制模块固定在舱体上；所述舱体外侧上设有至少2个喷射旋转推进器；所述喷射推进器的出口中心轴与舱体中心轴呈10‑40度角；所述喷射推进器包括主推进管、副推进管和喷射放大环；所述机动舱内设有电力推动装置。本发明水下无人航行器能螺旋旋转前进，能够很好的执行诸如海域巡逻侦察、海上通信、海洋环境调查、污染监测任务。

Description

一种无翼电力挤压螺旋转动前进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，尤其是涉及一种无翼电力挤压螺旋转动前进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，又能达到节约能源的效果，需要设计一种新型智能无人自主水下航行器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有翼电力挤压推进型智能水下无人航行器。该水下无人航行器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能人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，可静止于水下，并能够控制其行驶速率，不受前进速度和海浪影响。能够很好的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。
为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：
一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，包括舱体和控制模块；
所述舱体从右到左依次包括机动舱、动力料存储舱和动力反应舱；所述动力反应舱上固设供水装置；
所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱；所述动力反应舱的尾部设有喷射向前推进器31；
所述控制模块固定在舱体上；
所述舱体外侧上设有至少2个喷射旋转推进器；所述喷射推进器的出口中心轴与舱体中心轴呈10-40度的夹角；所述喷射推进器包括主推进管、副推进管和喷射放大环；所述喷射放大环包括外环和内环；
所述机动舱内设有电力推动装置，该电力推动装置包括电动缸和活塞，所述活塞设置在电动缸的左侧，所述活塞的端面顶住动力料存储舱内的动力料。
在一种实施方式中，所述主推进管的末端往外扩散分设有至少3根均匀设置在圆周上的副推进管；所述副推进管的出口通向喷射放大环内。
在一种实施方式中，所述副推进管的出口为弯曲设置，使出口方向与副推进管中心轴偏离40-90度。
在一种实施方式中，所述电动缸包括电动泵和伸缩杆，所述伸缩杆端头与活塞固定，所述电动泵提供动力控制伸缩杆得伸长或缩短，以推动活塞的运动。
在一种实施方式中，所述动力料存储舱包括动力料出口阀；所述动力料出口阀位于所述动力料存储舱与动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述动力反应舱内；所述动力料存储舱内装有动力料。
在一种实施方式中，所述动力料出口阀为单向阀。
在一种实施方式中，所述动力料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，所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他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，通过料舱后部的动力料出口阀喷入至反应舱，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，所述供水装置与动力反应舱连接；优选地，所述供水装置包括供水泵、过滤器、进水单向阀；所述供水泵安装在供水装置之内；所述过滤器安装在供水装置下部；所述进水单向阀用于连接动力舱供水装置与反应舱。
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：
本发明水下无人航行器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能人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，可静止于水下，并能够控制其行驶速率，不受前进速度和海浪影响。能够很好的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。
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是本发明中所述智能水下无人航行器的剖视示意图；
图2是本发明中所述智能水下无人航行器的俯视示意图；
图3是本发明中所述智能水下无人航行器的侧视示意图；
图4是本发明中所述智能水下无人航行器的后视示意图；
图5是本发明中所述喷射推进器的正视图；
图6是本发明中所述喷射推进器的侧视图；
图7是本发明中所述喷射推进器的立体图。
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7所示，作为本发明的一个方面，本发明一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，包括舱体100和控制模块4；
所述舱体100从右到左依次包括机动舱1、动力料存储舱2和动力反应舱3；所述动力反应舱3上固设供水装置6；
所述动力反应舱3与动力料存储舱2用隔板21隔开，且动力料存储舱2内的动力料22可进入动力反应舱3；所述动力反应舱的尾部设有喷射向前推进器31；
所述控制模块4固定在舱体100上；
参见图5-图7所示，所述舱体外侧上设有至少2个喷射旋转推进器5；所述喷射旋转推进器5的出口中心轴与舱体中心轴呈10-40度的夹角；所述喷射旋转推进器5包括主推进管51、副推进管52和喷射放大环53；所述喷射放大环53包括外环531和内环532；
参见图1所示，所述机动舱1内设有电力推动装置11，该电力推动装置11包括电动缸111和活塞112，所述活塞112设置在电动缸111的左侧，所述活塞112的端面顶住动力料存储舱2内的动力料22。
在一种实施例中，参见图5-图7所示，所述主推进管51的末端往外扩散分设有6根均匀设置在圆周上的副推进管52；所述副推进管52的出口521通向喷射放大环53内。
在一种实施例中，所述副推进管52的出口521为弯曲设置，使出口方向与副推进管52中心轴偏离40-90度。
在一种实施例中，参见图1所示，所述电动缸111包括电动泵113和伸缩杆114，所述伸缩杆114端头与活塞112固定，所述电动泵113提供动力控制伸缩杆114得伸长或缩短，以推动活塞112的运动。
在一种实施例中，参见图1所示，所述动力料存储舱2包括动力料出口阀23；所述动力料出口阀23位于所述动力料存储舱2与动力反应舱3之间的隔板21上并延伸到所述动力反应舱3内；所述动力料存储舱2内装有动力料22。
在一种实施例中，所述动力料出口阀23为单向阀。
在一种实施例中，所述动力料22是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。
在一种优选的实施例中，所述动力料22选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述动力料存储舱2内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他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，通过动力料存储舱2后部的动力料出口阀23喷入至动力反应舱3内，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。
在一种实施例中，参见图3所示，所述供水装置6与动力反应舱3连接；优选地，所述供水装置6包括供水泵61、过滤器62、进水单向阀63；所述供水泵61安装在供水装置6之内；所述过滤器62安装在供水装置下部；所述进水单向阀63用于连接供水装置与动力反应舱3。
在一种实施例中，所述控制模块4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内。
本发明一种无翼电力挤压螺旋转动前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；打开动力反应舱3与动力料储存舱2之间的单向阀23，动力料储存舱2内部装有动力料，即钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质的凝胶状液体；启动所述机动舱1内的电动泵113，提供动力控制伸缩杆向左伸长，从而带动活塞112挤压动力料储存仓2内的动力料22通过动力料出口阀23喷入到动力反应舱3内，所述动力反应舱3内部通过供水泵61和进水单向阀63相通，使水进入动力反应舱3内，与从动力料储存舱2进入的动力料22与水混合发生反应，释放气体，并产生大量压力，此时若打开喷射旋转推进器5开，使得气水混合液体通过喷射旋转推进器5向外喷出，推动水下航行器螺旋旋转，再打开喷射向前推进器31，则推动水下航行器螺旋旋转前进；循环上述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。在动力反应舱3内发生反应产生气体及压力后，关闭喷射向前推进器31，可以使航行器减速。控制模块4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、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池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 (10)

1.一种无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，包括舱体和控制模块；其特征在于：
所述舱体从右到左依次包括机动舱、动力料存储舱和动力反应舱；所述动力反应舱上固设供水装置；
所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱；所述动力反应舱的尾部设有喷射向前推进器；
所述控制模块固定在舱体上；
所述舱体外侧上设有至少2个喷射旋转推进器；所述喷射推进器的出口中心轴与舱体中心轴呈10-40度的夹角；所述喷射推进器包括主推进管、副推进管和喷射放大环；所述喷射放大环包括外环和内环；
所述机动舱内设有电力推动装置，该电力推动装置包括电动缸和活塞，所述活塞设置在电动缸的左侧，所述活塞的端面顶住动力料存储舱内的动力料。
2.根据权利要求1所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述主推进管的末端往外扩散分设有至少3根均匀设置在圆周上的副推进管；所述副推进管的出口通向喷射放大环内。
3.根据权利要求2所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述副推进管的出口为弯曲设置，使出口方向与副推进管中心轴偏离40-90度。
4.根据权利要求1所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述电动缸包括电动泵和伸缩杆，所述伸缩杆端头与活塞固定，所述电动泵提供动力控制伸缩杆得伸长或缩短，以推动活塞的运动。
5.根据权利要求1所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力料存储舱包括动力料出口阀；所述动力料出口阀位于所述动力料存储舱与动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述动力反应舱内；所述动力料存储舱内装有动力料。
6.根据权利要求5所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力料出口阀为单向阀。
7.根据权利要求5所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力料是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。
8.根据权利要求7所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。
9.根据权利要求1所述的无翼电力挤压螺旋转动前进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述供水装置与动力反应舱连接；优选地，所述供水装置包括供水泵、过滤器、进水单向阀；所述供水泵安装在供水装置之内；所述过滤器安装在供水装置下部；所述进水单向阀用于连接动力舱供水装置与反应舱。
10.根据权利要求1所述的无翼电力挤压螺旋转动前进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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